كاهورا باسا (HVDC)

كاهورا باسا (كانت تُكتب سابقًا كابورا باسا ) هو خط نقل طاقة ثنائي القطب منفصل عالي الجهد للتيار المستمر بين محطة توليد الطاقة الكهرومائية كاهورا باسا في سد كاهورا باسا في موزمبيق ، وجوهانسبرج ، جنوب إفريقيا .

تاريخ

تم بناء النظام بين عامي 1974 و1979، وهو قادر على نقل 1920 ميغاواط بجهد 533 كيلوفولت تيار مستمر وتيار 1800 أمبير . ^[¹^] يستخدم النظام صمامات ثايرستور ، والتي تُركّب في الهواء الطلق، على عكس معظم أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد الأخرى، وليس في قاعة صمامات . تُجمّع الصمامات في ثمانية جسور سداسية النبضات ، كل منها بجهد 133 كيلوفولت ، موصولة على التوالي عند كل طرف. يمتد خط نقل الطاقة، البالغ طوله 1420 كيلومترًا (880 ميلًا)، عبر تضاريس وعرة، لذا فهو مُصمّم في الغالب كخطوط أحادية القطب، يفصل بينها كيلومتر واحد (0.62 ميل) . في حالة تعطل أحد الخطوط، يُمكن نقل الطاقة بقدرة مُخفّضة عبر القطب المتبقي، ثم إعادتها عبر الأرض.

كان مشروع كاهورا باسا خارج الخدمة من عام 1985 إلى عام 1997 بسبب الحرب الأهلية الموزمبيقية في المنطقة. وقد واجه المشروع تحديات تقنية جمة، أبرزها اعتماد أجهزة تقويم الحالة الصلبة في منشأة تجارية واسعة النطاق. وكانت صمامات قوس الزئبق هي المعيار السائد لأنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد حتى ذلك الحين. وكان كاهورا باسا أول مشروع لنقل التيار المستمر عالي الجهد يُطلب باستخدام صمامات الثايرستور، على الرغم من تأخر تشغيله. كما كان أول مشروع لنقل التيار المستمر عالي الجهد يعمل في أفريقيا، والأول في العالم الذي يعمل بجهد يزيد عن 500 كيلوفولت. وواجه المشروع أيضًا عقبات تجارية كبيرة، بلغت ذروتها بجلسات استماع أمام محكمة تحكيم دولية في لشبونة عام 1988.

بعد عملية تجديد، ^{[ 2 ]} أعيد تشغيل المشروع تجارياً في أكتوبر 1997. ^{[ 3 ]} بين عامي 2006 و2009، تم استبدال صمامات الثايرستور في محطة محول أبولو بصمامات ثايرستور أكثر حداثة مبردة بالماء. ^{[ 4 ]}

وصف

البناء والملكية

كان مشروع نقل الطاقة بين كاهورا وباسا مشروعًا مشتركًا بين شركتي الكهرباء: هيئة إمداد الكهرباء (ESCOM، كما كانت تُعرف قبل عام 1987)، والتي أصبحت لاحقًا إيسكوم ، في جوهانسبرج، جنوب إفريقيا، وشركة هيدروإلكتريكا دي كاهورا باسا (HCB)، وهي شركة مملوكة بنسبة 15% لحكومة البرتغال و85% لموزمبيق . وقد قامت شركة زامكو، وهي اتحاد شركات يضم AEG - Telefunken JV، وشركة براون بوفيري ، وشركة سيمنز الألمانية ، بتصنيع وتوريد المعدات . لاحقًا، أصبحت براون بوفيري جزءًا من ABB ، وأصبحت AEG جزءًا من ألستوم .

شملت الترتيبات التجارية أيضًا شركة كهرباء موزمبيق (EDM) التي كانت تتلقى إمداداتها من كاهورا باسا عبر اتفاقية نقل مع شركة إيسكوم. وبذلك، كانت إيسكوم تُزوّد جنوب موزمبيق ( مابوتو ) من ترانسفال الشرقية آنذاك بجهد 132 كيلوفولت، مع خصم عائدات المبيعات من إمدادات شركة HCB إلى إيسكوم. وقد تم تعليق الاتفاقية الثلاثية بسبب ظروف قاهرة عندما تعطل خط كاهورا باسا في ثمانينيات القرن الماضي.

تم تشغيل النظام على ثلاث مراحل بدءًا من مارس 1977 بأربعة جسور بست نبضات ، وبدأ التشغيل الكامل لثمانية جسور في 15 مارس 1979.

