Кахора-Басса (ранее называлась Кабора-Басса ) — отдельная биполярная линия электропередачи постоянного тока высокого напряжения между гидроэлектростанцией Кахора-Басса на плотине Кахора-Басса в Мозамбике и Йоханнесбургом , Южная Африка .
Система была построена между 1974 и 1979 годами и может передавать 1920 мегаватт при напряжении 533 киловольт постоянного тока и 1800 ампер . [1] Используются тиристорные вентили, которые в отличие от большинства других схем HVDC устанавливаются на открытом воздухе, а не в вентильном зале . Вентили сгруппированы в восемь шестиимпульсных мостов по 133 кВ , соединенных последовательно на каждом конце. Линия электропередачи длиной 1420 километров (880 миль) проходит по недоступной местности, поэтому она в основном построена как монополярные линии на расстоянии 1 километра (0,62 мили) друг от друга. В случае отказа одной линии возможна передача с пониженной мощностью через уцелевший полюс и возврат через землю.
Cahora-Bassa не работала с 1985 по 1997 год из-за гражданской войны в Мозамбике в регионе. Проект был сопряжен с технологическими трудностями, наиболее заметной из которых было внедрение твердотельных выпрямительных устройств в крупномасштабной коммерческой установке. До этого времени ртутно-дуговые вентили были фактическим стандартом для HVDC. Cahora Bassa была первой схемой HVDC, заказанной с тиристорными вентилями, хотя ее эксплуатация была отложена. Это была также первая схема HVDC, работающая в Африке, и первая в мире, работающая на напряжении выше 500 кВ. Также пришлось преодолеть значительные коммерческие препятствия, кульминацией которых стали слушания в Международном арбитражном суде, заседавшем в Лиссабоне в 1988 году.
После реконструкции [2] схема была снова введена в коммерческую эксплуатацию в октябре 1997 года. [3] В период с 2006 по 2009 год тиристорные вентили на преобразовательной станции Apollo были заменены более современными тиристорными вентилями с водяным охлаждением. [4]
Проект передачи электроэнергии Cahora-Bassa был совместным предприятием двух электроэнергетических компаний, Electricity Supply Commission (ESCOM, как она была известна до 1987 года), позднее Eskom , Йоханнесбург, Южная Африка и Hidroelectrica de Cahora Bassa (HCB), фирма, 15% которой принадлежало правительству Португалии , а 85% - Мозамбику . Оборудование было изготовлено и поставлено ZAMCO, которая была консорциумом AEG - Telefunken JV, Brown Boveri Company и Siemens AG из Германии . Brown Boveri впоследствии стала частью ABB , а AEG впоследствии стала частью Alstom .
Коммерческие соглашения также включали Electricidade de Moçambique (EDM), которая получала поставки из Каора-Басса через соглашение о передаче с Eskom. Фактически, Eskom поставляла южный Мозамбик ( Мапуту ) из тогдашнего Восточного Трансвааля на 132 кВ с продажами, вычитаемыми из поставок HCB в Eskom. Трехстороннее соглашение было приостановлено из-за форс-мажора, когда линия из Каора-Басса была недоступна в 1980-х годах.
Система была введена в эксплуатацию в три этапа, начиная с марта 1977 года с четырьмя шестиимпульсными мостами , и в полную эксплуатацию с восемью мостами 15 марта 1979 года.
Линия электропередач идет от преобразовательной станции Songo , которая находится рядом с гидроэлектростанцией и обычно работает как выпрямитель, до преобразовательной станции Apollo около Йоханнесбурга, которая обычно работает как инвертор. Каждая из самонесущих стальных башен вдоль маршрута несет два пучка из четырех кабелей площадью 565 квадратных миллиметров (1120 kcmil ) и один заземляющий провод площадью 117 квадратных миллиметров (231 kcmil). Имеется около 7000 башен со средним пролетом 426 метров (466 ярдов).
Максимальный пролет составляет 700 метров (770 ярдов) при использовании усиленных опор. Возврат заземления для однополярной работы обеспечивается заглубленными графитовыми электродами на каждой станции. Линия постоянного тока имеет сглаживающие реакторы и конденсаторы разрядника на каждой станции.
К северо-востоку от преобразовательной станции Apollo опоры HVDC Cahora Bassa пересекают несколько линий переменного тока напряжением 400 кВ в точках с координатами 25°54'58" ю.ш., 28°16'46" в.д. и соответственно 25°54'57" ю.ш., 28°16'51" в.д. на такой малой высоте, что по территории под линией нельзя ходить, и она огорожена [1].
