ネルソンリバーDC伝送システム

マニトババイポールとも呼ばれるネルソンリバーDCトランスミッションシステムは、カナダのマニトバにある2つの高電圧直流送電線の送電システムで、ネルソンリバー水力発電プロジェクトの一環としてマニトバハイドロが運営しています。現在、電気工学のIEEEマイルストーンのリストに記録されています。最大の（そして最後の）水銀アークバルブ、最高のDC送電電圧、HVDCでの水冷サイリスターバルブの最初の使用など、プロジェクトの連続したフェーズでいくつかの記録が破られました。

このシステムは、北部マニトバ州のネルソン川沿いのいくつかの水力発電所で生成された電力を、荒野を越えて南部の人口密集地域に転送します。

北緯56度21分41秒、北緯94度36分48秒、北緯56.36139度94.61333度/ 56.36139のGillam近くのラディソンコンバータステーションの2つの整流器ステーションが含まれます。 -94.61333（ラディソンコンバーターステーション）およびサンダンス近くのヘンデイコンバーターステーション（北緯56°30分14秒、西経94°08分24秒）/北緯56.50389°西経94.14000°/ 56.50389; -94.14000（ヘンデイコンバーターステーション）、1つのインバーターステーション、ロッシーのドーシーコンバーターステーションは、ウィニペグの北西26キロメートル（16マイル）にあり、北緯49度59分34秒、西経97度25分42秒、 97.42833°W / 49.99278; -97.42833（Dorsey Converter Station））、および2セットの高圧直流送電線。各HVDC送電線には、正および負の給電を行うための2本の平行な架空線があります。

3番目の路線であるBipole 3は2018年に完成し、マニトバ湖の西側に沿った新しいKeewatinoowコンバータステーションからウィニペグの東側にある新しいRielコンバータステーションまで走っていました。

中間のスイッチングステーションやタップはありません。 3つの双極システムはすべて、単極モードでの使用を可能にする広範な接地リターン電極を備えています。

歴史

1966年の1,272 MWのケトルラピッズ発電所の建設には、マニトバ州南部のロードセンターに接続するための長い送電線が必要でした。カナダ政府は、負荷の増加により電力会社が送電線による債務を引き受けることが許可された場合、マニトバ水力により返済されるHVDC送電線の設置に資金を供給することに同意しました。 1972年6月17日に直流電力の供給が開始されました。

直流コンバーターが完成する前に、ケトル発電所の1つのユニットが完成しました。 1970年の冬の間、バイポールラインは交流電流で通電され、マニトバシステムに有用な量のエネルギーを供給しました。フェランティ効果による過剰な電圧上昇を防ぐため、シャントリアクターが設置されました。

当時、Bipole Iは世界最高の動作電圧を使用して、遠隔地から都市に最大量の電力を供給し、そのような用途向けにこれまでに開発された最大の水銀アークバルブを使用しました。このラインでは、さまざまな地形にわたって3,900を超えるガイドタワーと96の自立型タワーを建設する必要がありました。一部の地域の永久凍土は、最大3フィート（1 m）の基礎沈下をもたらしました。

カナダ政府による融資は、1992年にマニトバハイドロが送電線と未払いの債務を購入したときに解約されました。1997年に竜巻がDC送電線の19の塔を損傷しました。修理中、一部の主要な顧客は負荷を削減するようにアドバイスされましたが、米国の隣接するユーティリティからの500 kVラインを超える輸入により、深刻な停電が防止されました。

マニトバ州の西側に沿って走るバイポール3と呼ばれる3番目のラインが提案されました。 2009年10月26日、カナダ納税者連盟は、エンジニアリングおよび環境の専門家とともに、州の西側にラインを建設しなければならない理由について政府の各主張を反tedしたと主張する分析を発表しました。路線は西部航路に建設され、2018年に完成しました。