خط نقل الطاقة

يمتد خط نقل الطاقة من محطة سونغو لتحويل الطاقة ، القريبة من محطة توليد الطاقة الكهرومائية والتي تعمل عادةً كمقوم، إلى محطة أبولو لتحويل الطاقة قرب جوهانسبرغ، والتي تعمل عادةً كمحول. يحمل كل برج من الأبراج الفولاذية ذاتية الدعم على طول الخط حزمتين من أربعة كابلات، مساحة كل منها 565 مليمترًا مربعًا (1120 كيلو ميل )، وموصل تأريض واحد مساحته 117 مليمترًا مربعًا (231 كيلو ميل). يوجد حوالي 7000 برج بمتوسط امتداد 426 مترًا (466 ياردة) .

يبلغ أقصى طول للخط 700 متر (770 ياردة) باستخدام أبراج مُدعّمة. ويتم توفير عودة التيار الأرضي للتشغيل أحادي القطب بواسطة أقطاب جرافيت مدفونة في كل محطة. ويحتوي خط التيار المستمر على مفاعلات تنعيم ومكثفات مانعة للتيار الزائد في كل محطة.

شمال شرق محطة أبولو كونفرتر، تعبر أعمدة خط نقل التيار المستمر عالي الجهد كاهورا باسا أسفل عدة خطوط تيار متردد بجهد 400 كيلوفولت عند الإحداثيات 25°54'58" جنوبًا و28°16'46" شرقًا على التوالي، عند الإحداثيات 25°54'57" جنوبًا و28°16'51" شرقًا، على ارتفاع منخفض جدًا بحيث لا يمكن السير على المنطقة الواقعة أسفل الخط وهي مسيجة..

يُطلق على السلالتين اسم زيوس وأبولو على التوالي.

صمامات الثايرستور

كانت محطة كاهورا باسا من أوائل محطات نقل الطاقة بالتيار المستمر عالي الجهد التي بُنيت باستخدام صمامات الثايرستور منذ إنشائها. وبشكل غير معتاد، تُركّب صمامات الثايرستور في الهواء الطلق. في التركيب الأصلي، كانت هذه الصمامات مملوءة بالزيت للتبريد والعزل الكهربائي. المحطة الوحيدة الأخرى في العالم التي جُهّزت بهذه الطريقة منذ البداية هي المرحلة الأولى - التي أُخرجت من الخدمة الآن - من مُحوّل التردد شين شينانو في اليابان . يحتوي كل خزان صمام على صمامين، يُشكّلان صمامًا مزدوجًا يربط طرفي التيار المستمر بمُحوّل أحادي الطور ذي ملفين . يحتوي كل جسر سداسي النبضات على ثلاثة خزانات من هذا النوع، وبالتالي تحتوي كل محطة على 24 صمامًا مزدوجًا.

بدأ العمل على تطوير صمامات الثايرستور في أواخر الستينيات، عندما كانت الثايرستورات المتوفرة آنذاك صغيرة الحجم وفقًا لمعايير اليوم، وكانت قدرتها 1.6 كيلو فولت فقط. ^{[ 2 ]} في المرحلة الأولى من المشروع (4 جسور في كل طرف)، احتوى كل صمام على 280 ثايرستورًا موصولة على التوالي مع اثنين موصولين على التوازي ^{[ 1 ]} - وهو أكبر عدد تم استخدامه على الإطلاق في صمام واحد لنقل التيار المستمر عالي الجهد.

استخدمت المرحلتان الثانية والثالثة ثايرستورات محسّنة بقدرة 2.4 كيلوفولت لكل منها، ولم تتطلبا سوى 192 ثايرستورًا موصولًا على التوالي لكل صمام - وهو عدد كبير وفقًا للمعايير الحديثة - بالإضافة إلى اثنين موصولين على التوازي. ونتيجة لذلك، احتوت كل محطة تحويل على ما مجموعه 22,656 ثايرستورًا.

معدات أخرى

كما أن الثايرستورات كانت تتمتع بقدرة ضعيفة على تحمل التيار الزائد العابر، لذا كانت إحدى السمات غير العادية الأخرى للمخطط هي وجود محولات التيار الزائد بين الصمامات والمحولات، على الرغم من أنه تم إيقاف تشغيلها لاحقًا في محطة أبولو. ^{[ 2 ]}

تم تركيب مرشحات التيار المتردد المضبوطة على التوافقيات الخامسة والسابعة والحادية عشرة والثالثة عشرة لمصدر الطاقة بتردد 50 هرتز في كل محطة، حوالي 195 ميجا فولت أمبير تفاعلي في أبولو و210 ميجا فولت أمبير تفاعلي في سونغو.

