Transmission system

ระบบสายส่ง เรียบเรียงโดย นาย สทิ ธิพงศ์ พวงดอกไม้ สาขาวิชา ไฟฟ้ ากาลงั วทิ ยาลยั เทคนคิ สโุ ขทยั

ระบบสายส่งกระแสตรงความดนั สงู (องั กฤษ: High Voltage Direct Current Transmission System: HVDC) ใช้กระแสตรงในการสง่ พลงั งานไฟฟ้ า ซง่ึ ตรงกนั ข้ามกบั ระบบการสง่ ด้วยกระแสสลบั ที่ใช้กนั อยทู่ วั่ ไป สาหรับการสง่ ทางไกลระบบ HVDC อาจจะถกู กวา่ และประสบความสญู เสยี ไฟฟ้ าน้อยกวา่ แตย่ งั เป็ นเทคโนโลยีเฉพาะของแตล่ ะผ้ผู ลติ อยู่สาหรับเคเบลิ ้ ใต้นา้ HVDC หลกี เลย่ี งการใช้กระแสสงู ท่จี าเป็ นในการ chargeและ discharge ตวั capacitor ของสายเคเบลิ ในแตล่ ะรอบคลน่ื สาหรับระยะทางทสี่ นั้ ๆ อปุ กรณ์แปลงไฟ DC มีคา่ ใช้จา่ ยที่สงู กวา่ เม่อื เทยี บกบั ระบบ AC แตอ่ าจยงั คงพอรับได้เน่ืองจากประโยชน์หลายๆอยา่ งของระบบ DC ในการเช่ือมโยงหลายระบบเข้าด้วยกนัการสง่ พลงั งานไฟฟ้ าจากแหลง่ พลงั งานหมนุ เวยี นเช่นพลงั งานนา้ และพลงั งานลมจากหลายๆแหง่ ในทวปี ยโุ รป Existing links Under construction ProposedHVDC ยอมให้ทาการสง่ กาลงั ระหวา่ งระบบไฟฟ้ า AC สองระบบท่ีตา่ งกนั ได้ และสามารถขจดั สาเหตหุ นงึ่ ของความล้มเหลวทีก่ ริด, HVDC ยงั ยอมให้ทาการถ่ายโอนกาลงั ไฟระหวา่ งระบบที่มคี วามถ่ีแตกตา่ งกนั ได้ เชน่ ความถี่ 50 Hz กบั

60 Hz ความสมั พนั ธ์ดงั กลา่ วช่วยปรับปรุงเสถียรภาพของแตล่ ะกริด เน่ืองจากทาให้สามารถดงึ เอากาลงั จากอกี ระบบหนง่ึมาใช้ในคราวจาเป็ นได้รูปแบบใหมข่ องการสง่ ด้วย HVDC ใช้เทคโนโลยีท่ีพฒั นาอยา่ งกว้างขวางในชว่ งทศวรรษที่ 1930 ในประเทศสวีเดน(ASEA) และในประเทศเยอรมนี การติดตงั้ ในเชิงพาณิชย์ในชว่ งต้นรวมถงึ ในสหภาพโซเวียตในปี ค.ศ.1951 ระหวา่ งมอสโกและ Kashira และ ระบบ 100 กิโลโวลต์, 20 MW ระหวา่ ง Gotland กบั สวีเดนในปี ค.ศ.1954 การเช่ือมโยงHVDC ทย่ี าวทสี่ ดุ ในโลกในปัจจบุ นั คอื Xiangjiaba-เซี่ยงไฮ้ ระยะทาง 2,071 กิโลเมตร (1,287 ไมล)์ เป็ นระบบ± 800kV 6400 เมกะวตั ต์ ช่วงต้นปี ค.ศ.2013 การเช่ือมโยง HVDC ท่ียาวทส่ี ดุ จะเป็ นที่ ริโอเดราในประเทศบราซลิ ซง่ึประกอบด้วยสอง bipoles ของ± 600 กิโลโวลต์ 3,150 เมกะวตั ต์เช่ือมตอ่ ระหวา่ ง Porto Velho ในรัฐ Rondôniaไปยงัพนื ้ ที่ São เปาโล ด้วยความยาวของสาย DC มากกวา่ 2,500 กิโลเมตร (1,600 ไมล์) ในประเทศไทย ได้การเชื่อมโยงกบัประเทศมาเลเซีย ด้วยไฟฟ้ ากระแสตรงแรงดนั สงู ระหวา่ งสถานีไฟฟ้ าแรงสงู คลองแงะ จงั หวดั สงขลา กบั สถานีกรู ุนประเทศมาเลเซีย ด้วยแรงดนั 300 KV[1]เนือ้ หา [ซอ่ น]  1การสง่ ไฟฟ้ าแรงสงู  2ประวตั ิของเทคโนโลยี HVDC o 2.1ระบบเคร่ืองกลไฟฟ้ าของ Thury  3ข้อดขี อง HVDC ทเ่ี หนือกวา่ HVAC o 3.1ระบบสายเคเบลิ  4ข้อเสยี  5คา่ ใช้จ่ายของระบบ HVDC  6ขนั้ ตอนการแปลง o 6.1Line-commutated converters o 6.2Voltage-sourced converters o 6.3Converter transformers  6.3.1Reactive Power o 6.4ฮาร์โมนคิ สแ์ ละการกรอง  6.4.1ตวั กรองสาหรับ converter แบบ LCC

 6.4.2ตวั กรองสาหรับ voltage-sourced converters  7รูปแบบการใช้งาน o 7.1Monopole o 7.2Monopole และ return path เป็ นโลหะ o 7.3Symmetrical monopole o 7.4Bipolar o 7.5Back to back o 7.6Multi-terminal system o 7.7Tripole o 7.8การใช้งานรูปแบบอื่นๆ o 7.9Corona discharge  8การประยกุ ตใ์ ช้ o 8.1ภาพรวม o 8.2การเชื่อมโยงเครือขา่ ย AC o 8.3superhighways ของไฟฟ้ าทดแทน  9ดเู พ่มิ  10อ้างองิการสง่ ไฟฟ้ าแรงสงู [แก้]แรงดนั สงู ถกู นามาใช้สาหรับการสง่ กระแสไฟฟ้ าเพอ่ื ลดการสญู เสยี พลงั งานเนอ่ื งจากความต้านทานของสายไฟ เมือ่พจิ ารณาปริมาณของพลงั งานท่จี ะถกู สง่ ไปและขนาดตวั นา ถ้าแรงดนั ไฟฟ้ าทจ่ี ะสง่ เป็ นสองเทา่ และต้องการสง่ ด้วยพลงั งานเทา่ เดิม ต้องลดกระแสลงคร่ึงหนงึ่ เน่ืองจากพลงั งานทห่ี ายกลายเป็ นความร้อนในสายไฟเป็ นสดั สว่ นกบั กาลงั สองของกระแส แตไ่ มไ่ ด้ขนึ ้ อยกู่ บั แรงดนั ไฟฟ้ า ดงั นนั้ การเพ่มิ แรงดนั ไฟฟ้ า 2 เทา่ จะสามารถลดการสญู เสยี ได้ 4 เทา่ ในขณะท่ีกาลงั ทส่ี ญู เสยี ลดลง แตข่ นาดของสายตวั นาต้องใหญ่ขนึ ้ ตวั นากห็ นกั ขนึ ้ และแพงขนึ ้แรงดนั ไฟฟ้ าทสี่ งู ไมไ่ ด้ถกู นามาใช้สาหรับไฟฟ้ าแสงสวา่ งหรือเดนิ เคร่ืองใช้ไฟฟ้ าด้วยเหตผุ ลด้านความปลอดภยั . เพือ่ ให้แรงดนั ไฟฟ้ าท่สี ง่ ลดลงไปในระดบั ท่ใี ช้งานร่วมกบั อปุ กรณ์ของลกู ค้า หม้อแปลงจะถกู ใช้ในการเปลยี่ นระดบั แรงดนั ไฟฟ้ าในระบบสายสง่ กระแสสลบั (AC) AC กลายเป็ นสว่ นสาคญั หลงั สงครามแหง่ กระแสของการแขง่ ขนั ระหวา่ งระบบกระแสตรง (DC) ของโทมสั เอดสิ นั และระบบ AC ของจอร์จ เวสตงิ เฮ้าส์ (ทซี่ ือ้ สทิ ธิบตั ร AC มาจาก Nikola Tesla) เพราะหม้อแปลงสามารถเปลยี่ นแรงดนั ไฟฟ้ าได้ในทางปฏิบตั แิ ละเครื่องกาเนดิ ไฟฟ้ ากาลงั สงู ใช้ AC มีประสทิ ธิภาพสงู กวา่ ใช้ DC

การแปลงแรงดนั ไฟฟ้ าและกาลงั งานไฟฟ้ าที่สงู ระหวา่ ง AC และ DC สามารถทาได้ในทางปฏิบตั หิ ลงั จากการพฒั นาอปุ กรณ์เช่น วาล์วปรอทอาร์คและเริ่มต้นในปี 1970 ไฟฟ้ าอิเลก็ ทรอนกิ ส์ใช้อปุ กรณ์เซมคิ อนดกั เตอร์เชน่ thyristors และIntegrated gate-commutated thyristors (IGCTs ), MOS-controlled (MCTs) และ Insulated-gate bipolartransistor (IGBT) เป็ นตวั เรียงกระแสประวตั ิของเทคโนโลยี HVDC[แก้]ระบบเคร่ืองกลไฟฟ้ าของ Thury[แก้]Schematic diagram ของระบบสง่ กาลงั HVDC ของ Thuly

