高圧直流変換トランスフォーマー(HVDC)

説明

高圧直流（HVDC）変換トランスフォーマーは、HVDC送電システムの中心的な装置です。その主な機能は、交流電力網と変換バルブを接続し、交流と直流間のエネルギー変換と送電を可能にすることです。これは、交流側の高電圧エネルギーを変換バルブの動作に適した電圧レベルに変換し、直流送電の安定したサポートを提供します。また、電気的絶縁を通じて、交流網と直流システム間の相互干渉を減らし、送電システム全体の安全な動作を確保します。その性能は直接、HVDC送電の効率性、安定性、信頼性に影響を与え、長距離・大容量の電力送電（例えば地域間の電力網相互接続や新エネルギーの電力網統合など）における重要な装置となります。

• グリッド側で最大1000kV。

• バルブ側で最大±1100kV。

特徴

• 高い絶縁性能: 高電圧環境（通常±500kV以上の直流電圧が含まれる）で動作するため、非常に強力な絶縁能力が必要です。オイル紙絶縁またはSF₆ガス絶縁などの特殊なプロセスを採用して、動作過電圧、雷過電圧、直流バイアス磁化などの複雑な動作条件に対応します。

• 特別な巻線設計: 多くの場合、分割巻線構造を採用しており、変換バルブの多橋腕トポロジー要件に対応できます。これにより、電力網への高調波の影響を減らし、電力品質を確保します。

• 効率的な冷却システム: 大容量の送電（単一ユニットの容量は数百万千VAに達することがあります）と動作中の大量の発熱があるため、通常は定格負荷下での安定した放熱を確保するために強制油循環方向冷却または強制空冷システムを装備しています。

• 強い短絡耐性: システム障害時の短絡電流の衝撃に耐えられます。巻線には補強された機械固定構造を採用し、短絡時の変形リスクを減らします。

• 負荷中電圧調整機能: 多数の製品には負荷中電圧調整機能があり、電力網の電圧変動に応じてリアルタイムで出力電圧を調整し、変換バルブが最適な電圧範囲内で動作できるようにし、システムの運用柔軟性を向上させます。

• 複雑な動作条件への適応性: 直流送電システム特有の高調波、直流バイアス磁化、振動などの条件に耐えられます。金属部品には高級な防食処理が施され、屋外または屋内など様々な設置環境に対応します。