HVDC Inter-Island er en høy likespenning kraftlinje pol tilkobling av Nordøya og Sørøya på New Zealand . Noen ganger blir det også kalt Cook Strait-kabelen , et misvisende navn, hvor størstedelen av linjen er overhead. Det eies og drives av New Zealands offentlige nettoperatør Transpower New Zealand .
Den er 610 km lang og forbinder stolpene Benmore og Hayward. Den første ligger ved siden av den samme dammen ved Waitaki-elven i Canterbury-området ; den andre ligger i Lower Hutt . Linjen krysser Canterbury og Malborough regioner med fly til Fighting bay, deretter tar en 40 km sjøkabel til span Cook Strait før det kommer i Oteranga Bay, nær Wellington , blir det igjen luft i de siste 37 kilometer til Hayward.
Linjen ble bestilt i April 1965for å kunne transportere strøm fra Sørøya, rik på produksjonskapasitet, til Nordøya, der strømforbruket er lokalisert. Effekten var opprinnelig 600 MW . Konfigurasjonen av omformerstasjonene var bipolen, ventilene var laget av kvikksølvdampdioder . I 1992 ble disse to stolpene samlet og en ny pol, kalt pole 2, med ventiler basert på tyristorer , ble bygget. Endelig1 st August 2012, blir pol 1 tatt ut av drift og erstattet på 29. mai 2013 av en andre tyristorpol, kalt pol 3.
Den totale effekten er 1000 MW , og den nominelle spenningen er ± 350 kV .
Inter-Island-linjen har en strategisk funksjon i New Zealand-nettet: det gjør det mulig å koble sammen nettverkene til de to øyene, og å utveksle energi mellom de to, og dermed sikre balansen mellom produksjon og forbruk.
Geografisk har de to øyene forskjellige profiler: mens Sørøya er 33% større enn Nord, er befolkningen tre ganger mindre. Strømforbruket på Nordøya er derfor høyere i gjennomsnitt med en hastighet på 62,9% i 2011, men innbyggerne på Sørøya bruker mer strøm per innbygger på grunn av det kaldere klimaet og tilstedeværelsen av støperi-aluminium fra Tiwai Point som har en toppforbruk på 640 MW , noe som gjør det til det første enkeltforbrukerlandet og den andre ladningen etter byen Auckland . Når det gjelder produksjon, har Sørøya 40,9% av kapasiteten i 2011, og nesten all vannkraft .
Hvis all produksjonskapasiteten er tilgjengelig, er ikke lenken nødvendig for hver øy for å dekke sitt toppforbruk. På den annen side tillater det optimalisering:
Med andre ord tillater koblingen de forskjellige måtene for strømproduksjon å konkurrere.
Valget av likestrøm ble gjort på grunn av den lange avstanden som skulle krysses, og spesielt på grunn av sundet, til tross for de høyere kostnadene ved omformerstasjonene. Tapet blir dermed redusert og ingen elektrisk kompensasjon er nødvendig for sjøkabelen.
Wellington-regionen er spesielt avhengig av linjen for strømforsyning.
Den er 610 km lang og forbinder stolpene Benmore og Hayward. Den første ligger ved siden av den samme dammen ved Waitaki- elven i Canterbury-området . Den andre ligger i Lower Hutt . Linjen krysser Canterbury og Malborough-områdene med fly til kampbukten , og tar deretter en 40 km sjøkabel for å spenne over Cook-stredet før den ankommer Oteranga Bay , nær Wellington, den blir luft igjen de siste 37 kilometerne til Hayward.
Den opprinnelige ideen om å bygge en elektrisk forbindelse mellom de to øyene for å takle veksten i strømforbruket kom fra sjefingeniøren for Statens vannkraftavdeling Bill Latta. I 1950 publiserte han en publikasjon der han gjorde oppmerksom på det begrensede potensialet på Nordøya for elektrisitetsproduksjon, mens den i sør fortsatt hadde utviklingskapasitet når det gjelder vannkraft. En linje for å forsyne Nordøya fra den sørlige blir da nødvendig.
