ما هي المواصفات الفنية ومستويات الجهد وتقنيات المحولات المستخدمة في خط نقل الكهرباء عالي الجهد بتيار مستمر (HVDC) بقدرة 500 كيلوفولت بين إثيوبيا وكينيا؟
يُعد خط الربط عالي الجهد بتيار مستمر (HVDC) بين إثيوبيا وكينيا - المعروف أيضًا باسم طريق شرق أفريقيا السريع للكهرباء - أحد أهم البنى التحتية للطاقة في القارة الأفريقية. يمتد الخط لمسافة 1,045 كيلومترًا من وولايا سودو في إثيوبيا إلى سوسوا في كينيا، ويتيح نقل كميات هائلة من الطاقة بين البلدين ويعمل كعمود فقري لتجمع طاقة شرق أفريقيا الأوسع (EAPP).
فيما يلي المواصفات الفنية التفصيلية وتكوينات الجهد وتقنيات المحولات التي تشغل هذا النظام:
1. المواصفات الفنية ومواصفات النقل
- قدرة نقل الطاقة: تصنيف مستمر يبلغ 2,000 ميجاوات (MW).
- إجمالي طول الخط: حوالي 1,045 كم (مع حوالي 440 كم تمر عبر إثيوبيا و 605 كم تمر عبر كينيا).
- نوع الموصل والأبراج: أبراج شبكية فولاذية قياسية تستخدم موصلات خطوط هوائية محسّنة لتوصيل الطاقة بكميات كبيرة لمسافات طويلة ومقاومة منخفضة عبر تضاريس صدع شرق أفريقيا الوعرة.
- تيار التشغيل: تيار مستمر (DC) مقنن بحوالي 2,000 أمبير (A) اسمي.
2. مستويات الجهد (تكامل التيار المستمر والمتناوب)
يعمل النظام عن طريق رفع التيار المتناوب (AC) في جانب التوليد، وتحويله إلى تيار مستمر (DC) للنقل لمسافات طويلة لمنع خسائر الطاقة التفاعلية، وإعادته إلى تيار متردد (AC) في الشبكة المستقبلة.
المهمة 300
- جهد خط النقل:
500 كيلوفولت تيار مستمر يعمل بتكوين ثنائي القطب.
- جهود الربط بالتيار المتردد: * الطرف الإثيوبي (محطة وولايا سودو الفرعية): يتصل بالشبكة الوطنية الإثيوبية عبر مفاتيح كهربائية بجهد 400 كيلوفولت تيار متردد و 220 كيلوفولت تيار متردد.
- الطرف الكيني (محطة سوسوا الفرعية): يتصل بمركز النقل الكيني المركزي عبر مفتاح كهربائي بجهد 400 كيلوفولت تيار متردد.
3. تكنولوجيا المحولات
تستخدم المحطات الطرفية في سودو وسوسوا صمامات إلكترونية عالية الطاقة للتعامل مع عمليات التقويم (من تيار متردد إلى مستمر) والعكس (من تيار مستمر إلى متردد).
- تكنولوجيا الصمامات: يستخدم النظام تقنية المحول ذي التبديل الخطي (LCC) المبنية حول صمامات الثايرستور عالية الجهد. تم اختيار تقنية LCC (المشار إليها غالبًا باسم HVDC
- تكوين الجسر: تعمل المحطات الطرفية باستخدام تكوين جسر صمامات بـ 12 نبضة. يجمع هذا الإعداد بين جسرين بـ 6 نبضات متصلين عبر تكوينات محولات نجم-نجم ونجم-دلتا، مما يلغي بشكل جوهري التوافقيات الخامسة والسابعة، ويقلل بشكل كبير من حجم وتكلفة معدات الترشيح المتردد المطلوبة.
- أنظمة التبريد: توجد وحدات الثايرستور داخل قاعات صمامات يتم التحكم في بيئتها وتستخدم أنظمة تبريد بالماء منزوع الأيونات إلى الهواء لإدارة الأحمال الحرارية الشديدة المتولدة أثناء عمليات التبديل ذات التيار العالي.
4. أوضاع التشغيل والتأريض
نظرًا لأن الخط مُكوّن كـ ثنائي القطب (500 كيلوفولت)، فإنه يتميز بقطبين مستقلين (أحدهما موجب والآخر سالب) يعملان على موصلات منفصلة. هذا يمنح الوصلة مرونة تشغيلية حرجة:
- التشغيل ثنائي القطب العادي: في ظل الظروف الاسمية، يتدفق تيار متساوٍ عبر القطبين، مما يؤدي إلى نظام متوازن مع عودة تيار صافية صفرية عبر الأرض.
- التشغيل أحادي القطب للطوارئ: في حالة حدوث خطأ أو إيقاف صيانة على أحد القطبين (مثل ضربة صاعقة أو فشل عازل في السلك الموجب)، يمكن للنظام الانتقال بسلاسة إلى الوضع أحادي القطب. يستخدم القطب السليم المتبقي جنبًا إلى جنب مع أقطاب أرضية مخصصة لإعادة التيار عبر الأرض. هذا يسمح للرابط البيني بالاستمرار في العمل بنسبة 50% من السعة (1000 ميجاوات) بدلاً من التعرض لانقطاع كامل.
- الأقطاب الأرضية: لدعم عودة التيار الأرضي أحادي القطب دون الإضرار بالبنية التحتية المحلية بسبب التآكل، تستخدم كلا الموقعين الطرفيين أقطاب أرضية متخصصة للغاية على شكل حلقة مزدوجة عمودية تتكون من أنودات من السيليكون والكروم والحديد (SiCrFe) مغلفة في طبقة فحم كوك موصلة، مما يحافظ على مقاومة الأرض أقل من 0.5
.