HVDC ในปี 1971: วาล์วปรอทอาร์คขนาด 150 kV ใช้แปลงแรงดนั ไฟฟ้ าพลงั นา้ AC สาหรับสง่ กาลงั จากโรงผลติ ไฟฟ้ าในมานโิ ตบาไปยงั เมอื งตา่ งๆทอ่ี ยหู่ า่ งไกลเสาสงู ทใี่ ช้พาดสายไฟฟ้ าแรงสงู ระบบสองขวั้ ของบริษัทบอลตคิ เคเบิลทีเ่ ป็ น HVDC ใน Swedenการสง่ กาลงั ไฟฟ้ าทางไกลโดยการใช้กระแสตรงเป้ นครงั้ แรกถกู สาธิตให้ดใู นปี ค.ศ.1882 ที่สถานีไมสบ์ าค-มวิ นกิ แตส่ ง่เพยี ง 1.5 กิโลวตั ตเ์ ทา่ นนั้ วิธีการแรกๆของการสง่ กาลงั ไฟฟ้ าด้วยกระแสตรงแรงดนั สงู ถกู พฒั นาโดยวศิ วกรชาวสวสิ ชื่อRené Thury และวธิ ีการของเขาถกู นาไปปฏิบตั ิในปี ค.ศ.1889 ในอติ าลโี ดย บริษัท Acquedotto De Ferrari-Gallieraระบบนใี ้ ช้มอเตอร์กาเนดิ ไฟฟ้ ามาตอ่ พว่ งกนั เพ่ือเพิ่มแรงดนั ไฟฟ้ า แตล่ ะชดุ จะถกู ห้มุ ฉนวนไฟฟ้ าแยกจากพนื ้ ดินและขบั เคลอื่ นด้วยเพลาฉนวนจากเคร่ืองต้นกาลงั สายสง่ กาลงั ทางานในโหมด 'กระแสคงท'่ี ทมี่ ีถงึ 5,000 โวลต์ในแตล่ ะเครื่อง บางเคร่ืองมี commutators สองตวั เพือ่ ลดแรงดนั ไฟฟ้ า ระบบนจี ้ ะสง่ 630 kW ท่ี 14 กิโลโวลต์ DC ระยะทาง120 กม ระบบ Moutiers-ลยี ง สง่ 8,600 กิโลวตั ต์ของไฟฟ้ าพลงั นา้ เป็ นระยะทาง 200 กิโลเมตร รวมทงั้ 10 กม. ของสายเคเบลิ ใต้ดิน ระบบนใี ้ ช้เครื่องกาเนิดไฟฟ้ าแปดชดุ เช่ือมตอ่ กบั commutators คสู่ าหรับแรงดนั ไฟฟ้ ารวมเป็ น150,000 โวลต์ระหวา่ งขวั้ บวกและลบและดาเนนิ การจากปี 1906 จนถึงปี 1936. ระบบ Thury สบิ ห้าระบบ อยใู่ นการดาเนินงานในปี ต.ศ.1913. ระบบThury อ่นื ๆ ทที่ างานได้ถงึ 100 กิโลโวลต์ DC ทางานในชว่ งทศวรรษท่ี 1930 แต่เครื่องจกั รทหี่ มนุ ต้องการการบารุงรักษาสงู และมกี ารสญู เสยี พลงั งานสงู อปุ กรณ์ไฟฟ้ าอ่นื ๆ ได้มกี ารทดสอบในชว่ งคร่ึงแรกของศตวรรษท่ี 20 แตค่ วามสาเร็จในเชิงพาณิชย์มนี ้อยเทคนิคอยา่ งหนงึ่ ในความพยายามในการแปลงไฟฟ้ ากระแสตรงจากแรงดนั ไฟฟ้ าสงู ท่ีสง่ มาเพ่อื ลดแรงดนั ลงในระดบั ใช้งาน คอื การชาร์จแบตเตอร่ีทเ่ี ช่ือมตอ่ อนกุ รมกนั แล้วเชื่อมตอ่ แบตเตอร่ีในแบบคขู่ นานเพ่ือให้บริการโหลดทก่ี ระจายในขณะที่อยา่ งน้อยการตดิ ตงั้ ในเชิงพาณิชย์สองครัง้ ถกู ทดสอบชว่ งเปลย่ี นศตวรรษที่ 20, เทคนคิ ทว่ั ไปไมไ่ ด้ประโยชน์อนัเน่ืองจากความจทุ จี่ ากดั ของแบตเตอรี่, ความลาบากในการสลบั ไปมาระหวา่ งการเชื่อมแบบอนกุ รมและการเชื่อมตอ่ แบบขนานและประสทิ ธิภาพพลงั งานโดยธรรมชาตขิ องวงจรการชาร์จ/ดีสชาร์จของแบตเตอรี่ข้อดขี อง HVDC ท่เี หนอื กวา่ HVAC[แก้]เหตผุ ลธรรมดาสามญั มากท่สี ดุ สาหรับการเลอื ก HVDC เหนือกวา่ HVAC ก็คอื HVDC ประหยดั กวา่ ถงึ แม้วา่ ตวั แปลงAC/DC จะมรี าคาแพงมาก แตค่ า่ สายเคเบลิ จะใช้น้อยกวา่ มาก HVDC ใช้เคเบิลน้อยกวา่ เพราะไมต่ ้องมี 3 สาย 3 เฟส

แบบ AC สายเคเบิลก็เลก็ กวา่ เพราะกระแสไหลตลอดพนื ้ ที่หน้าตดั ของตวั นา ไมม่ ี skin effect เหมือน AC ท่กี ระแสไหลท่ีผวิ ของตวั นาเทา่ นนั้ขนึ ้ อยกู่ บั ระดบั แรงดนั ไฟฟ้ าและรายละเอียดการกอ่ สร้าง, ความเสยี หายทเี่ กิดในการสง่ แบบ HVDC จะมีประมาณ 3.5%ตอ่ 1,000 กิโลเมตร, ซง่ึ เป็ นน้อยกวา่ ความเสยี หายทเ่ี กดิ ในระบบสง่ กาลงั ACHVDC สามารถถา่ ยโอนพลงั งานระหวา่ งเครือขา่ ย AC หลายเครือขา่ ย กระแสสว่ นเกินในระบบหนงึ่ สามารถถกู ควบคมุโดยอตั โนมตั เิ พ่อื ให้การสนบั สนนุ เครือขา่ ยอ่นื ได้ในชว่ งมีปัญหาบางอยา่ ง และไมม่ คี วามเสยี่ งท่ปี ัญหาพลงั งานที่ล่มสลายในระบบเครือขา่ ยหนง่ึ จะนาไปสกู่ ารลม่ สลายในอกี ระบบหนงึ่เมื่อประโยชน์ทางเศรษฐกจิ และประโยชน์ทางเทคนิคทร่ี วมกนั แล้ว ระบบ HVDC จงึ เป็ นตวั เลอื กทเ่ี หมาะสมสาหรับการเชื่อมตอ่ แหลง่ ท่ีมาพลงั งานที่ถกู ตดิ ตงั้ อยหู่ า่ งไกลจากศนู ย์โหลดหลกัการนาไปใช้งานทีช่ ดั เจนทเี่ ทคโนโลยีการสง่ ด้วย HVDC ให้ประโยชน์รวมถงึ :  การสง่ พลงั งานด้วยสายเคเบลิ ใต้นา้ (เช่น สายเคเบลิ 250 กิโลเมตรในทะเลบอลติกระหวา่ งสวเี ดนและเยอรมนี, สายเคเบิล NorNed 580 กม ระหวา่ งนอร์เวย์และเนเธอร์แลนด์, และ 290 กิโลเมตร BASSLINK ระหวา่ ง แผน่ ดนิ ใหญ่ออสเตรเลยี และแทสเมเนยี  การสง่ แบบ ต้นทาง-ปลายทาง ลากยาวโดยไมม่ ี 'taps' กลางทาง ปกติจะใช้เชื่อมโรงผลติ ไฟฟ้ าหา่ งไกล กบั กริด หลกั โดยตรง ตวั อยา่ งเช่นระบบการสง่ แบบ DC ทแ่ี มน่ า้ เนลสนั  การเพม่ิ ความจขุ องกริดพลงั งานท่ีมอี ยแู่ ล้ว ในสถาณะการณ์ทก่ี ารวางสายเพม่ิ เป็ นการยากหรือราคาแพงทจ่ี ะ ตดิ ตงั้  การสง่ พลงั งานและการรักษาเสถยี รภาพระหวา่ งเครือขา่ ย AC ทไ่ี มไ่ ด้เก่ียวข้องกนั , เชน่ ตวั อยา่ งสดุ ขวั้ ในการที่ สามารถถา่ ยโอนพลงั งานระหวา่ งประเทศทใี่ ช้ AC ที่ความถี่ที่แตกตา่ งกนั เน่อื งจากการถา่ ยโอนดงั กลา่ วสามารถ เกิดขนึ ้ ได้ในทงั้ สองทาง, มนั จะเพ่ิมความเสถียรของทงั้ สองเครือขา่ ยโดยการอนญุ าตให้เครือขา่ ยหนงึ่ ดงึ พลงั งาน อกี เครือขา่ ยหนงึ่ ในกรณีฉกุ เฉินหรือกรณีระบบล้มเหลว  การรักษาเสถียรภาพ AC power-grid ท่ีมีความสาคญั ยิง่ , โดยไมต่ ้องเพมิ่ ระดบั ความผิดปกติ (ไฟฟ้ าลดั วงจร)ท่ี ต้องคาดการณ์ลว่ งหน้าระบบสายเคเบลิ [แก้]สาหรับเคเบลิ ใต้ท้องทะเลหรือใต้ดิน ไฟฟ้ าแรงสงู มคี า่ ความเก็บประจไุ ฟฟ้ าสงู เมอ่ื เทยี บกบั สายเคเบิลที่แขวนอากาศ,เนอ่ื งจากตวั นาไฟฟ้ าท่มี ีกระแสไหลภายในสายเคเบิลถกู ล้อมรอบโดยชนั้ บางๆของฉนวนไดอเิ ลก็ ทริก, และเปลอื กโลหะเหมอื นกบั เป็ นตวั เก็บประจุ บนแกนร่วมยาวๆ คา่ การเก็บประจุ (องั กฤษ: capacitance) เพ่ิมตามความยาวของสายเคเบลิ เหมือนกบั มี capacitor คร่อมโหลด เมือ่ ใช้เคเบลิ สง่ พลงั งานกระแสสลบั กระแสสว่ นหนง่ึ จะชาร์จประจเุ ข้าไปใน

