Sistema de transmisión de CC del río Nelson

El Bipolo 1 recorre 895 kilómetros (556 millas) desde Radisson hasta Dorsey. Originalmente, estaba diseñado para funcionar con una diferencia de potencial máxima de ±450 kilovoltios y una potencia máxima de 1620 megavatios . ^{[ 5 ]} Esto resulta en una corriente eléctrica de 1800 amperios . 

El bipolar 1 consta de seis grupos convertidores de 6 pulsos en cada extremo (tres en serie por polo), cada uno con una capacidad nominal original de 150  kV CC y 1800  A. ^{[ 6 ]} Cada grupo convertidor puede puentearse en el lado de CC con un interruptor de vacío. Las actualizaciones posteriores han aumentado la capacidad de corriente a 2000  A y la tensión nominal de la mayoría de los equipos a 166  kV por puente (es decir, 500  kV en total), aunque a enero de 2013 Manitoba Hydro todavía informa que la línea opera a +463  kV/−450  kV.

Cuando se construyó entre marzo de 1971 y octubre de 1977, se utilizaron válvulas de arco de mercurio para rectificar la corriente alterna . Estas válvulas , suministradas por English Electric , ^{[ 7 ]} tenían cada una seis columnas de ánodos en paralelo y eran las válvulas de arco de mercurio más potentes jamás construidas. Cada una de ellas tenía un peso de 10,2 toneladas (22.500 lb) , una longitud de 4,6 metros (15 pies) , un ancho de 2,4 metros (8 pies) y una altura de 4,0 metros (13 pies) . Entre 1992 y 1993, las válvulas de arco de mercurio del Polo 1 fueron reemplazadas por tiristores de estado sólido de GEC Alsthom, aumentando la potencia y el voltaje máximos de la línea a sus niveles actuales. Las válvulas de arco de mercurio del Polo 2 fueron reemplazadas posteriormente por Siemens . ^{[ 8 ]} A finales de 2004, la última de las válvulas de arco de mercurio del Polo 2 había sido reemplazada por tiristores.    

Tanto en Radisson como en Dorsey, los tiristores están ubicados en la misma sala donde originalmente se encontraban las válvulas de arco de mercurio. En ambos lugares, la sala tiene una altura de 18 metros (60 pies) , un ancho de 23 metros (75 pies) y una longitud de 44 metros (145 pies) .   

La línea de transmisión Bipole 2 recorre 937 kilómetros (582 millas) desde Henday hasta Dorsey. Bipole 2 puede transferir una potencia máxima de 1800 MW a un potencial de ±500 kV. Bipole 2 consta de cuatro grupos convertidores de 12 pulsos en cada extremo (dos en serie por polo) y se puso en servicio en dos etapas. Tras la primera etapa en 1978, la potencia máxima era de 900 MW a 250 kV, cifra que aumentó hasta su valor actual cuando se completó en 1985. ^{[ 9 ]} 

El bipolo 2 cruza el río Nelson en las coordenadas 56.459811 N 94.143273 W. Existe un cruce alternativo del río Nelson en las coordenadas 56.441383 N 94.176114 W. No es posible cambiar directamente la línea al cruce alternativo.

A diferencia del Bipolo 1, el Bipolo 2 siempre ha estado equipado con tiristores. Los tiristores, suministrados por el consorcio alemán HVDC ( Siemens , AEG y Brown Boveri ), utilizaron refrigeración por agua ^{[ 10 ]} por primera vez en un proyecto HVDC. Hasta ese momento, los relativamente pocos esquemas HVDC que utilizaban tiristores habían utilizado refrigeración por aire o, como en el proyecto Cahora Bassa suministrado por el mismo consorcio, refrigeración por aceite. Los tiristores estaban dispuestos en pilas verticales montadas en el suelo de cuatro cada una ( cuadrivalvas ). Cada conjunto contenía 96 niveles de tiristores en serie, con dos en paralelo. Estos estaban dispuestos en 16 módulos de tiristores conectados en serie con 8 módulos de reactor.