システムコンポーネント

現在、伝送システムは、モノポール動作を可能にするために、変換ステーションと接地リターン電極を備えた2本の双極伝送ラインで構成されています。

バイポール1

バイポール1は、ラディソンからドーシーまで895キロメートル（556マイル）走ります。元々は、±450キロボルトの最大電位差および1620メガワットの最大電力で動作するように定格されていました。これにより、電流は1800アンペアになります。

双極子1は、両端に6個の6パルスコンバーターグループ（極ごとに直列に3個）で構成され、それぞれの定格は150 kV DC、1800 Aです。各コンバーターグループは、DC側で真空スイッチでブリッジできます。元々使用されていた水銀アークバルブに似ています。その後のアップグレードにより、電流定格は2000 Aに、ほとんどの機器の電圧定格はブリッジごとに166 kV（つまり、合計500 kV）に増加しましたが、2013年1月現在、マニトバ水力発電所は+463 kV /- 450 kV。

1971年3月と1977年10月の間に建設されたとき、水銀アークバルブが交流を整流するために使用されました。 English Electricが提供するこれらのバルブは、それぞれ6本のアノードカラムを並列に備えており、これまでで最も強力な水銀アークバルブでした。それぞれの重量は10200 kg（22000 lbs）、長さは4.57メートル（15フィート）、幅は2.44メートル（8フィート）、高さは3.96メートル（13フィート）です。 1992年から1993年の間に、ポール1の水銀アークバルブがGEC Alsthomによってサイリスタバルブに置き換えられ、ラインの最大電力と電圧が現在のレベルに増加しました。ポール2の水銀アークバルブは、後にシーメンスに置き換えられました。 2004年末までに、ポール2の最後の水銀アークバルブはサイリスタバルブに置き換えられました。

サイリスタバルブは、もともと水銀アークバルブに使用されていた同じホールにあるドージーコンバーターステーションと同様に、ラディソンコンバーターステーションにもあります。両方の場所の高さは18.29メートル（60フィート）、幅は22.86メートル（75フィート）、長さは44.2メートル（145フィート）です。

バイポール2

Bipole 2送電線は、ヘンデイからドーシーまで937キロメートル（582マイル）運行しています。バイポール2は、±500 kVの電位で1800 MWの最大電力を伝送できます。双極子2は、各端に4つの12パルスコンバータグループ（極ごとに直列に2つ）で構成され、2段階で運用されました。 1978年の最初の段階の後、最大出力は250 kVで900 MWでしたが、1985年に完成した時点で現在の値に増加しました。

バイポール2は56.459811 N 94.143273 Wでネルソン川を渡ります。56.441383N 94.176114 Wでネルソン川のバックアップ交差点があります。ラインをバックアップ交差点に直接切り替えることはできません。

Bipole 1とは異なり、Bipole 2には常にサイリスタが装備されています。ドイツのHVDCコンソーシアム（Siemens、AEG、Brown Boveri）が提供するサイリスタバルブは、HVDCプロジェクトで初めて水冷を使用しました。それまでは、サイリスタを使用する比較的少数のHVDCスキームでは、空冷または同じコンソーシアムが提供するCahora Bassaプロジェクトのように油冷を使用していました。サイリスタバルブは、それぞれ4つのバルブ（ quadrivalves ）の床に取り付けられた垂直スタックに配置されました。各バルブには、96個のサイリスタレベルが直列に、2個が並列に含まれていました。これらは、8個のリアクタモジュールと直列に接続された16個のサイリスタモジュールに配置されました。

バイポール2のコンバーターホールには、ヘンデイコンバーターステーションおよびドーシーコンバーターステーションと同様に、高さ24.38メートル（80フィート）、幅15.24メートル（50フィート）、長さ22.86メートル（75フィート）があります。