คาร์พาซเิ ตอร์นนั้ ทาให้เกิดการสญู เสยี พลงั งานในรูปของความร้อนในตวั นาในเคเบลิ ทาให้อณุ หภมู สิ งู ขนึ ้ การสญู เสยีพลงั งานยงั เพมิ่ ขนึ ้ อนั เป็ นผลมาจาก dielectric loss ในฉนวนของเคเบิลอีกด้วยอยา่ งไรก็ตามถ้าใช้กระแสตรง ตวั เก็บประจใุ นสายเคเบิลจะถกู ชาร์จก็ตอ่ เมอื่ สายเคเบิลถกู energized ในครัง้ แรกหรือเมอ่ืเกิดการเปลย่ี นแปลงระดบั แรงดนั ไฟฟ้ า; ไมม่ กี ระแสเพมิ่ เติมอกี . สาหรับเคเบลิ ใต้นา้ ยาวๆและใช้ไฟ AC ความสามารถในการนากระแสทงั้ หมดของตวั นาจะถกู ใช้ไปในการจา่ ยกระแสเพ่ือชาร์จตวั เก็บประจใุ นสายเคเบลิ สว่ นนเี ้ป็ นตวั จากดั ความยาวและความสามารถในการนาพลงั งาน AC ของตวั เคเบิล แต่ DC เคเบิลจะถกู จากดั ด้วยอณุ หภมู ิและกฏของโอห์มถึงแม้วา่ จะมกี ระแสรั่วไหลในฉนวนไดอิเลก็ ทริก แตก่ ็น้อยมากเมอ่ื เทยี บกบั อตั ราทนกระแสของเคเบลิข้อเสยี [แก้]ข้อเสยี ของ HVDC อยใู่ นการแปลง AC/DC, การ switch, การควบคมุ , ความพร้อมใช้งานและการบารุงรักษาHVDC มีความนา่ เช่ือถือน้อยกวา่ และมคี วามพร้อมใช้งานตา่ กวา่ ระบบกระแสสลบั (AC) สว่ นใหญ่เนอ่ื งจากอปุ กรณ์การแปลงทม่ี ีอยเู่ กิน ระบบ pole เดียวมีความพร้อมประมาณ 98.5% ประมาณหนงึ่ ในสามของการหยดุ ทางานท่ไี มไ่ ด้มีหมายกาหนดการณ์ลว่ งหน้าเกิดขนึ ้ เนื่องจากความผดิ พลาด ความผิดพลาดท่พี อทนได้ของระบบ bipole ให้ประสทิ ธิภาพที่สงู เพียง 50% ของความสามารถท่เี ช่ือมโยง แตค่ วามพร้อมของการผลติ เตม็ กาลงั อยทู่ ่ปี ระมาณ 97% ถึง 98%.ตวั แปลง AC/DC มรี าคาแพงและมขี ้อจากดั ของโหลดทเี่ กินพกิ ดั ที่ระยะทางการสง่ สนั้ ๆ ความสญู เสยี ในสถานแี ปลงอาจจะมีขนาดมากกวา่ ในสายสง่ AC ราคาของตวั แปลงอาจไมไ่ ด้รับการชดเชยด้วยการลดลงของคา่ ใช้จา่ ยในการกอ่ สร้างสายและการสญู เสยี ในสายท่ตี า่ กวา่การดาเนนิ งานโครงการ HVDC ต้องใช้ชิน้ สว่ นอะไหลจ่ านวนมาก มกั จะเฉพาะเจาะจงสาหรับระบบใดระบบหนงึ่เนอ่ื งจากระบบ HVDC ยงั มีความเป็ นมาตรฐานน้อยกวา่ ของระบบ AC และเทคโนโลยกี ็เปลย่ี นเร็วมาก ต้องตนุ อะไหลไ่ ว้มากหนอ่ ย มิฉะนนั้ อาจล้าสมยั หาซอื ้ ใหมไ่ มไ่ ด้ในทางตรงกนั ข้ามกบั ระบบ AC การทจ่ี ะตระหนกั ถงึ ระบบหลายสถานวี า่ มีความซบั ซ้อน (โดยเฉพาะอยา่ งยงิ่ กบั ตวั เปลยี่ นให้เป็ นกระแสตรง) เทียบเทา่ กบั การขยายโครงการทมี่ อี ยใู่ ห้ไปใช้กบั ระบบหลายสถานี การควบคมุ การไหลของกระแสไฟฟ้ าในระบบ DC หลายสถานีต้องมีการสอื่ สารทดี่ รี ะหวา่ งสถานีทงั้ หมด. กระแสไฟฟ้ าจะต้องได้รับการควบคมุอยา่ งแขง็ ขนั โดยระบบการควบคมุ การแปลงแทนท่ีจะควบคมุ คา่ ความต้านทานและคณุ สมบตั มิ มุ เฟสของสายสง่ ระบบหลายเทอร์มินอลเป็ นของหายาก ณ ปี 2012 มีเพยี งสองระบบเทา่ นนั้ ทีใ่ ห้บริการ ได้แก่ ไฮโดรควเิ บค - การสง่ ในนวิ องิแลนด์ระหวา่ งเรดิสนั , แซนดีพ้ อนด์ และ Nicolet และการตอ่ กนั ระหวา่ งซาร์ดิเนยี กบั แผน่ ดินใหญ่อติ าลซี งึ่ ได้รับการแก้ไขในปี 1989 เพ่ือให้สามารถสง่ พลงั งานไปยงั เกาะคอร์ซิกาได้ด้วยInverter รูปแบบหนง่ึ ทางานด้วย electronic switch

เบรกเกอร์วงจร HVDC สร้างยากเพราะกลไกบางอยา่ งต้องถกู ใสเ่ ข้าไปในเบรกเกอร์ เพื่อทจ่ี ะบงั คบั ให้กระแสเป็ นศนู ย์มิฉะนนั้ การ arc ระหวา่ งหน้าสมั ผ้สของเบรกเกอร์ และการสกึ หรอของหน้าสมั ผสั ทาให้การสวทิ ชิ่งไมน่ า่ เชื่อถือ ในเดอื นพฤศจิกายน 2012, ABB ประกาศการพฒั นาของเบรกเกอร์ HVDC ตวั แรกของโลกเบรกเกอร์ของ ABB มีชิน้ สว่ นทใี่ ช้ในการสวทิ ช์ 4 ชิน้ เป็ นกลไก 2 ชิน้ (ความเร็วสงู หนง่ึ ชิน้ และความเร็วตา่ หนงึ่ ชิน้ ) และเป็ นเซมิคอนดกั เตอร์ 2 ชิน้ (แรงดนั สงู หนง่ึ ชิน้ และแรงดนั ตา่ หนงึ่ ชิน้ ) โดยปกติไฟฟ้ าจะไหลจากสวติ ช์กลไกความเร็วตา่ ไปที่สวติ ช์กลไกความเร็วสงู , และสวทิ ช์เซมคิ อนดกั เตอร์แรงดนั ตา่ สวทิ ช์สองตวั สดุ ท้ายจะขนานกบั สวทิ ช์เซมิคอนดกั เตอร์แรงดนั สงูในขนั้ ต้น หน้าสมั ผสั ของสวิทช์ทงั้ หมดจะถกู ปิด (connect หรือ ON) เน่อื งจากสวทิ ช์เซมคิ อนดกั เตอร์แรงดนั สงู มีคา่ ความต้านทานสงู กวา่ สวติ ช์กลไกความเร็วสงู บวกกบั สวิทช์เซมคิ อนดกั เตอร์แรงดนั ตา่ มากๆ กระแสไฟฟ้ าไหลผา่ นสวิทช์เซมคิ อนดกั เตอร์แรงดนั สงู จึงอยใู่ นระดบั ต่า ในการ disconnect อยา่ งแรกเซมคิ อนดกั เตอร์สวทิ ช์แรงดนั ตา่ เปิ ด ทาให้กระแสเปลยี่ นทางไปไหลผา่ นสวทิ ช์เซมคิ อนดกั เตอร์แรงดนั สงู เน่ืองจากสวิทช์เซมิคอนดกั เตอร์แรงดนั สงู มีความต้านทานสงู มากมนั จึงเร่ิมร้อนขนึ ้ อยา่ งรวดเร็ว จากนนั้ สวิตช์กลไกความเร็วสงู ก็จะเปิ ด นธี ้ ารกระแสไหลผา่ นตวั สวทิ ช์เซมคิ อนดกั เตอร์แรงดนั สงู เพราะความต้านทานทีค่ อ่ นข้างสงู ของมนั ก็เร่ิมร้อนขนึ ้ อย่างรวดเร็ว แล้วความเร็วสงู สวทิ ช์เปิ ดกล ซงึ่ แตกตา่ งจากสวทิ ช์เซมคิ อนดกั เตอร์แรงดนั ต่าซงึ่ มเี พียงความสามารถในการทนทานตอ่ แรงดนั ไฟฟ้ าทีตกคร่อมจากสวทิ ช์สารกงึ่ตวั นาไฟฟ้ าแรงสงู ท่ีปิ ด นเี ้ป็ นความสามารถในการทนทานตอ่ แรงดนั ไฟฟ้ าเตม็ รูปแบบ เน่อื งจากไมม่ กี ระแสไหลผา่ นสวิตช์เม่ือมนั เปิ ด มนั จงึ ไมไ่ ด้รับความเสยี หายจากการ arc จากนนั้ สวทิ ช์สารกึง่ ตวั นาแรงสงู จะเปิดซง่ึ เป็นการตดั ไฟของจริง ถงึอยา่ งไรก็ตามมนั ยงั ไมเ่ ป็ นการตดั ไฟ 100% สวทิ ช์กลไกความเร็วตา่ จะ disconnect กระแสท่คี ้างอยเู่ ป็ นตวั สดุ ท้ายคา่ ใช้จา่ ยของระบบ HVDC[แก้]คา่ ใช้จา่ ยท่ีแตกตา่ งกนั ขนึ ้ อยกู่ บั รายละเอยี ดของโครงการเชน่ การประเมนิ ความสามารถของพลงั งาน ความยาวของระยะทาง คา่ ใช้จา่ ยในการดาเนนิ งานเมอ่ื เทยี บกบั เส้นทางใต้นา้ ต้นทนุ คา่ ทด่ี นิ และ คา่ ใช้จา่ ยในการปรับปรุงโครงขา่ ย ACในแตล่ ะสถานี การประเมินอยา่ งละเอียดของคา่ ใช้จา่ ยของ DC เม่ือเทียบกบั ของ AC อาจจาเป็ นต้องใช้ในกรณีทไี่ มม่ ีความได้เปรียบทางเทคนิคทชี่ ดั เจนสาหรับ DC เพียงอยา่ งเดียวและเศรษฐศาสตร์เทา่ นนั้ เป็ นตวั เลอื กอยา่ งไรก็ตาม ผ้ปู ฏิบตั ิงานบางสว่ นได้ให้ข้อมลู บางอยา่ งทพี่ อพงึ่ ได้ดดี งั น:ี ้สาหรับการเช่ือมโยง 8 GW 40 กม. วางใต้ช่องแคบองั กฤษ ตอ่ ไปนเี ้ป็ นคา่ ใช้จ่ายโดยประมาณสาหรับอปุ กรณ์หลกั2,000 MW 500 kV bipolar เช่ือมโยง HVDC ธรรมดา (ไมร่ วมทางทงิ ้ , งานเสริมความแขง็ แรงบนฝ่ัง, งานขออนญุ าต,งานวศิ วกรรม, การประกนั ภยั ฯลฯ )  สถานแี ปลง ~ £ 110M (~ 173.7M USD)  การตดิ ตงั ้ สายเคเบลิ ใต้ทะเล + ~ £ 1M/km (~ 1.6M USD / กิโลเมตร)