En 1996, un vendaval extremo dañó los dos Bipolos 1 y 2 y amenazó con dejar a Winnipeg sin electricidad. El suministro eléctrico se mantuvo mediante la importación de energía desde Minnesota mientras se reparaban los dos Bipolos existentes. Para evitar que se repitiera este suceso y mejorar aún más la fiabilidad del suministro eléctrico, Manitoba Hydro estudió rutas más al oeste para su línea del Bipolo 3. Los planes también incluyen una subestación convertidora adicional y líneas de alimentación alrededor de la ciudad. La construcción del Bipolo 3 comenzó en 2012. La línea se completó y entró en servicio en julio de 2018. ^{[ 11 ]}

Los elementos principales del sistema Bipole III son:

• Estación convertidora de Keewatinohk, ubicada en el río Nelson cerca del sitio de la propuesta central generadora de Conawapa en 56°39′25″N 93°51′14″W / 56.65694°N 93.85389°W / 56.65694; -93.85389 ( Planta inversora estática de Keewatinoow )
• Una  línea de transmisión bipolar de 1.324 km que opera a una tensión nominal de +/-500 kV y que se extiende al oeste del lago Manitoba.
• Estación convertidora Riel, en el lado este del canal de inundación de Winnipeg , en el municipio rural de Springfield en 49°51′59″N 96°56′24″W / 49.86639°N 96.94000°W / 49.86639; -96.94000 ( Planta inversora estática Riel )
• Líneas adicionales de 230 kV CA para el sistema colector norte. ^{[ 12 ]}

La línea utiliza torres de acero arriostradas en los tramos del norte y torres de celosía de acero autoportantes en el sur. En promedio, habrá aproximadamente dos estructuras por kilómetro. Cada torre lleva un conductor agrupado para cada poste. Cada conductor de poste está compuesto por tres subconductores equivalentes a 1590 MCM ACSR . Los conductores están soportados por aisladores de tensión de vidrio templado o porcelana con una distancia máxima al suelo de 34 metros, con un mínimo de 13,2 metros en el punto medio y una flecha máxima del conductor. La parte superior de las torres lleva un cable de tierra de fibra óptica que proporciona la interconexión a tierra para las torres y fibras ópticas para el control y la comunicación del sistema. ^{[ 12 ]}

Normalmente, el derecho de paso para la línea HVDC es de 66 metros, con 45 metros despejados directamente debajo de la línea.

El sistema es capaz de transmitir 2000 megavatios desde las centrales del río Nelson hasta las zonas de consumo del sur.

Aunque normalmente cada una de las líneas funciona como un sistema bipolar, si un poste se desconecta por mantenimiento o debido a una avería, el electrodo de retorno a tierra se utiliza para mantener un funcionamiento a capacidad parcial.

Los bipolos 1 y 2 comparten un electrodo de tierra de tipo anillo , de 305 metros (1001 pies) de diámetro, a 21,9 kilómetros (13,6 millas) de la planta convertidora de Dorsey en 50°10′29″N 97°24′08″W / 50.17472°N 97.40222°W / 50.17472; -97.40222 ( Electrodo de retorno a tierra de la estación convertidora de Dorsey ) . El electrodo de Dorsey está conectado con la planta convertidora mediante dos líneas aéreas en postes de madera, una para el bipolo 1 y otra para el bipolo 2.  

En Radisson, el Bipolo 1 utiliza un electrodo de tierra del mismo tamaño y tipo que Dorsey, pero a solo 11,2 kilómetros (7,0 millas) de la estación en 56°21′22″N 94°45′17″W / 56.35611°N 94.75472°W / 56.35611; -94.75472 ( Electrodo de retorno a tierra de la estación convertidora de Radisson ) . 

El bipolo 2 utiliza un electrodo de tierra de 548 metros (1798 pies) de diámetro y a 11,2 kilómetros (7,0 millas) de la estación convertidora Henday 56°26′2″N 94°13′22″W / 56.43389°N 94.22278°W / 56.43389; -94.22278 ( Electrodo de retorno a tierra de la estación convertidora Henday ) .  

El Bipolo 3 tiene un sitio de electrodo de tierra cerca de la Estación Convertidora Keewatinohk en 56°34′56″N 93°57′02″W / 56.58222°N 93.95056°W / 56.58222; -93.95056 ( Electrodo de tierra de Keewatinohk ) conectado por una línea de electrodo de 30 km . En la Estación Convertidora Riel del sur, la línea de electrodo corre aproximadamente 26 km hasta un sitio de electrodo de puesta a tierra en 49°56′12″N 96°43′01″W / 49.93667°N 96.71694°W / 49.93667; -96.71694 ( Electrodo de tierra de Hazelridge ) cerca de Hazelridge, Manitoba .