バイポール3

1996年、極端な風の影響により、IとIIの両方のポールが損傷し、ウィニペグが停電する恐れがありました。既存の2つの双極子が修理されている間、電力はミネソタからの輸入によって維持されました。このイベントの繰り返しを回避し、電源の信頼性をさらに向上させるために、マニトバ水力発電所はBipole 3ラインの西へのルートをさらに調査しました。この計画には、市内の追加の変換ステーションとフィーダーラインも含まれています。 Bipole 3の建設は2012年に開始されました。ラインが完成し、2018年7月に就航しました。

Bipole IIIシステムの主な要素は次のとおりです。

• Keewatinoow Converter Station、提案されたコナワパ発電所の場所の近くのネルソン川沿いにあり、北緯56度39分25秒、北緯93度51分14秒、西経56.65694度93.85389度/ 56.65694; -93.85389（Keewatinoow Static Inverter Plant）
• 公称+/- 500 kVで動作し、マニトバ湖の西に伸びる1,324 kmの双極送電線
• スプリングフィールドの地方自治体のウィニペグ放水路の東側にあるリエルコンバーターステーション（北緯49°51′59″西96°56′24″ /北緯49.86639°96.94000°/ 49.86639; -96.94000（リエルスタティックインバータープラント）
• ノーザンコレクターシステム用の追加の230 kV ACライン。

このラインは、ラインの北側にある支線付きの鉄塔と、南部にある自立型の鉄格子塔を使用しています。平均して、1キロメートルあたり約2つの構造物があります。各タワーには、各ポールにバンドルされた導体があります。各極導体は、1,590 MCM ACSRに相当する3つの副導体で構成されています。導体は、強化されたガラスまたは磁器のひずみ絶縁体で支えられており、地面までの最大クリアランスは34メートルで、ミッドスパンで最小13.2メートル、最大導体のたるみがあります。タワーの上部には、システムの制御と通信のためのタワーと光ファイバーの接地相互接続を提供する光学接地ケーブルがあります。

通常、HVDCラインの公道用地は66メートルで、ラインの真下で45メートルが空いています。

このシステムは、2000メガワットをネルソンリバーのステーションから南部の負荷に送信できます。

接地リターン電極

通常、各ラインはバイポーラシステムとして動作しますが、メンテナンスまたは障害のためにポールがシャットダウンされた場合、部分的な容量動作を維持するために接地リターン電極が使用されます。

双極子1と2はリング型の接地電極を共有し、直径305メートル（1,001フィート）、ドーシーコンバーター工場から北緯50度10分29秒、北緯97度24分08秒、21.9キロメートル（13.6マイル）/北緯50.17472°西経97.40222°/ 50.17472; -97.40222（ドーシーコンバーターステーションアースリターン電極）。 Dorsey電極は、Bipole 1用とBipole 2用の2本の木製ポールの架空線で変換プラントに接続されています。

ラディソンでは、バイポール1はドーシーと同じサイズとタイプの接地電極を使用しますが、ステーションからわずか11.2キロメートル（7.0マイル）離れた北緯56°21′22″ N 94°45′17″ W / 56.35611°北94.75472°/ 56.35611; -94.75472（Radisson Converter Stationグラウンドリターン電極）。

バイポール2は、直径548メートル（1,798フィート）の接地電極を使用し、ヘンデイコンバータステーションから北緯11.2キロメートル（7.0マイル）56°26'2″ N 94°13'22″ W / 56.43389°N 94.22278°W / 56.43389; -94.22278（Henday Converter Station Ground Return Electrode）。

バイポール3は、北緯56度34分56秒、西経93度57分02秒、北緯56.58222度93.95056度/ 56.58222で、Keewatinoow変換ステーションの近くに接地電極サイトを持っています。 -93.95056（Keewatinoow Ground Electrode）は30 kmの電極線で接続されています。南部のリエルコンバーターステーションでは、電極ラインは北緯49°56'12''W 96°43'01''Wの接地電極サイトまで約26 km走ります/北緯49.93667°W 96.71694°W / 49.93667; -96.71694（マニトバ州ヘーゼルリッジ近く）（ヘーゼルリッジ接地電極）