I 1951 forklarte kabelprodusenten British Insulated Callender's Cables (BICC) til Statens vannkraftavdeling at det var mulig å krysse Cookstredet ved hjelp av en undersjøisk lenke, men det var ikke noe presedens for slike marine forhold.
Fremskritt i produksjonen av kvikksølvdampventiler på 1950-tallet førte til bygging av flere HVDC-linjer i andre land: f.eks. HVDC Gotland . Denne nye teknologien viser sin evne til å transportere stormakter over lange avstander, enten ubåt eller antenne.
I 1956 ba regjeringen BICC om å utarbeide et estimat for å fastslå gjennomførbarheten og kostnadene ved å krysse Cookstredet. BICC bekrefter muligheten i desember. Samtidig nedsetter ministeren med ansvar for elektrisk energi en kommisjon for å undersøke de ulike mulighetene som er tilgjengelige for New Zealand for å øke kapasiteten til produksjon av elektrisitet. I 1957 anbefalte denne komiteen bygging av en dam på Waitakir-elven ved Benmore. Prosjektet som involverer bygging av en elektrisk kobling mellom de to øyene. Det blir også kontakt med selskapet ASEA som bygde de første HVDC-linjene.
Nåværende planer forutsetter at:
I 1958 installerte BICC 800 m kabel for å teste motstanden mot forholdene i Oteranga Bay, spesielt med hensyn til slitasje, bøying og vibrasjoner forårsaket av havbunnen. Testene ble avsluttet i 1960, i oktober kunngjorde BICC sin suksess, prototypen så ut til å kunne møte forholdene i sundet.
I perioden fra 1958 til 1960 ser det ut til at det er debatter som er den gunstigste planen for utvikling av landets elektrisitetsproduksjon. Risikoen som er involvert i strekningsprosjektet blir kritisert. I 1961 godkjente imidlertid regjeringen prosjektet for å svare på økningen i strømforbruk. ASEA vinner 6,5 millioner New Zealand-bøker for å designe, produsere, installere og ta i bruk Benmore-omformerstasjonene, og Haywards BICC får ham en kontrakt på 2,75 millioner pund for de samme anvendte tjenestene til kabelen.
Design og konstruksjon fant sted fra 1961 til 1965 for New Zealand Electricity Department . Kabelen ble lagt av skipet Photinia i 1964. Da den ble tatt i bruk i 1965 var linjen den lengste og kraftigste i verden i sin kategori. Kabelen slår også rekorden for strøm. Den nominelle effekten var 600 MW , DC-spenningen ± 250 kV . Opprinnelig er linjen designet for å føre kraft fra sør til nord. I 1976 ble kontrollskjemaet tilpasset for å tillate reversering av strømmen.
Utformingen av vannkraftstasjonen som hadde funnet sted samtidig som koblingen, transformatorene som tillot å få forbindelse mellom de 16 kV generatorene og vekselstrømsnettet, ble underdimensjonert i forhold til kraftstasjonen. . En del av kraften til å gå til DC-lenken.
I 1987 begynte Electricity Corporation i New Zealand å studere muligheten for å forbedre linjens ytelse. Av økonomiske årsaker foretrekkes en renovering fremfor en total erstatning. Prosjektet planlegger å øke både linjespenning og strøm, samtidig som kvikksølvdampventilene beholdes. Parallelt er en ny pol bygget med tyristorventiler. Omfanget av endringene som skal utføres er som følger:
Poler 2 og den nye kabelen tas i bruk Mars 1991. Maksimal effekt nådde da 1348 MW , eller 648 + 700. Spenningsbegrensningen til ledningen som er koblet til pol 1 begrenser imidlertid kapasiteten til 540 MW , noe som resulterer i totalt 1240. Etter å ha fjernet den gamle kabelen reduseres strømmen igjen til 1040 MW , pol 2 har nå bare en kabel å krysse Cookstredet.