ดงั นนั้ สาหรับความจุ 8 GW ระหวา่ งองั กฤษและฝร่ังเศสในช่วงสลี่ งิ ก์, จากงบฯทงั้ หมด £ 750m จะเหลอื สาหรับงานติดตงั้ เพยี งเลก็ น้อยเทา่ นนั้ เพม่ิ อกี £ 200-300M สาหรับงานอื่น ๆ ที่ขนึ ้ อยกู่ บั การทางานบนบกเพม่ิ เตมิ ทจ่ี าเป็ น.ประกาศในเดอื นเมษายน 2010 สาหรับสายสง่ 2,000 เมกะวตั ต์, 64 กิโลเมตรระหวา่ งสเปนและฝร่ังเศส มีคา่ ใช้จา่ ย700 ล้าน ยโู ร. คา่ ใช้จา่ ยนรี ้ วมคา่ ก่อสร้ างอโุ มงค์ผา่ นเทือกเขาพเิ รนีขนั้ ตอนการแปลง[แก้]หวั ใจของสถานีแปลง HVDC คืออปุ กรณ์ทม่ี ีประสทิ ธิภาพในการแปลงไปมาระหวา่ งไฟ AC และไฟ DC หรือ Converter.converter ของระบบ HVDC เกือบทกุ ตวั สามารถในการแปลงจาก AC เป็ น DC (Rectifier) หรือจาก DC ไป AC(Inverter) ถึงแม้วา่ ในระบบ HVDC หลายระบบ ถกู optimize ให้มกี ารไหลของกระแสไฟฟ้ าในทิศทางเดยี วเทา่ นนั้ . โดยไมค่ านงึ ถงึ วา่ ตวั converter จะถกู ออกแบบมาอยา่ งไร สถานีทเี่ ปลย่ี นกระแสจาก AC เป็ น DC จะถกู เรียกวา่ rectifierสว่ นสถานีทเ่ี ปลยี่ นจาก DC ไป AC จะเรียกวา่ Inverterระบบ HVDC รุ่นแรกๆใช้การแปลงแบบเคร่ืองกลไฟฟ้ า (ระบบ Thury) แตท่ กุ ระบบ HVDC สร้างขนึ ้ ตงั้ แตป่ ี 1940 ใช้การแปลงแบบอเิ ลก็ ทรอนิกส์ (static) ตวั แปลงอิเลก็ ทรอนิกสส์ าหรับ HVDC จะแบง่ ออกเป็ นสองประเภทหลกั ได้แก่:  Line-commutated converters (LCC)  Voltage-sourced converters, or voltage-source converters (VSC).Line-commutated converters[แก้]ระบบ HVDC ในปัจจบุ นั สว่ นใหญ่ใช้วธิ ีการแปลงกระแสไฟฟ้ าด้วยวิธีนี ้ตวั อยา่ งของ Three-phase bridge rectifier circuit 6 พลั ้ ส์, ใช้ thyristors เป็ น switching elements (วาลว์ )รูปแบบพนื ้ ฐานของ LCC ใช้ rectifier แบบ bridge สามเฟส หรือ bridge หกพลั้ ส์ ทปี่ ระกอบด้วยสวทิ ช์อเิ ลก็ ทรอนกิ ส์หกตวั แตล่ ะตวั ตอ่ เฟสใดเฟสหนง่ึ เข้ากบั ราง DC รางบวกหนง่ึ ตวั รางลบหนง่ึ ตวั ชิน้ สว่ นสวทิ ชิ่งที่สมบรู ณ์มกั จะถกู เรียกวา่วาล์ว โดยไมค่ านงึ ถงึ องค์ประกอบ อยา่ งไรก็ตามด้วยการเปลย่ี นเฟสใดๆทกุ ๆ 60°, harmonic distortion จะถกู สร้างขนึ ้ ที่ขวั้ DC และ AC

ตวั อยา่ งของวงจรเรียงกระแสแบบ 12 พลั้ ส์เพอ่ื เพ่ิมประสทิ ธิภาพ จะใช้ 12 วาลว์ ใน บริดจ์ 12 พลั้ ส์ AC 3 เฟสจะถกู แบง่ ออกเป็ นสองสว่ น ชดุ หนง่ึ ถกู จดั ให้secondary เป็ นแบบ star อีกชดุ หนงึ่ เป็ น delta ซงึ่ จะทาให้เฟสของทงั้ สองชดุ ตา่ งกนั 30° เมือ่ ตอ่ วาลว์ ทงั้ 12 ตวั เข้าไปเหมอื นแบบ 6 พลั ส์ จะได้รูปคลนื่ 12 พลั้ ส์ และฮาโมนิคส์ท่ีต่ามาก ด้วยเหตนุ รี ้ ะบบสบิ สองพลั้ สไ์ ด้กลายเป็ นมาตรฐานตงั้ แตป่ ี 1970ระบบ LCC แรกๆ ใช้วาล์วปรอทอาร์ค ซง่ึ ทนทานแตต่ ้องการการบารุงรักษาสงู ด้วยเหตนุ หี ้ ลายระบบ HVDC ปรอทอาร์คถกู สร้างขนึ ้ พร้อมสวติ ช์บายพาสข้ามแตล่ ะ บริดจ์ 6-พลั สเ์ พื่อให้ระบบ HVDC สามารถท่จี ะทางานได้ในโหมดหก-พลั้ สใ์ นระยะเวลาสนั้ ๆ ของการบารุงรักษา ระบบปรอทอาร์คลา่ สดุ ปิ ดลงในปี 2012วาล์ว thyristor ถกู ใช้เป็ นครงั้ แรกในระบบ HVDC ในปี 1972 thyristor เป็ นอปุ กรณ์เซมคิ อนดกั เตอร์คล้ายกบั ไดโอดแตม่ ีขวั้ ควบคมุ พิเศษทใ่ี ช้ในการปิ ด-เปิดอปุ กรณ์ในทนั ทใี นชว่ งวงรอบ AC. เพราะแรงดนั ไฟฟ้ าในระบบ HVDC สงู ถึง 800กิโลโวลต์ในบางกรณี มากเกิน breakdown voltage ของ thyristors ทใ่ี ช้, วาล์ว thyristor หลายๆตวั ต้องถกู นามาตอ่อนกุ รมกนั จะถกู สร้างขนึ ้ โดยใช้จานวนมาก thyristors ในชดุ สว่ นประกอบ passive เพมิ่ เติมเชน่ ตวั เก็บประจแุ ละตวัต้านทานจะต้องถกู นามาเชื่อมตอ่ ในแบบค่ขู นานกบั thyristor แตล่ ะตวั เพอื่ ให้แนใ่ จวา่ แรงดนั ในตวั วาลว์ ทใ่ี ช้ร่วมกนั เทา่ๆ กนั ระหวา่ ง thyristorsชนั้ ที่วางซ้อนกนั ของวาลว์ ทายริสเตอร์สาหรับขวั้ 2 ของ HVDC ระหวา่ งเกาะเหนือและเกาะใต้ของประเทศนวิ ซแี ลนด์บคุ คลในภาพแสดงขนาดของวาล์วVoltage-sourced converters[แก้]เพราะ thyristors สามารถเปิ ดเทา่ นนั้ (ปิ ดไมไ่ ด้) ระบบควบคมุ ทาได้เพยี งสงั่ ให้เปิ ดเทา่ นนั้ ซง่ึ เป็ นข้อจากดั ในบางกรณี

