HVDC İle Enerji İletimi Yöntemi
HVDC (High Voltage Direct Current), Türkçe yüksek gerilimli doğru akım olarak
çevrilebilir. HVDC ile ilgili araştırmalar 1920’lerde başlamasına karşın, ilk uygulama
1954‘te İsveç ile Baltık denizindeki Gotland adası arasında 20 MW’ lık 100 kV’ luk 96
km‘lik bir proje ile hayata geçirilmiştir. 1970’lerden önce cıva arklı anahtarlar, DC’den
AC’ye veya AC’den DC’ye dönüştürmek için kullanılıyordu. Bunlarda sık sık geri atlama
frekanslarını içeren birçok problem vardı. 1970’de tristör valflerinin kullanılmasıyla HVDC
kullanımı ivme kazanmıştır. 1987’de şu anda da dünyanın en büyük HVDC projesi olan
Brezilyadaki 6.3 GW’lık 600 kV ve 800 km’lik proje hayata geçirilmiştir. HVDC dünyada
şu anda 80’den fazla projede, yaklaşık 60.000 MW’lık DC iletim için kullanılan kendini
kanıtlamış bir tekniktir.
Yüksek doğru gerilimli sistemde temel olarak yapılan, üretilen alternatif gerilimin
doğrultularak gönderilmesi ve alış ucunda da tekrar alternatif gerilime çevrilmesidir
(doğrultucu-evirici). Kullanılan doğrultucular üç faz köprü tipidir.Bazı çok özel
durumlarda mevcut alternatif akım (AC) havai hat veya kabloları güç artırımı sağlama
amaçlı DC hattına çevrilerek kullanılabilir. Bu sayede aynı hatlardan √2 kat sayısı kadar
hatta daha fazla güç, DC olarak iletilebilir. HVDC üç değişik kategoride uygulanmaktadır;

Noktadan noktaya iletim, geriden dönüşüm istasyonları, çok terminalli istasyonlar.
Ø Noktadan noktaya iletim: Dünyadaki çoğu uygulama havai hat veya deniz
altından olmak üzere iki terminal arasındadır. İki değişik teknik vardır; tek hat
ve iki hatlı sistemlerdir.
· Birçok uygulamada konvertör istasyonları arasında kullanılan tek hat
tekniğidir. Bu teknikte iletim monopolardır ve toprak ve deniz suyu dönüş
olarak kullanılır (Şekil 2.6 bakınız).
· Bipolar iletim yani iki hattın kullanıldığı teknikdir. Burada bir hatta arıza
olması durumunda diğeri iletime devam edebilir (Şekil 2.6 bakınız).
Ø Geriden dönüşüm istasyonları: Bu uygulamadan dünyada birkaç tane vardır.
Burada konverter(AA-DA) ve inverter (DA-AA) aynı istasyon içerisinde
kurulur ve genellikle aynı veya farklı frekansa sahip iki iletim ağını birbirine
asenkron bağlamak için kullanılır. Örnek; 50 hz frekanslı ve 60 hz frekanslı iki
sistemin bağlantısı.
Ø Çok terminalli istasyonlar: İkiden çok konverter terminali gerektiren
uygulamalardır. Daha kompleks bir yapı gerektirir. Ara konverter terminalleri
vardır ve dünyada şu anda sadece bir uygulaması vardır (2000 MW Hydro
Quebec-New England Kanada).

HVDC İle İletimin Tercih Nedenleri
DC iletimin tercih konusu olması için bazı avantajlarının olması gerekir, bunlar
aşağıda sıralandığı gibidir.
Ø Düşük yatırım maliyeti: DC (DA) iletim hatları AC (AA) iletim hatlarından
daha ucuza malolur fakat HVDC AC-DC ve DC-AC konverter istasyonları
yatırımları dikkate alınmalıdır. Tüm yatırım maliyet faktörleri incelendiğinde
görülmüştür ki havai hatlarda 500-800 km üzeri ve deniz altından yaklaşık 50
km üzeri mesafeler için HVDC çok daha avantajlıdır.
Ø Düşük kayıplar: Aynı güç miktarı için DC iletim hatlarındaki kayıplar,
istasyonlardaki kayıplar (%0.6) eklense dahi AC iletim hatlarına göre çok
düşüktür.
Ø Deniz altından iletim: Uzun mesafelerde yuksek kablo kapasitansından
kaynaklanan reaktif güç akışı maksimum iletim mesafesini kısıtlamaktadır. DC
iletimde böyle bir sınırlama yoktur. İsveç Almanya arasında 250 km’lik bir
HVDC kablo iletimdedir.
Ø Asenkron bağlantı: Birbirine senkron olmayan (aynı frekansta olsa dahi) iletim
ağları arasında güç alışverişini sağlamak için tek yol HVDC’dir.
Ø Kontrol kolaylığı: HVDC uygulamalarının çoğunda ana kontrol sabit güç
transferine dayanır. Kontroller uygulamaya göre değişir. Birçok durumda DC
bağlantı ana AC istasyonu sistemin performansını geliştirmek için kullanılabilir.
Günümüzün gelişmiş yarı iletken teknolojisi ve programlanabilir kontrol
cihazlarıyla DC iletim için sonsuz kontrol seçenekleri yaratmak mümkündür.
Ayrıca PSCAD veya EMTDC gibi bazı yazılım programlarını kullanmak da
kontrol açısından kolaylık sağlayabilir.
Ø Çevre: Yeni ve özellikle yakıt kullanan elektrik santralleri kurmak yerine,
mümkün olan durumlarda mevcut fazla üretimi dağıtmak çevre açısından daha
yararlıdır. DC iletimse AC‘ye göre daha az elektromanyetik dalga üretmesi
açısından avantajlıdır.