Две линии названы Зевсом и Аполлоном соответственно.
Cahora Bassa была одной из первых схем HVDC, построенных с использованием тиристорных вентилей с самого начала. Необычно то, что тиристорные вентили монтируются на открытом воздухе. В первоначальной установке они были заполнены маслом как для охлаждения, так и для электроизоляции. Единственной другой схемой HVDC в мире, оборудованной таким образом с самого начала, была первая фаза — ныне выведенная из эксплуатации — преобразователя частоты Shin Shinano в Японии . Каждый клапанный бак содержит два клапана, образуя двойной клапан, соединяющий два вывода постоянного тока с одним однофазным двухобмоточным трансформатором преобразователя . Каждый шестиимпульсный мост содержит три таких бака, и, следовательно, каждая станция содержит 24 двойных клапана.
Разработка тиристорных вентилей началась в конце 1960-х годов, когда единственные доступные в то время тиристоры были, по сегодняшним меркам, небольшими и имели номинал всего 1,6 кВ каждый. [2] На первом этапе проекта (4 моста на каждом конце) каждый вентиль содержал 280 таких тиристоров, соединенных последовательно с двумя параллельно [1] — наибольшее количество, когда-либо использовавшееся в одном вентиле HVDC.
На 2-й и 3-й фазах использовались улучшенные тиристоры с номиналом 2,4 кВ каждый, и требовалось всего 192 последовательно на вентиль — все еще большое число по современным стандартам — с двумя параллельно. В результате каждая преобразовательная станция содержала в общей сложности 22 656 тиристоров.
Тиристоры также имели плохую способность выдерживать переходные перегрузки по току, поэтому еще одной необычной особенностью схемы было наличие отводов максимального тока между вентилями и трансформаторами, хотя позже они были выведены из эксплуатации на станции «Аполлон». [2]
На каждой станции установлены фильтры переменного тока, настроенные на 5-ю, 7-ю, 11-ю и 13-ю гармоники источника питания частотой 50 Гц, примерно 195 Мвар на Apollo и 210 Мвар на Songo.
Имеются две ретрансляционные станции PLC : одна в Гамабои в Южной Африке и одна в Катопе в Мозамбике.
После окончания гражданской войны в 1992 году одним из многочисленных последствий десятилетия раздоров стало повреждение линий электропередачи HVDC. Почти все из 4200 опор линий электропередачи, расположенных на 893 километрах (555 миль) линии в Мозамбике, нуждались в замене или ремонте. Эта работа была начата в 1995 году и продолжалась до конца 1997 года. [3] Система была восстановлена до полной мощности передачи электроэнергии к 1998 году.
Впоследствии Eskom начала поставлять электроэнергию в Мозамбик на 400 кВ на условиях, аналогичных первоначальному соглашению о поставках, с электростанции Арнот в Мпумаланге через Свазиленд . Основной целью этой инфраструктуры является обеспечение оптовых поставок электроэнергии на алюминиевый завод Mozal , эксплуатируемый BHP .
Меморандум о взаимопонимании, подписанный 2 ноября 2007 года, означает, что к концу 2007 года Мозамбик будет отвечать за проект, расположенный на его территории, но над которым он не имел контроля в течение последних 30 лет из-за договорных обязательств с Португалией.
Новое соглашение дает Мозамбику 85 процентов проекта Cahora Bassa Hydroelectric (HCB), в то время как Португалия сохранит только 15 процентов. Проект имеет мощность для производства 2000 мегаватт электроэнергии и является одним из основных поставщиков электроэнергии для Южноафриканского энергетического пула.
Однако Мозамбику придется выплатить 950 миллионов долларов США правительству Португалии в качестве компенсации за реконструкцию и содержание плотины после гражданской войны.
Гражданская война привела к серьезному повреждению инфраструктуры электропередач, вынудив португальское правительство выплатить около 2,5 млрд долларов США из своего кармана на ее восстановление.
В 2006 году компания ABB получила контракт на замену тиристорных вентилей на станции Apollo. [4] Концепция наружного монтажа была сохранена, но каждый из новых корпусов содержит полный шестиимпульсный мост вместо только двух вентилей, а сменные тиристорные вентили имеют более традиционную конструкцию с воздушной изоляцией и водяным охлаждением, использующую 125-миллиметровые тиристоры на 8,5 кВ. 36 таких тиристоров соединены последовательно в каждом вентиле, без параллельного соединения, и новые вентили способны к последующей модернизации до 600 кВ, 3300 А. В то же время были заменены фильтры переменного тока.
Медиа, связанные с Cahora Bassa (HVDC) на Wikimedia Commons