มอี ปุ กรณ์สารกง่ึ ตวั นาประเภทอนื่ เช่น insulated-gate bipolar transistor (IGBT) ทส่ี ามารถควบคมุ ได้ทงั ้ เปิ ดและปิ ดซง่ึ สามารถถกู นามาใช้เป็ นตวั เปลยี่ นทางานได้เอง ในตวั แปลงดงั กลา่ ว ขวั้ ของ DC voltage และคา่ ของ voltage จะคงท่ีด้วยเหตนุ กี ้ ารแปลงด้วย IGBTs มกั จะเรียกวา่ voltage sourced converter ความสามารถควบคมุ ทีเ่ พิม่ ขนึ ้ ให้ข้อดีหลายประการโดยเฉพาะอยา่ งยงิ่ ความสามารถในการสวิทช์ IGBTs ให้เปิ ดและปิ ดหลายครงั้ ตอ่ รอบเพือ่ ปรับปรุงประสทิ ธิภาพการทางานของฮาร์โมนิค. เม่อื เปลย่ี นทางได้เอง,ตวั แปลงไมต่ ้องอาศยั เครื่องซิงโครนสั ในระบบ AC อีกตอ่ ไปเพราะฉะนนั ้ voltage sourced converter จงึ สามารถป้ อนพลงั งานเข้าไปในโครงขา่ ย AC ทป่ี ระกอบด้วย passiveload เทา่ นนั้ ซงึ่ เป็ นบางสงิ่ ที่ LCC HVDC ทาไมไ่ ด้ระบบ HVDC ท่ีใช้ voltage sourced converters ตามปกตจิ ะใช้การเชื่อมตอ่ แบบหก-พลั้ ส์เพราะตวั แปลงผลติharmonic distortion น้อยกวา่ LCC มาก ทาให้การเชื่อมตอ่ สบิ สอง-พลั้ สไ์ มจ่ าเป็ นระบบ HVDC VSC สว่ นใหญ่ที่สร้างก่อนปี 2012 อยบู่ นพนื ้ ฐานของการแปลงสองระดบั ซงึ่ สามารถถกู คดิ ได้วา่ เป็ น 6pulse bridge โดยที่ thyristors ได้ถกู แทนท่ดี ้วย IGBTs กบั ไดโอดทขี่ นานและกลบั หวั กนั และเครื่องปฏิกรณ์ทา DC ให้เรียบได้ถกู แทนทีโ่ ดยตวั ทา DC ให้เรียบโดย capacitor ซง่ึ ทางานแบบ pulse-width modulation (PWM) เพ่อืแก้ปัญหา harmonic distortion ใน converterConverter transformers[แก้]ภาพแสดง single-phase, three-winding converter transformer, valve-winding bushings ท่ียาวยน่ื ออกมาจากผนงั ของชดุ วาลว์ แสดงอยดู่ ้านซ้าย line-winding bushing ชีข้ นึ ้ ในแนวดง่ิ ด้านกลางขวาที่ฝ่ัง AC ของแตล่ ะ converter ใช้หม้อแปลงวางเป็ นแถว สว่ นใหญ่เป็ นหม้อแปลงเฟสเดยี ว 3 ตวั แยกไมต่ ดิ กนั แยกอยู่ตา่ งหากออกจาก AC supply ทาตวั เป็ นสายดิน และให้แนใ่ จวา่ ได้ DC voltage สดุ ท้ายทถ่ี กู ต้อง output ของหม้อแปลงเหลา่ นจี ้ ะถกู ตอ่ เข้าไปยงั converterหม้อแปลง converter สาหรับระบบ LCC HVDC มคี วามสามารถมากเพราะกระแสฮาร์โมนคิ ระดบั สงู ไหลผา่ นตวั มนั และเพราะฉนวนในขดลวด secondary ได้รับแรงดนั DC ถาวรซง่ึ มีผลตอ่ การออกแบบของโครงสร้างฉนวน (ด้านวาลว์ ต้องใช้ฉนวนทแ่ี ข็งแรงกวา่ ) ภายในถงั . ใน LCC หม้อแปลงยงั ต้องให้ phase shift 30° ทจ่ี าเป็ นสาหรับการหกั ล้างฮาร์โมนคิหม้อแปลง converter สาหรับระบบ VSC HVDC มกั จะเรียบงา่ ยและธรรมดาในการออกแบบมากกวา่ ของระบบ LCCHVDCReactive Power[แก้]

ข้อเสยี เปรียบหลกั ของระบบ HVDC ท่ใี ช้ตวั แปลงแบบ LCC คือโดยเนอื ้ แท้แล้ว converter กินพลงั งานปฏิกิริยา(Reactive Power) กระแสไฟฟ้ า AC ที่ไหลเข้าใน converter จะตามหลงั แรงดนั , converter จะดดู ซบั reactive โดยมีพฤติกรรมในลกั ษณะเดยี วกบั เป็ น shunt reactor reactive power จะดดู ซมึ อยา่ งน้อย 0.5 MVAR / MW ภายใต้เงื่อนไขทจ่ี ินตนาการและสามารถท่ีจะสงู กวา่ นเี ้ม่อื converter มกี ารทางานทีส่ งู กวา่ มมุ ยงิ หรือมมุ การสญู เสยี ปกตหิ รือลดแรงดนั DCแม้วา่ ทส่ี ถานี converter ระบบ HVDC เช่ือมตอ่ โดยตรงกบั สถานพี ลงั งาน บาง reactive power อาจได้รับจากตวัgenerator เอง สว่ นใหญ่แล้ว reactive power ท่ี converter ได้รับต้องมาจาก shunt capacitor ท่ตี อ่ อยกู่ บั ขวั ้ ACของ converter ปกติแล้ว shunt capacitor จะตอ่ โดยตรงเข้ากบั กริด แตใ่ นบางกรณีอาจจะตอ่ เข้ากบั โวลเทตทตี่ ่ากวา่ผา่ นทางขดลวดท่ีสามของหม้อแปลง converterเนอ่ื งจาก reactive power ที่ถกู บริโภคจะขนึ ้ อยกู่ บั active power ทีก่ าลงั ถกู สง่ ออกไป ตวั shunt capacitor มกัจาเป็ นทจี่ ะต้องถกู แบง่ ให้เป็ นจานวนของ switchable bank (ปกติ 4 ตอ่ converter) เพ่ือป้ องกนั ไมใ่ ห้สว่ นเกินของreactive power ถกู สร้างขนึ ้ ทกี่ าลงั สง่ ตา่สว่ นใหญ่แล้ว shunt capacitor จะมาพร้อมตวั ปรับแตง่ และความต้านทานลอทอนเสมอ เพอ่ื ให้ตวั มนั ทางานเป็ นตวักรองฮาร์โมนิคได้ด้วยในอกี ด้านหนงึ่ ตวั แปลงแบบ VSC สามารถทงั้ ผลติ หรือบริโภค reactive power ซง่ึ เป็ นเหตผุ ลทไี่ มต่ ้องการ shuntcapacitor ตา่ งหาก (นอกเหนือจากต้องการสาหรับการกรองจริงๆ)ฮาร์ โมนิคส์ และการกรอง[แก้ ]Converter แบบอเิ ลก็ ทรอนกิ สท์ งั้ หมดสร้างความเพยี ้ น ฮาร์โมนคิ ในระบบ AC และ DC ทีม่ นั รเชื่อมตอ่ ด้วยและconverter HVDC ก็ไมม่ ีข้อยกเว้นด้วย Modular Multi-Level Converter (MMC) ที่เพ่ิงถกู พฒั นาเร็ว ๆ นี ้ความเพยี ้ นมีระดบั เลก็ น้อยอาจไมต่ ้องนามาคิด แตด่ ้วย converter แบบ LCC และแบบ VSC ความเพยี ้ นอาจถกู ผลติ ออกมาทงั้ ด้าน AC และ DC ของ converterตัวกรองสาหรับ converter แบบ LCC[แก้]โครงสร้างพนื ้ ฐานของ converter แบบ LCC คือ six-pulse bridge วิธีกาจดั ความเพยี ้ นทถ่ี กู ท่สี ดุ คอื ใช้ twelve-pulsebridge (ประกอบด้วย six-pulse bridge สองชดุ ทมี่ ี phase shift 30°ระหวา่ งเฟส) งานการปราบปรามความเพยี ้ นดงั กลา่ วยงั คงงานท้าทาย แตส่ ามารถจดั การได้ในระบบ LCC สาหรับ HVDC มกั จะประกอบด้วยตวั กรองฮาร์โมนิคทอี่ อกแบบมาเพือ่ จดั การกบั ฮาร์โมนิคที่ 11 และ 13ในด้าน AC, และฮาร์โมนิคที่ 12 ในด้าน DC. บางครงั้ ตวั กรอง high-pass อาจจะมไี ว้ให้จดั การกบั ฮาร์โมนิคที่ 23, 25,

35, 37 ... ในด้าน AC และ 24, 36 ... บนฝ่ัง DC บางครงั้ ตวั กรอง AC นอกจากนยี ้ งั อาจจาเป็ นต้องลดฮาร์โมนิค ทต่ี ่าลงเชน่ ฮาร์โมนิคท่ี 3 หรือ 5งานของการออกแบบตวั กรองฮาร์โมนคิ AC สาหรับสถานแี ปลง HVDC มีความซบั ซ้อนและ computationally เข้มเพราะนอกจากจะสร้างความมนั่ ใจวา่ converter ไมไ่ ด้ผลติ ความเพยี ้ นในระดบั ทย่ี อมรับไมไ่ ด้บนแรงดนั ไฟฟ้ าในระบบAC ยงั จะต้องทาให้มนั่ ใจได้วา่ ตวั กรองฮาร์โมนคิ ไมส่ ร้างความถี่อนื่ ๆขนึ ้ มาในสว่ นอื่นของระบบ AC ความรู้อยา่ งละเอียดของอมิ พีแด้นซ์ของฮาร์โมนคิ ในระบบ AC, ทคี่ วามถ่ีหลากหลาย, เป็ นสงิ่ จาเป็ นในการออกแบบตวั กรอง AC.ตวั กรอง DC ยงั จาเป็ นสาหรับระบบสายสง่ ระบบ HVDC ในสว่ นของสายสง่ แขวนอากาศ การบิดเบอื นแรงดนั ไฟฟ้ าไมไ่ ด้เป็ นปัญหาเนื่องจากผ้บู ริโภคไมไ่ ด้เช่ือมตอ่ โดยตรงกบั ขวั้ DC ของระบบ ดงั นนั้ เกณฑ์การออกแบบหลกั สาหรับตวั กรอง DCก็คอื เพอื่ ให้แนใ่ จวา่ กระแสฮาร์โมนคิ ทไี่ หลในสาย DC ไมก่ อ่ ให้เกิดการรบกวนกบั สายโทรศพั ท์ทอ่ี ยใู่ กล้เคียง. ด้วยการเพิ่มขนึ ้ ของการสอื่ สารโทรคมนาคมมือถือระบบดจิ ิตอล ซง่ึ มคี วามไวตอ่ การรบกวนน้อย ตวั กรอง DC จึงมคี วามสาคญัน้อยกวา่ สาหรับระบบ HVDCตัวกรองสาหรับ voltage-sourced converters[แก้]voltage-sourced converters บางชนิดอาจผลติ ความเพยี ้ นในระดบั ต่าซะจนกระทง่ั ตวั กรองไมจ่ าเป็ นต้องมี แต่converter ชนิดแปลงสองระดบั ,ใช้กบั pulse-width modulation (PWM), ยงั คงต้องมกี ารกรองแม้จะน้อยกวา่ ระบบLCCด้วย converter ดงั กลา่ วสเปกตรัมของฮาร์โมนิคโดยทวั่ ไปจะเลอ่ื นไปทค่ี วามถี่สงู กวา่ ของ LCC จึงทาให้อปุ กรณ์ตวั กรองมขี นาดเลก็ ลง ความถ่ีฮาร์โมนคิ ทีโ่ ดดเดน่ เป็ น sidebands ของความถ่ี PWM และตวั ทวคี ณู ของมนั ในการใช้งานHVDC, ความถ่ี PWM โดยทวั่ ไปจะมีประมาณ 1-2 เฮิร์ทซ์รูปแบบการใช้งาน[แก้]Monopole[แก้ ]แผนภาพแสดงระบบ monopole กบั ground return  monopole เป็ นรูปแบบธรรมดา ขวั้ หนง่ึ ของ rectifier ตอ่ ลงดิน อกี ขวั้ หนง่ึ ตอ่ กบั สายสง่ ซงึ่ มศี กั ยส์ งู กวา่ หรือต่า กวา่ ดนิ ขวั้ สายดินอาจจะเชื่อมตอ่ ที่สถานแี ปลงโดยใช้ตวั นาที่สอง  Monopole กบั ground returnถ้าไมม่ ตี วั นาโลหะติดตงั้ การไหลของกระแสในดนิ และ/หรือทะเลระหวา่ งสองขวั้ ไฟฟ้ าดนิ electrode ท่อี อกแบบมาเป็ นพิเศษ รุปแบบนคี ้ อื ระบบ return ทางดนิ ด้วยสายเส้นเดยี ว