توجد محطتان لإعادة الإرسال عبر خطوط الطاقة الشمسية : واحدة في غامابوي في جنوب إفريقيا والأخرى في كاتوبي في موزمبيق.

إصلاح أضرار الحرب

بعد انتهاء الحرب الأهلية عام ١٩٩٢، كان من بين الآثار العديدة لعقد الصراع تضرر خطوط نقل الطاقة الكهربائية عالية الجهد. إذ تطلّب الأمر استبدال أو ترميم جميع أبراج خطوط النقل البالغ عددها ٤٢٠٠ برجًا، والواقعة على امتداد ٨٩٣ كيلومترًا (٥٥٥ ميلًا) من الخطوط في موزمبيق. بدأ هذا العمل عام ١٩٩٥ واستمر حتى أواخر عام ١٩٩٧. ^[^٣^] وبحلول عام ١٩٩٨، استعاد النظام كامل طاقته الإنتاجية.

بعد ذلك، بدأت شركة إيسكوم بتزويد موزمبيق بالكهرباء بجهد 400 كيلوفولت، بموجب شروط مماثلة لاتفاقية النقل الأصلية، من محطة أرنوت لتوليد الطاقة في مبومالانجا ، مروراً بإسواتيني . والهدف الرئيسي من هذه البنية التحتية هو توفير إمدادات كبيرة من الكهرباء لمصهر موزال للألمنيوم الذي تديره شركة ساوث 32 .

وتعني مذكرة التفاهم الموقعة في 2 نوفمبر 2007 أن موزمبيق ستكون بحلول نهاية عام 2007 مسؤولة عن مشروع يقع على أراضيها ولكنها لم تكن تسيطر عليه خلال الثلاثين عامًا الماضية بسبب التزامات تعاقدية مع البرتغال.

يمنح الاتفاق الجديد موزمبيق 85% من مشروع كاهورا باسا الكهرومائي، بينما تحتفظ البرتغال بنسبة 15% فقط. تبلغ الطاقة الإنتاجية للمشروع 2000 ميغاواط من الكهرباء، وهو أحد الموردين الرئيسيين للطاقة لمجمع الطاقة في جنوب أفريقيا.

ومع ذلك، سيتعين على موزمبيق دفع 950 مليون دولار أمريكي للحكومة البرتغالية كتعويض عن إعادة إعمار وصيانة السد بعد الحرب الأهلية.

أسفرت الحرب الأهلية عن أضرار جسيمة في البنية التحتية لنقل الطاقة، مما أجبر الحكومة البرتغالية على دفع حوالي 2.5 مليار دولار أمريكي من جيبها الخاص لإصلاحها.

تحديث محطة أبولو

في عام 2006، فازت شركة ABB بعقد لاستبدال صمامات الثايرستور في محطة أبولو. ^{[ 4 ]} تم الحفاظ على تصميم التركيب الخارجي، ولكن كل غلاف من الأغلفة الجديدة يحتوي على جسر كامل بست نبضات بدلاً من صمامين فقط، وتتميز صمامات الثايرستور البديلة بتصميم أكثر تقليدية معزول بالهواء ومبرد بالماء، باستخدام ثايرستورات بقطر 125 مم وجهد 8.5 كيلو فولت. يتم توصيل 36 ثايرستورًا من هذا النوع على التوالي في كل صمام، دون توصيل متوازي، ويمكن ترقية الصمامات الجديدة لاحقًا إلى 600 كيلو فولت و3300 أمبير. في الوقت نفسه، تم استبدال مرشحات التيار المتردد.

المواقع

موقع	الإحداثيات
محطة أبولو العاكسة	25°55′11″ جنوباً 28°16′34″ شرقاً / 25.91972° جنوباً 28.27611° شرقاً / -25.91972; 28.27611 ( محطة محول أبولو )
طرفية خط إلكترود جنوب أفريقية	25°50′04″S 28°24′02″E / 25.83444°S 28.40056°E / -25.83444; 28.40056 ( محطة خط الأقطاب الكهربائية في جنوب أفريقيا )
محطة تقوية إشارة غامابوي بي إل سي	23°55′36″ جنوباً 29°38′32″ شرقاً / 23.92667° جنوباً 29.64222° شرقاً / -23.92667; 29.64222 ( محطة تقوية إشارة غامابوي بي إل سي )
يعبر العمود رقم 1 الحدود بين جنوب أفريقيا وموزمبيق	22°32′06″S 31°20′39″E / 22.53500°S 31.34417°E / -22.53500; 31.34417 ( يعبر القطب 1 الحدود بين جنوب أفريقيا وموزمبيق )
يعبر القطب الثاني الحدود بين جنوب أفريقيا وموزمبيق	22°31′15″ جنوباً 31°20′22″ شرقاً / 22.52083° جنوباً 31.33944° شرقاً / -22.52083; 31.33944 ( يعبر القطب 2 الحدود بين جنوب أفريقيا وموزمبيق )
محطة إعادة إرسال Catope PLC	18°01′00″S 33°12′18″E / 18.01667°S 33.20500°E / -18.01667; 33.20500 ( محطة إعادة الإرسال Catope PLC )
طرفية خط قطب كهربائي موزمبيقي	15°43′20″ جنوباً 32°49′04″ شرقاً / 15.72222° جنوباً 32.81778° شرقاً / -15.72222؛ 32.81778 ( قطب موزمبيقي )
محطة تحويل سونغو	15°36′41″جنوبًا 32°44′59″شرقًا / 15.61139°جنوبًا 32.74972°شرقًا / -15.61139; 32.74972 ( محطة تحويل سونجو )