De 21. september 2007, stang 1 av de to nettstasjonene blir stengt "på ubestemt tid" . Idesember 2007, Kunngjør Transpower likevel at den vil starte på nytt med bare halvparten av ventilene, i beredskap, før vinteren 2008, for å kunne dekke Nordøyas kraftbehov. Resten av pol 1 må tas ut av drift. En måned tidligere hadde selskapet allerede kunngjort at kraften til pol 2 ville bli økt fra 500 til 700 MW under topp etterspørsel, takket være bruken av en av de to kablene fra pol 1 til pol 2.
De 13. mars 2008, Kunngjør Transpower at arbeidet med å gjenopprette halvparten av kapasiteten til pol 1 er utført. Noen kvikksølvdampventiler ble gjenvunnet fra Konti-Skan HVDC-linjen mellom Danmark og Sverige for denne reparasjonen. Stangen fungerer da bare i sør-nord retning for å begrense slitasjen. IMai 2009, Transpower bruker pol 1 med en effekt på 200 MW , for å kompensere for tapet av en del av kapasiteten til pol 2.
I praksis betyr nedleggelse av halvparten av stangen kombinert med dens begrensninger på bruk at lenken fungerer nesten utelukkende som en monopol. I 2010 rapporterte Transpower at på grunn av denne konfigurasjonen fungerer koblingen som en galvanisk celle med jorden. Benmore-elektroden fungerer som en anode og eroderer raskt, mens den av Haywards, katoden, akkumulerer en avsetning av magnesium og kalsiumhydroksid . Ytterligere vedlikeholdsoperasjoner er derfor nødvendig.
Endelig 1 st August 2012, blir stolper 1 av de to nettstasjonene tatt ut av drift etter 47 års drift. Dette var den siste HVDC-installasjonen som fortsatt brukte kvikksølvdampventiler.
I Mai 2008, Presenterer Transpower for New Zealand Electric Commission et prosjekt for å erstatte kvikksølvdampventilene på pol 1 med tyristorer. Ijuli 2008godkjenner sistnevnte prosjektet.
Prosjektet kalles “pole 3” . En ny transformatorstasjon må bygges, dens spenning er +350 kV , dens effekt 700 MW , eller så mye som pol 2. Den koster omtrent 672 millioner New Zealand dollar. Byggearbeidet begynner på19. april 2010, når energiminister Gerry Brownlee legger grunnsteinen. Igangsetting er opprinnelig planlagtapril 2012, men i Mai 2011, Kunngjør Transpower at det kan forventes forsinkelser på grunn av vanskeligheter produsenten støter på. Det blir derfor utsatt tilDesember 2012.
Prosjektet planlegger å erstatte pol 1 med pol 3. Omfanget er som følger:
Avviklingen av pol 1 skjedde i Juli 2012, på et tidspunkt med lavt strømforbruk, som gjorde det mulig å koble de eksisterende linjene til pol 3 og å teste den. Hvis pol 3 har en nominell effekt på 700 MW , er pol 2 og 3 til sammen opprinnelig begrenset til 1000 MW totalt på grunn av svakheten til vekselstrømsnettet ved Haywards. Byggingen av en STATCOM på Haywards iJanuar 2014 må sette en stopper for denne situasjonen.
For å tillate god koordinering av systemet ble styringssystemet for pol 2 fra 1980-tallet erstattet på slutten av 2013 med et system som var identisk med det kontrollerende polet 3. Det gamle utstyret var også blitt falleferdig og foreldet. Pole 2 må tas ut av drift i en periode på fire uker for å tillate utskifting. I løpet av denne tidsperioden blir det også satt på plass et nytt styringssystem for stasjonen. Pole 3 kan fortsette å operere i løpet av denne tiden.