ขวั้ ไฟฟ้ า electrode มกั จะถกู ตดิ ตงั้ อยหู่ ลายสบิ กิโลเมตรจากสถานแี ละถกู เชื่อมตอ่ ไปยงั สถานผี า่ นทางสายไฟฟ้ าelectrode แรงดนั กลาง การออกแบบของอิเลก็ โทรดขนึ ้ อยกู่ บั วา่ พวกมนั จะตงั้ อยบู่ นท่ดี ิน หรือบนฝั่ง หรือในทะเล สาหรับการทารูปแบบ monopolar และ ground return กระแสท่ีไหลในดนิ มีทิศทางเดยี วซง่ึ หมายความวา่ การออกแบบของอเิ ลก็ โทรด (แคโทด) คอ่ นข้างงา่ ยแตก่ ารออกแบบของขวั้ อเิ ลก็ โทรด แอโนดคอ่ นข้างซบั ซ้อนทเี ดียวสาหรับการสง่ กาลงั ทางไกล ground return ราคาถกู กวา่ การใช้ตวั นาเป็ นทางกลบั แตม่ นั จะนาไปส่ปู ัญหาเช่น:  การกดั กร่อนแบบไฟฟ้ าเคมีของวตั ถทุ ่ีเป็ นโลหะทถี่ กู ฝังนานๆ  ขวั้ ไฟฟ้ าใต้นา้ ทเ่ี ป็ น return path ในนา้ ทะเล อาจสร้างคลอรีนหรือผลทางเคมขี องนา้  เส้นทางกระแสไมส่ มดลุ อาจสง่ ผลให้เกิดสนามแมเ่ หลก็ ซงึ่ สามารถสง่ ผลกระทบตอ่ ระบบนาทางด้วยเขม็ ทศิ สาหรับเรือทแี่ ลน่ ผา่ นสายเคเบลิ ใต้นา้Monopole และ return path เป็ นโลหะ[แก้]ผลกระทบเหลา่ นกี ้ ็จะถกู กาจดั ด้วยการตดิ ตงั้ return path เป็ นโลหะตวั นาระหวา่ งปลายทงั้ สองข้างของสายสง่monopolar เน่อื งจากขวั้ หนงึ่ ของ converter จะเช่ือมตอ่ กบั ดนิ ตวั นาทเ่ี ป็ น return path ไมจ่ าเป็ นต้องห้มุ ฉนวน ซง่ึจะทาให้คา่ ใช้จา่ ยน้อยกวา่ ตวั นาไฟฟ้ าแรงสงู การตดั สนิ ใจท่จี ะใช้ return path เป็ นโลหะหรือไมจ่ ะขนึ ้ อยกู่ บั ปัจจยั ทางเศรษฐกิจ ทางด้านเทคนคิ และสงิ่ แวดล้อม.ระบบ monopolar ท่ที นั สมยั สาหรับสายแขวนอากาศจะถกู นามาใช้ท่ี 1.5 GW. ถ้าใช้สายเคเบลิ ใต้ดินหรือใต้นา้ จะถกู ใช้ที่ราว 600 MWระบบ monopolar สว่ นใหญ่ได้รับการออกแบบสาหรับการขยายตวั เป็ น bipolar ในอนาคต เสาสงู สาหรับสายสง่ อาจได้รับการออกแบบให้แบกรับสายเคเบลิ สองเส้น แม้วา่ จะใช้เพยี งเส้นเดยี วในตอนแรก ตวั นาทส่ี องอาจไมถ่ กู ใช้เลย หรือใช้เป็ น electrode หรือตอ่ ขนานกบั อีกเส้นหนงึ่ (เชน่ ในกรณีของ Baltic เคเบิล)Symmetrical monopole[แก้]อีกทางเลอื กหนงึ่ คอื การใช้สายสง่ ไฟฟ้ าแรงสงู สองเส้น, ทางานท่ี ± คร่ึงหนงึ่ ของแรงดนั ไฟตรง ด้วย converter เพียงตวัเดียวท่ปี ลายแตล่ ะด้าน ด้วยวิธีทเี่ รียกวา่ monopole สมมาตร ตวั converter จะถกู ตอ่ ลงดนิ ผา่ นทาง impedance สงูเทา่ นนั้ และจะไมม่ กี ระแสดิน การจดั ขวั้ สมมาตรเป็ นเรื่องธรรมดาที่มี converter แบบ LCC (การเชื่อมตอ่ NorNed เป็ นตวั อยา่ งทีห่ าได้ยาก) แตเ่ ป็ นเรื่องธรรมดามากกบั converter แบบ VSCภาพแสดง bipolar with ground return

Bipolar[แก้]ในการสง่ แบบ bipolar ตวั นาสองเส้นถกู นามาใช้ เส้นนงึ ท่ศี กั ย์สงู อกี เส้นนงึ ทศี่ กั ย์ตรงข้าม เนอ่ื งจากตวั นาเหลา่ นจี ้ ะต้องถกู ห้มุ ฉนวน คา่ ใช้จา่ ยสาหรับสายสง่ จงึ สงู กวา่ แบบ monopole ทีม่ ีตวั นาเป็ น return path ถึงอยา่ งไรก็ตาม ข้อได้เปรียบของ bipolar มมี ากซงึ่ ทาให้มนั เป็ นทางเลอื กท่ีนา่ สนใจ  ภายใต้โหลดปกติ กระแสดนิ ไหลเลก็ น้อย เชน่ ในกรณีของการสง่ monopolar ด้วย return path โลหะ ซงึ่ จะ ช่วยลดการสญู เสยี จาก return path และผลกระทบตอ่ สง่ิ แวดล้อม  เมือ่ เกิดปัญหาบนสายสง่ และมี earth return electrode ติดตงั้ ทงั้ สองด้าน พลงั งานประมาณคร่ึงหนงึ่ ยงั คง สามารถไหลโดยใช้ดนิ เป็ น return path โดยให้ bipolar ทางานในโหมด monopolar  เนอื่ งจากแตล่ ะตวั นาของสาย bipolar แบกกระแสเพียงครึ่งเดยี วของระบบ monopolar คา่ ใช้จา่ ยของตวั นาท่ี สองจะถกู ลดลงเมอ่ื เปรียบเทียบกบั monopolar ในอตั ราทีเ่ ทา่ กนั  ในภมู ปิ ระเทศท่ีไมพ่ งึ ประสงค์ ตวั นาทีส่ องอาจถกู ตดิ ตงั้ บนเสาสง่ อิสระ เพอื่ ทว่ี า่ หากเกิดปัญหากบั สายๆหนง่ึ อีก สายหนงึ่ ยงั ใช้สง่ พลงั งานได้  ระบบ bipolar อาจตดิ ตงั ้ return path แบบโลหะได้ภาพแสดง block diagram ของระบบสง่ กาลงั HVDC แบบสองขวั้ ระหวา่ งสองสถานี คือสถานี A และสถานี B. ACหมายถงึ เครือขา่ ยกระแสสลบั CON = วาลว์ ของตวั แปลงท่ีอาจเป็ นตวั เรียงกระแสหรือเป็ นอนิ เวอร์เตอร์อยา่ งใดอยา่ งหนงึ่TR = หม้อแปลงกาลงั สงู , DCTL = สายสง่ กระแสตรง, DCL = ตวั กรองเหน่ยี วนากระแสตรง, BS = สวติ ช์บายพาส, และPM = ตวั แก้ power factor และตวั กรองฮาโมนิคทป่ี ลายทงั้ สองด้าน. สายสง่ กระแสตรงอาจมรี ะยะสนั้ ๆแบบ back-to-back หรือสายเหนอื ศรี ษะยาวหลายร้อยกิโลเมตร หรือเป็ นสายใต้ดนิ หรือใต้นา้ . สายสง่ เส้นหนงึ่ ของสาย DC อาจตอ่ ลงดินโดยใช้ดนิ เป็ น ground returnระบบ Bipolar อาจถกู ใช้งานมากถงึ 4 GW ทแ่ี รงดนั ไฟฟ้ า± 660 กิโลโวลต์กบั converter 1 ตวั ตอ่ pole เชน่ เดยี วกบัโครงการ Ningdong-Shandong ในประเทศจีน ด้วยระดบั พลงั งานที่ 2,000 MW ตอ่ converter สบิ สองพลั ้ ส์.converter สาหรับโครงการดงั กลา่ วนา่ จะ (ณ 2010) มีประสทิ ธิภาพสงู ท่สี ดุ ที่เคยสร้างมา. กาลงั ทีส่ งู ขนึ ้ สามารถทาได้