معرض

الوسائط المتعلقة بكاهورا باسا (HVDC) في ويكيميديا كومنز

انظر أيضاً

مراجع

1 2 مجموعة مخططات HVDC، كتيب CIGRÉ الفني رقم 003 ، 1987، الصفحات 89-94.
1 2 3 فينتر، إف بي، مارشال، دي إيه، كوديس، سي، أوبرهولزر، جي، تجربة إعادة التشغيل مع مخطط أبولو - كاهورا-باسا HVDC، جلسة CIGRÉ ، باريس، 1998، مرجع الورقة 14-111 .
1 2 Oliveira, H., Sintra, L., Lokala, J., Pembele, IE, Lubini, IE., Goossen, PV, Bhana, S., تجارب التشغيل في أنظمة HVDC لمجموعة الطاقة في جنوب إفريقيا Cahora-Bassa: Apollo و Inga-Shaba،جلسة CIGRÉ ، باريس، 2000، مرجع الورقة 14-111 .
1 2 غوسن، ب.، ريدي، س.، جونسون، ب.، هولمغرين، ت.، ساكسفيك، أ.، بيوركلوند، هـ.، ترقية محطة محول التيار المستمر عالي الجهد أبولو،المؤتمر الإقليمي السادس لجنوب إفريقيا CIGRÉ ، كيب تاون ، 2009، مرجع الورقة P107 .

للمزيد من القراءة

يوستاس إف راينهام ، أبولو – كاهورا باسا: اللغز والتحويلات، EE Publishers، ISBN 0-620-32261-6،

روابط خارجية

قائمة المراجع المتعلقة بالأثر الاجتماعي والاقتصادي للمشروع
موقع أبولو
CIGRÉ SC B4 موسوعة مخططات نقل التيار المستمر عالي الجهد، 2005
CIGRÉ SC B4 موسوعة مخططات نقل التيار المستمر عالي الجهد، 2005
قائمة مراجع سيمنز لأنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) مؤرشفة بتاريخ 22 فبراير 2014 على موقع Wayback Machine.
مشاريع ABB HVDC المرجعية – كاهورا باسا
وصلة نقل التيار المستمر عالي الجهد في كاهورا باسا – دليل: محطة أبولو؛ منشور ABB رقم POW-0054.
خط نقل التيار المستمر عالي الجهد في كاهورا باسا – مشروع تجديد محطة أبولو؛ منشور ABB رقم POW-0055.

[compendium-1] 1 2 مجموعة مخططات HVDC، كتيب CIGRÉ الفني رقم 003 ، 1987، الصفحات 89-94.

[Venter-2] 1 2 3 فينتر، إف بي، مارشال، دي إيه، كوديس، سي، أوبرهولزر، جي، تجربة إعادة التشغيل مع مخطط أبولو - كاهورا-باسا HVDC، جلسة CIGRÉ ، باريس، 1998، مرجع الورقة 14-111 .

[Oliveira-3] 1 2 Oliveira, H., Sintra, L., Lokala, J., Pembele, IE, Lubini, IE., Goossen, PV, Bhana, S., تجارب التشغيل في أنظمة HVDC لمجموعة الطاقة في جنوب إفريقيا Cahora-Bassa: Apollo و Inga-Shaba،جلسة CIGRÉ ، باريس، 2000، مرجع الورقة 14-111 .

[Goosen-4] 1 2 غوسن، ب.، ريدي، س.، جونسون، ب.، هولمغرين، ت.، ساكسفيك، أ.، بيوركلوند، هـ.، ترقية محطة محول التيار المستمر عالي الجهد أبولو،المؤتمر الإقليمي السادس لجنوب إفريقيا CIGRÉ ، كيب تاون ، 2009، مرجع الورقة P107 .

[

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