Arbeidet på stang 1 var også en mulighet til å renovere overføringslinjen. Dermed ble 100 pyloner byttet ut på Sørøya, for å øke isolasjonsavstanden i luften, ble nye ledere installert på Nordøya og pyloner på samme øy ble forsterket.
Den transformatorer Benmore energiutladning ble erstattet i den samme periode. De nye er trefasede, har en spenning på 220/16/16 kV , de er faktisk koblet til to generatorer, og har en effekt på 225 MVA.
Planer vurderes for å installere en fjerde kabel i Cookstredet. Den ville da ha nummer 7 og være koblet til pol 2, slik at transmisjonen kunne nå 1400 MW . Ytterligere filtre bør deretter installeres på Benmore og Haywards.
MultiterminalFor å forbedre strømforsyningen til regionen rundt Christchurch , Ashburton og Timaru - Temuka , er det blitt foreslått å bygge en ekstra omformerstasjon på linjen nær Waipara , for å trekke kraft på dette nivået for 'send til AC 220 kV nett . Dette vil forbedre elsikkerheten rundt Christchurch ved å tilby en alternativ rute for elektrisitet. Denne løsningen er imidlertid dyr og gjelder lang sikt.
Inter-Island-koblingen, som enhver kraftledning, er utsatt for elektriske feil. Dens betydning for å opprettholde produksjonsforbruket i New Zealand betyr at enhver utløser kan bringe frekvensstabiliteten til helheten i fare. Øya som mottar strøm, opplever da en underfrekvens, den som sender ut en overfrekvens. Elektrisitetshandelsmarkedet er også forstyrret. Hvis feilen oppstår, når produksjonen er veldig lav på mottaksøya, er det en risiko for at reservene ikke vil være tilstrekkelig til å kompensere for tapet av linjen. Et generalisert kutt kan derfor ikke utelukkes på mottaksøya.
For å sikre sikkerheten til sjøkabelen er det definert et 7 km bredt område rundt den, der det er forbudt for båter å ankre eller fiske. Sjø- og luftpatruljer sørger for overholdelse av lovgivningen.
Som med alle strategiske elektriske arbeider, er vedlikeholdene planlagt på forhånd for å utføre dem på et tidspunkt når systemet ikke er viktig for at nettverket skal fungere ordentlig. Monopoloperasjon gjør det også mulig å utføre vedlikehold mens man beholder halvparten av overføringskapasiteten.
De største feilene som Inter-Island HVDC har opplevd er:
Inter-Island er en to-polet HVDC-kobling, hvis omformerstasjoner bruker linjebrytende tyristorer. De er montert som en 12-pulsbro som vanlig på HVDC. I tilfelle en feil i en av polene kan installasjonen fungere i monopolær modus. Strøm strømmer deretter mellom de to elektrodene.
Konverteringsstasjoner inkluderer:
Ventilene er montert for å danne en 12-puls bro, de er gruppert i tre vannkjølte firkant. Ventilene er i begge stolper hengende fra taket, og denne konfigurasjonen har bedre motstand mot jordskjelv sammenlignet med jordmonterte ventiler. De vanskelige seismiske forholdene i New Zealand er spesielt restriktive.
Krafttransformatorer er enfasede og har to viklinger koblet til ventilene: en koblet i stjerne, en i delta.