โดยการเช่ือมตอ่ converter 12 พลั้ ส์สองชดุ หรือมากกวา่ เข้าด้วยกนั แบบอนกุ รม เช่นท่ใี ช้ในโครงการ Xiangjiaba เซ่ียงไฮ้ในประเทศจีนซงึ่ ใช้สองชดุ ในแตล่ ะ pole ท่ี 400 กิโลโวลต์ดซี ี 1,600 MWสายเคเบิลใต้นา้ รับหน้าที่ครงั้ แรกเป็ น monopole อาจได้รับการอพั เกรดโดยการเพ่ิมสายสง่ และทางานเป็ น bipole ทีหลงัรูปแบบ bipolar สามารถถกู นามาปฏบิ ตั ิได้เพื่อทว่ี า่ ขวั้ ไฟฟ้ าของฝั่งใดหรือทงั้ สองฝ่ังสามารถถกู เปลย่ี นได้ เพื่อให้การทางานกลายเป็ น 2 monopole แบบขนาน ถ้าสายสง่ เส้นหนงึ่ เสยี ระบบการสง่ ยงั คงทางานได้แตค่ วามสามารถลดลงการสญู เสยี อาจเพมิ่ ขนึ ้ ถ้า ground electride และสายสง่ ไมไ่ ด้ถกู ออกแบบให้มีกระแสเกินในการทางานโหมดนี ้ในการลดการสญู เสยี ในกรณีนี ้สถานชี ส่ งกลางอาจถกู ตดิ ตงั้ เพ่ือให้ line segment ถกู ปิ ดหรือทาให้ขนาน แบบนเี ้คยทาท่ีInga–Shaba HVDC.Back to back[แก้]สถานีแบบ Back to back (หรือ B2B สาหรับสนั้ ) เป็ นโรงไฟฟ้ าทม่ี ี converter ทงั้ สองแบบตงั้ อยใู่ นพนื ้ ทเี่ ดยี วกนั หรืออาคารเดียวกนั ความยาวของสายสง่ DC จะถกู ทาให้สนั้ ที่สดุ สถานี B2B ถกู นามาใช้สาหรับ  การเช่ือมกนั ของสายสง่ ไฟฟ้ าที่มขี องความถ่ีทแ่ี ตกตา่ งกนั (เชน่ ในญี่ป่ นุ และอเมริกาใต้และเชื่อมตอ่ โครงขา่ ย ระหวา่ ง GCC ยเู ออี [50 Hz] และซาอดุ อี าระเบยี [60 Hz] เสร็จสมบรู ณ์ในปี 2009)  การเช่ือมกนั ของสองเครือขา่ ยความถใี่ กล้กนั แตค่ วามสมั พนั ธ์ของเฟลไมค่ งที่ (จนกระทง่ั 1995-1996 ใน Etzenricht, Dürnrohr เวยี นนาและโครงการ Vyborg HVDC)  ความถี่และเฟสที่แตกตา่ งกนั (เชน่ การเปลย่ี นโรงงานแปลงกระแสแรงฉดุ )  แรงดนั ไฟตรงในวงจรกลางสามารถถกู เลอื กได้อยา่ งอสิ ระท่สี ถานี B2B เพราะความสนั้ ของสายสง่ แรงดนั DC มกั จะถกู เลอื กให้เป็ นทต่ี ่าท่ีสดุ เทา่ ทเี่ ป็ นไปได้ เพื่อที่จะสร้างห้องโถงวาลว์ ขนาดเลก็ และเพ่ือลดจานวน thyristors ท่เี ช่ือมตอ่ แบบอนกุ รมในแตล่ ะชดุ วาล์ว ด้วยเหตนุ ที ้ สี่ ถานี B2B วาลว์ มกี ระแสสงู สดุ ทมี่ อี ย(ู่ ในบาง กรณีถงึ 4500 A) จะถกู ใช้Multi-terminal system[แก้]Config ที่พบมากท่ีสดุ ของการเชอ่ื มโยง HVDC ประกอบด้วยสองสถานีแปลงเชื่อมตอ่ กนั ด้วยสายสง่ เหนอื ศีรษะหรือสายเคเบลิ ใต้ทะเลระบบหลายสถานีเช่ือมโยง HVDC ที่เช่ือมตอ่ มากกวา่ สองจดุ เป็ นของหายาก config ของระบบหลายสถานอี าจเป็ นแบบอนกุ รม แบบขนานหรือแบบผสม config แบบขนานมีแนวโน้มทจ่ี ะถกู ใช้สาหรับสถานกี ารผลติ สงู และแบบอนกุ รมสาหรับโรงการผลติ ตา่ ตวั อยา่ งคือ 2,000 MW ควเิ บก-ระบบสายสง่ นวิ องิ แลนด์ในปี 1992 ซงึ่ ในปัจจบุ นั เป็ นระบบหลายสถานีระบบ HVDC ท่ใี หญ่ทีส่ ดุ ในโลก

ระบบหลายสถานีเป็ นเร่ืองยากทจี่ ะนกึ ออก จากการใช้ระบบ LCC เพราะการพลกิ ผนั พลงั งานจะได้รับผลกระทบโดยการกลบั ขวั้ ของแรงดนั ไฟฟ้ ากระแสตรง ซงึ่ มีผลตอ่ ตวั แปลงทงั้ หมดทเ่ี ชื่อมตอ่ กบั ระบบ แตด่ ้วยระบบ VSC การกลบั ทางของพลงั งาน ทาได้โดยการสลบั ทิศทางของกระแส ทาให้ระบบหลายสถานที ี่ตอ่ แบบขนานถกู ควบคมุ ได้ง่ายมาก ด้วยเหตนุ เี ้องระบบหลายสถานถี กู คาดหวงั วา่ จะจะเป็ นเร่ืองธรรมดามากในอนาคตอนั ใกล้Tripole[แก้]รูปแบบนจี ้ ดสทิ ธิบตั รในปี 2004 จดุ ประสงค์สาหรับการแปลงระบบสายสง่ AC ที่มีอยใู่ ห้เป็ น HVDC สายสง่ สองเส้นในสามเส้นจะทางานเป็ น bipole เส้นท่ีสามจะถกู ใช้เป็ นขวั้ คขู่ นานของ monopole ท่ีมีวาล์วย้อนกลบั (หรือวาล์วขนานเช่ือมตอ่ ในขวั้ ตรงกนั ข้าม) monopole ขวั้ ขนานคอ่ ยๆปลอ่ ยกระแสจากขวั้ หนงึ่ ไปอกี ขวั้ หนงึ่ สลบั ขวั้ ไฟฟ้ าตลอดชว่ งเวลาหลายนาที ตวั นา bipole จะถกู โหลดไปทงั้ 1.37 หรือ 0.37 เทา่ ของขีดจากดั ความร้อนของมนั ในขณะที่ monopoleขนานอยทู่ ±่ี 1 เทา่ ของขดี จากดั ความร้อน คา่ รวมของผลกระทบความร้อน RMS เป็ นเหมอื นกบั วา่ แตล่ ะตวั นาแบก 1.0ของอตั รากระแสตลอดเวลา นจี ้ ะชว่ ยให้ bipole นากระแสได้มากขนึ ้ และใช้ประโยชน์จากสายสง่ ทส่ี ามในการสง่ พลงั งานได้เตม็ ท่ี กระแสทีส่ งู จะไหลไปตลอดความยาวของสายสง่ แม้วา่ ความต้องการใช้งานจะน้อย เพ่ือละลายนา้ แขง็ ท่เี กาะสายณ ปี 2012 ยงั ไมม่ กี ารแปลง tri-pole ทางานจริง แม้วา่ สายสง่ ในประเทศอินเดยี ได้รับการดดั แปลงเป็ น bipole HVDCไปแล้ว (HVDC Sileru-Barsoor)การใช้งานรูปแบบอ่นื ๆ[แก้]Cross-Skagerrak ประกอบด้วย 3 pole โดยท่ี 2 pole จะสลบั เป็ นแบบคขู่ นานและ pole ท่สี ามใช้ขวั้ ไฟฟ้ าตรงข้ามกบัแรงดนั ไฟฟ้ าทส่ี งู ขนึ ้ กวา่ การจดั รูปแบบทคี่ ล้ายกนั คอื HVDC ระหวา่ งเกาะในประเทศนวิ ซีแลนด์หลงั จากการ upgradeความจใุ นปี 1992 ซง่ึ ทงั้ สอง converter เดมิ (ใช้วาลว์ ปรอทอาร์ค) ถกู สลบั เป็ นขนานเปลยี่ นการป้ อนขวั้ เดยี วกนั และconverterตวั ที่สามใหม่ (ทายริสเตอร์) ติดตงั้ พร้อมขวั้ ไฟฟ้ าตรงข้ามและแรงดนั ไฟฟ้ าท่สี งู ขนึ ้ config แบบนจี ้ บลงในปี2012 เมอื่ converter เก่าทงั้ สองตวั ถกู แทนท่ดี ้วย converter แบบทายริสเตอร์เด่ียวตวั ใหม่Corona discharge[แก้]การปลอ่ ย Corona คือการสร้างไอออนในของเหลว (เชน่ อากาศ) โดยการปรากฏตวั ของสนามไฟฟ้ าทีแ่ รง อิเลก็ ตรอนจะถกู ฉีกออกมาจากอากาศที่เป็ นกลางและไอออนบวกหรืออเิ ลก็ ตรอนจะดงึ ดดู เข้าในตวั นา ในขณะที่อนภุ าคมีประจุลอ่ งลอยออกไป ผลกระทบนจี ้ ะสามารถก่อให้เกิดการสญู เสยี พลงั งานมากสร้างสญั ญาณรบกวนวทิ ยแุ ละเสยี งรบกวนและสร้างสารพษิ เช่นออกไซด์ของไนโตรเจนและโอโซนและทาให้เกิดประกายไฟโดดข้าม(arcing)สายสง่ ทงั้ AC และ DC สามารถสร้าง Coronas ได้ ในกรณีแรกในรูปแบบของอนภุ าคสน่ั ในกรณหี ลงั ในรูปของลมคงท่ีเนอื่ งจากประจจุ ะเกิดขนึ ้ รอบตวั นา, ระบบ HVDC อาจจะมกี ารสญู เสยี ประมาณครึ่งหนงึ่ ตอ่ หนว่ ยความยาวของระบบไฟฟ้ าแรงสงู AC ทส่ี ง่ พลงั งานขนาดเดียวกนั กบั การสง่ แบบ monopolar การเลอื กของขวั้ ไฟฟ้ าของตวั นาทีป่ ระจพุ ลงัแล้วนาไปสรู่ ะดบั ของการควบคมุ การปลอ่ ยโคโรนา โดยเฉพาะเจาะจง ขวั้ ไฟฟ้ าของไอออนที่ปลอ่ ยออกมาสามารถควบคมุได้ซงึ่ อาจมีผลกระทบตอ่ สง่ิ แวดล้อมในการสร้างโอโซน โคโรนาขวั้ ลบสร้างโอโซนมากกวา่ โคโรนาขวั้ บวกและสร้างมนั ไป