HVDC iletim sistemlerin avantajları ;
Çevresel etkileri daha azdır.
Aynı kesitteki bir iletkenden iletilebilecek güç daha yüksektir.
İletim hattının uzunluğunda bir sınır yoktur.
Ekonomik olarak daha verimlidir. Güç kayıpları DC hatlar
üzerinde daha azdır.
Yeni teknolojilerle aktif ve reaktif güç kontrolü ekstra
kompanzasyon malzemesine ihtiyaç kalmadan
yapılabilmektedir.
Asenkron bağlantı avantajı (50 hz ile 60 hz gibi).
Güç akışı çok hızlı kontrol edilebilir ve güç akış yönü çok hızlı
değiştirilebilir.
Güvenirlik, stabilite, güç kalitesi, çeviriciler arasındaki iletişim
ağı sayesinde arızanın anında tespiti ve takibi DC iletimin
güvenirliğini arttıran bir sebeptir.
HVDC deniz altı kablo bağlantıları yatırım maliyeti açısından
50 ile 100 km mesafelerde daha avantajlıdır. Karadan iletimde
ise 500 km’nin üstünde daha avantajlıdır.

HVDC Sistemi ile İletim Konverter İstasyonları
Üretim, kullanımdaki akım değişken olduğundan HVDC iletim gönderici uçta AC’den
DC’ye (doğrultucu) ve alıcı uçta DC’den AC’ye (çevirici) geri dönüştürücü olarak tercih
edilir. HVDC iletimde DC’den AC’ye ve AC’den DC’ye dönüştürme için kullanılan temel
alet, graetz devresi olarakda bilinen üç faz tam dalga köprü doğrultucudur. Bu üç fazlı 6
palslı (darbeli) dönüştürücüdür. Bir-üç faz 12 pals dönüştürücü(şekil 2.8), iki-üç faz 6 palsın
birleşiminden oluşur, gerilim farklılığı 30° lik faz farkıyla sağlanır. 30° lik faz farkı bir YY(
şekil 2.9) transformatörü ve diğeri Y-∆(şekil 2.9) transformatörü tarafından bir 6 palslı
köprünün yapılmasıyla elde edilir. HVDC dönüştürücüsü AC açıdan bir harmonik akım
kaynağı olup şebeke kaynakları ile alıcılar açısından zararlıdır.

Şekil 2.8: 12 darbeli seri bağlı AA-DA dönüştürücü

Konverter istasyonları yapılarına göre üçe ayrılır; doğal komütasyonlu, kapasitör
komütasyonlu ve kontrollü tip konverter istasyonları.
Ø Doğal komutasyonlu konverter istasyonları: Anahtarlama tristörlerle yapılır.
Çok yüksek (4000A) akım taşıma kapasitesine sahiptirler.
Ø Kapasitör komütasyonlu konverter istasyonları: Konverter trafosu ile tristör
vanası arasına komutasyon kapasitörü bağlanarak gerçekleştirilir. Arjantin-
Brezilya enterkonnektesinde 1998’de kullanılmıştır.
Ø Kontrollu konverter istasyonları: Voltaj Kaynaklı Konverter teknolojisiyle
çalışır ve anahtarlama da IGBTve GTO kullanılır ki bunlar kontrollü
elemanlardır. Bu tip konverterler üretim olmadan dahi pasif besleme özelliğine
sahiptir. Aktif ve pasif güçleri bağımsız olarak kontrol edebilir.
Konverterlerin ortalama inşa süreleri, doğal komutasyonlu 3 sene, kapasitör
komütasyonlu 2 sene, kontrollü 1 sene olarak belirtilmektedir. Konvertör istasyonlarının
çalışması tamamen otomatiktir, sürekli teknik personele ihtiyaç yoktur, sadece periyodik
bakım gerektirirler.