Stang | Pole 2 | Pole 3 |
---|---|---|
Idriftsettelse | 1991 | mai 2013 |
Maker | Asea Brown Boveri | Siemens |
Nominell spenning | -350 kV | +350 kV |
Nominell kraft | 560 MW | 700 MW |
Kontinuerlig overbelastningskraft | 700 MW | 735 MW |
Kort overbelastningskraft | 840 MW i 5 s | 1000 MW i 30 min |
Type tyristorer | 4 "( 100 mm ) diameter, elektrisk grunnet, vannkjølt | 5 "(125 mm ) diameter, primet optisk avkjølt vann |
Maksimal tillatt strøm | 2000 A. | 2 860 A. |
Tyristor negativ sammenbruddsspenning | 5,5 kV | > 7,5 kV |
Antall tyristorer per ventil | 66 | 52 |
Antall tyristorer per firkant | 264 | 208 |
Antall tyristorer per stasjon | 792 | 624 |
Masse av firekjøringer | 20 tonn | 17 tonn |
Antall konverteringstransformatorer | Totalt 8: 3 + 1 førstehjelp ved hvert innlegg | Totalt 8: 3 + 1 førstehjelp ved hvert innlegg |
Masse av konverteringstransformatorer | 324 tonn inkludert olje | 330 tonn inkludert olje |
Oljevolum per transformator | 85.000 l | 91.000 l |
De tre sjøkablene som ble installert i 1991, har en maksimal tillatt strøm på 1.430 A for en nominell spenning på 350 kV . Ved overbelastning kan de lede 1600 A i 30 minutter. Kobberlederen er en komprimert kabel. Isolasjonen er masseimpregnert papir. Metalskjermen er laget av bly . For sin mekaniske beskyttelse omgir den to lag galvanisert stål. Det hele er belagt med polypropylen . Den ytre diameteren er omtrent 13 cm .
Luftledningen er designet og bygget av New Zealand Electricity Department og fullført iJanuar 1965. 1.623 stålgittermastre er bygget. På Sørøya stiger den til en høyde på 1.280 m . Den lengste rekkevidden er 1119 m lang, nær Port Underwood, ikke langt fra Fighting Bay-posten.
Opprinnelig var den nominelle spenningen ± 250 kV . I 1992, fikk den nye porselensisolatorer er spesielt utformet for en likespenning som har gjort det mulig å isolere ± 350 kV . Innover i landet har de hver 15 plater, mens de nær kysten har 33 for bedre å motstå saltavsetning. I sistnevnte tilfelle har isolatorene en lengde på 5 m .
Hver pylon bærer et par stålkjerne aluminiumsledere på hver side. De har en diameter på 39,4 mm og er mellomrom 432 mm . I 1992 ble de reklassifisert til en strømførende 2000 A .
En jordledning beskytter linjen mot lyn over hele lengden, med unntak av en 21 km- seksjon nær Haywards transformatorstasjon, der elektrodekabelen oppfyller denne rollen. I tillegg installeres en optisk fiber i jordledningen, over en lengde på 13 km på Nordøya og 169 km på Sørøya.
20 nye mast ble bygget i 1992 for å omgå et boligområde nord for Johnsonville. I 2010 var 92,5% av mastene, eller 1 503, originale.
Elektroden på Haywards stasjon er marine og ligger i Oteranga Bay 25 km unna. Stasjonen heter Te Hikowhenua. Den består for øyeblikket av 40 celler koblet parallelt, som er justert 800 m fra stranden. Sistnevnte er laget av stål rik på silisium og krom og plasseres i porøse betongflasker. Disse cellene er belagt i spesielt valgt stein, deretter i et geotextil , målet er å tillate passering av sjøvann, men å unngå dannelse av silt. Dens motstand er 0,122 Ohm, dens ampacity på 2400 A .
Den har blitt renovert, først hadde den bare 25. Dens motstand var da mellom 0,23 og 0,3 ohm, avhengig av sjøforholdene.
Den av Benmore er jordbasert og ligger ved Bog Roy-posten, 7,6 km fra den første. Den består av forskjellige grener forbundet i en stjerne som er spredt over et område på 1 km 2 . Disse grenene er laget av barstål med et lavt karboninnhold på 40 mm . De er gravlagt i en kullseng med en seksjon på 0,26 m 2 til en dybde på 1,5 m . Motstanden er rundt 0,35 Ohm.