ตลอดแนวสายไฟ, การสร้างศกั ยภาพในการผลกระทบตอ่ สขุ ภาพ การใช้แรงดนั ไฟฟ้ าทเี่ ป็ นบวกจะช่วยลดผลกระทบตอ่โอโซนของสายสง่ HVDC ระบบ monopolarการประยกุ ต์ใช้[แก้]ภาพรวม[แก้]ความสามารถในการควบคมุ การไหลของกระแสไฟฟ้ าผา่ นวงจรเรียงกระแส HVDC และอนิ เวอร์เตอร์, การนาไปประยกุ ต์ใช้งานในการเชื่อมตอ่ กบั โครงขา่ ยทไ่ี ม่ synchronize กนั , การนาไปใช้กบั เคเบิลใต้นา้ ทกี่ ารเชื่อมตอ่ ด้วยระบบHVDC ถกู นามาใช้ระดบั ประเทศหรือภมู ภิ าคสาหรับการแลกเปลย่ี นพลงั งาน (ในอเมริกาเหนือการเชื่อมตอ่ HVDC ได้แบง่หลายสว่ นของประเทศแคนาดาและสหรัฐอเมริกาเข้าสหู่ ลายๆภมู ภิ าคไฟฟ้ าข้ามพรมแดนของประเทศ แม้วา่ วตั ถปุ ระสงค์ของการเช่ือมตอ่ เหลา่ นจี ้ ะยงั คงอยใู่ นการเชื่อมตอ่ กริด AC ทไ่ี มไ่ ด้ synchronize ของแตล่ ะประเทศก็ตาม) windfarmsในทะเลยงั ต้องการสายเคเบิลใต้ทะเลและกงั หนั ลมผลติ ไฟฟ้ าของพวกเขาก็ไม่ synchronized ในการเชื่อมตอ่ ในระยะไกลมากๆระหวา่ งสองสถานท่ีเชน่ การสง่ พลงั งานจากโรงไฟฟ้ าพลงั นา้ ขนาดใหญ่ท่ีอยรู่ ะยะไกลไปพนื ้ ทีอ่ ยอู่ าศยั ในเมอื ง ระบบการสง่ แบบ HVDC อาจเหมาะสมในการถกู นามาใช้; หลายแผนของหลกั การเหลา่ นไี ้ ด้ถกู สร้างขนึ ้ สาหรับการเชื่อมโยงไปยงั ไซบเี รีย แคนาดาและสแกนดเิ นเวียเหนอื คา่ ใช้จา่ ยของสายสง่ ทล่ี ดลงของ HVDC ยงั ทาให้โครงการมนั มีความเป็ นไปได้การเช่ือมโยงเครือข่าย AC[แก้]สายสง่ AC สามารถเช่ือมตอ่ ระหวา่ งเครือขา่ ย AC ท่ี synchronize แลวั และมีความถี่เดยี วกนั เทา่ นนั้ อนั เน่อื งจากข้อจากดั เก่ียวกบั ความแตกตา่ งของเฟสที่อนญุ าตระหวา่ งปลายทงั้ สองของสายสง่ หลายพนื ้ ทท่ี ี่ต้องการแชร์พลงั งานมีเครือขา่ ยที่ไม่ synchronize กริดพลงั งานของสหราชอาณาจกั ร, ยโุ รปเหนอื และทวีปยโุ รปไมป่ ึกแผน่ เข้าสเู่ ครือขา่ ยข้อมลูให้เป็ นหนง่ึ เดยี ว ญี่ป่ นุ มีเดครือขา่ ยทงั้ ความถ่ี 50 Hz และ 60 Hz ทวีปอเมริกาเหนือในขณะทใ่ี ช้ไฟที่ 60 Hz ไปทวั่ ยงั แบง่ออกเป็ นภมู ภิ าคท่ีไม่ synchronize: ตะวนั ออก, ตะวนั ตก, เทก็ ซสั , ควเิ บกและอลาสก้า บราซลิ และปารากวยั ซง่ึ แชร์โรงไฟฟ้ าพลงั นา้ จากเขอ่ื น Itaipu ท่ียิง่ ใหญ่ ใช้ไฟ 60 Hz และ 50 Hz ตามลาดบั แตร่ ะบบ HVDC ทาให้มนั เป็ นไปได้ที่จะเชื่อมตอ่ ระหวา่ งเครือขา่ ย AC ทไ่ี ม่ synchronize และยงั เพมิ่ ความเป็ นไปได้ในการควบคมุ แรงดนั ไฟฟ้ า AC และการไหลเวยี นของ reactive powerเครื่องกาเนดิ ไฟฟ้ าทีเ่ ชื่อมตอ่ กบั สายสง่ AC ยาวๆ อาจจะไมแ่ นน่ อนและหลดุ ออกจากการ synchronize กบั ระบบไฟ ACที่อยไู่ กลๆ การเช่ือมตอ่ ระบบสายสง่ ด้วย HVDC อาจทาให้มนั เป็นไปได้ทางเศรษฐกิจที่จะใช้เชื่อมโยงหลายแหลง่ ผลติ เข้าด้วยกนั เช่น ฟาร์มลมที่ตงั้ อยนู่ อกชายฝ่ังอาจใช้ระบบ HVDC ในการเก็บรวบรวมพลงั งานจากเครื่องป่ันไฟที่ไม่synchronize จากหลายแหลง่ กอ่ นสง่ ผา่ นไปยงั ฝ่ังด้วยสายเคเบลิ ใต้นา้ .อยา่ งไรก็ตาม โดยทว่ั ไปแล้ว ระบบเชื่อมตอ่ ระหวา่ งกนั ด้วย HVDC ระหวา่ ง AC สองภมู ิภาค ต้องใช้ converter ที่มรี าคาสงู ทาให้คา่ ใช้จา่ ยเร่ิมต้นมคี า่ สงู เม่ือเทียบกบั HVAC โดยเฉพาะอยา่ งยง่ิ ในการสง่ ระยะทางสนั้ . HVDC จะถกู กวา่HVAC ในการสง่ ระยะไกลๆ ระยะ break-even[2] อยทู่ ่ปี ระมาณ 50 กิโลเมตรสาหรับสายเคเบิลใต้นา้ และอาจจะ 600-

800 กิโลเมตรสาหรับสายเคเบลิ อากาศ คา่ ใช้จา่ ยด้านเคเบิลทองแดงมแี ตจ่ ะสงู ขนึ ้ แตค่ า่ ใช้จา่ ยด้านอิเลค็ โทรนิกส์มแี ตจ่ ะลดลงเทคโนโลยอี เิ ลก็ ทรอนิกส์ยงั นาเสนอโอกาสที่จะจดั การกริดพลงั งานได้ประสทิ ธิภาพโดยการควบคมุ ขนาดและทศิ ทางการไหลของพลงั งาน เพราะฉะนนั้ ประโยชน์เพิ่มเตมิ ของการใช้การเช่ือมโยง HVDC คอื การมีศกั ยภาพทีจ่ ะเพม่ิ ความมนั่ คงในกริดสายสง่ พลงั งานsuperhighways ของไฟฟ้ าทดแทน[แก้]สายสง่ 2 สาย ใกล้ Wing, North Dakota.การศกึ ษาจานวนมากได้เน้นประโยชน์ของซุปเปอร์กริดวงกว้างๆทอ่ี าจเกิดขนึ ้ จากจากระบบ HVDC เน่ืองจากระบบสามารถบรรเทาผลกระทบจากความไมแ่ นน่ อนโดยการเฉลย่ี และการทาให้เรียบของปริมาณไฟฟ้ าที่ออกมาจากฟาร์มลมหรือฟาร์มพลงั งานแสงอาทติ ย์ทกี่ ระจดั กระจายตามลกั ษณะภมู ศิ าสตร์ การศกึ ษาของ Czisch สรุปวา่ กริดครอบคลมุ ขอบของทวีปยโุ รปสามารถนาพลงั งานทดแทน 100% (70% ลม,ชีวมวล 30%) ท่รี ะดบั ใกล้เคียงกบั ราคาของวนั นี ้มกี ารถกเถียงเร่ืองความเป็ นไปได้ทางเทคนคิ ของข้อเสนอ [37] และความเสย่ี งทางการเมอื งท่เี ก่ียวข้องในการสง่ พลงั งานข้ามจานวนมากของพรมแดนระหวา่ งประเทศ.การกอ่ สร้าง superhighways พลงั งานสเี ขยี วดงั กลา่ วได้รับการสนบั สนนุ ในกระดาษสขี าวทถ่ี กู ปลอ่ ยออกมาจากสมาคมพลงั งานลมอเมริกนั และสมาคมอตุ สาหกรรมพลงั งานแสงอาทติ ย์ในปี 2009. \"ซุปเปอร์ไฮเวย์สเี ขยี ว\" SunrisePowerlink ระยะทาง 117 ไมล์ 500 กิโลโวลต์ ซง่ึ อยา่ งไรก็ตาม เป็ นสายสง่ AC เสร็จสมบรู ณ์โดย SDG & E ในปี 2012เช่ือมตอ่ พลงั งานลมจาก Imperial Valley ไป San Diegoเมอ่ื มกราคม 2009 คณะกรรมาธิการยโุ รปเสนอ€ 300 ล้าน อดุ หนนุ การพฒั นาของการเชื่อมโยง HVDC ระหวา่ งไอร์แลนด์ สหราชอาณาจกั ร เนเธอร์แลนด์ เยอรมนี เดนมาร์กและสวเี ดนซง่ึ เป็ นสว่ นหนงึ่ ของ € 1.2 พนั ล้าน แพคเกจสนบั สนนุ การเช่ือมโยงไปยงั ฟาร์มลมนอกชายฝั่งและข้ามพรมแดนทวั่ ยโุ รป ในขณะเดยี วกนั ยเู นยี่ นของทะเลเมดเิ ตอร์เรเนยี น ท่ีก่อตงั้ ขนึ ้ เมอื่ เร็ว ๆ นไี ้ ด้คา้ จนุ แผนพลงั งานแสงอาทิตยเ์ มดเิ ตอร์เรเนยี นท่ีจะนาเข้าพลงั งานแสงอาทติ ย์จานวนมากมงุ่ เน้นในยโุ รปจากแอฟริกาเหนอื และตะวนั ออกกล