HVDC送電システム

定義：直流を利用したシステムそのようなタイプのシステムの電力の伝送は、ＨＶＤＣ（高電圧直流）システムと呼ばれる。 HVDCシステムは安価で、損失が最小限です。非同期ACシステム間で電力を伝送します。

HVDC送電システムのコンポーネント

HVDCシステムには、次の主要コンポーネントがあります。

• 変換ステーション
• 変換ユニット
• コンバータバルブ
• コンバータトランス
• フィルター
  • ACフィルター
  • DCフィルター
  • 高周波フィルタ
• 無効電力源
• 平滑化リアクター
• HVDCシステムポール

変換ステーション

ACをに変換するターミナル変電所DCは整流器端子と呼ばれ、DCをACに変換する変電所はインバータ端子と呼ばれます。どの端子も整流器モードとインバータモードの両方で動作するように設計されています。したがって、各端子はコンバータ端子または整流器端子と呼ばれます。 2端子HVDCシステムには、2つの端子と1つのHVDCラインしかありません。

変換ユニット

ACからDCへの、およびその逆の変換は三相ブリッジコンバータを使用してHVDCコンバータステーションで行われます。このブリッジ回路はグレッツ回路とも呼ばれます。 HVDC伝送では、12パルスブリッジコンバータが使用されます。変換器は２つまたは６つのパルスブリッジを直列に接続することによって得られる。

コンバータバルブ

最新のHVDCコンバータは12パルスコンバータを使用しています単位各ユニットのバルブの総数は12です。バルブは直列に接続されたサイリスタモジュールで構成されています。サイリスタバルブの数はバルブに必要な電圧によって異なります。バルブはバルブホールに設置され、空気、油、水、またはフロンで冷却されます。

コンバータトランス

コンバータトランスはACを変換しますDCネットワークへのネットワークまたはその逆。 2組の三相巻線があります。 AC側巻線はACバスバーに接続され、バルブ側巻線はバルブブリッジに接続されます。

二相三相のAC側巻線変圧器は、中性点が接地された状態で星形に接続されています。バルブ側トランス巻線は、バルブブリッジからの交流電圧ストレスと直流電圧ストレスに耐えるように設計されています。高調波電流による渦電流損が増加します。コンバータトランスのコアの磁化は、以下の理由による。

• ファンダメンタルズといくつかの高調波を含むACネットワークからの交流電圧。
• バルブ側端子からの直流電圧にも高調波があります。

フィルター

ACおよびDC高調波はHVDCで発生しますコンバータ。 AC高調波はACシステムに注入され、DC高調波はDCラインに注入されます。高調波には次のような利点があります。

1. 電話回線に干渉を引き起こします。
2. 高調波のため、機械やコンデンサの電力損失はシステム内でつながります。
3. 高調波は交流回路で共振を引き起こし、過電圧を引き起こしました。
4. コンバータ制御の不安定性

高調波はAC、DCおよび高周波フィルタを使用することによって最小限に抑えられます。フィルタの種類については、後で詳しく説明します。

• ACフィルター - ACフィルターはの間で接続されるRLC回路です位相と地球。彼らは高調波周波数に低いインピーダンスを提供しました。従って、ＡＣ高調波電流はアースに流れる。調整フィルターと減衰フィルターの両方が使用されます。 ＡＣ高調波フィルタはまた、コンバータの満足のいく動作に必要な無効電力を提供した。
• DCフィルタ - DCフィルタはポールバス間に接続されていますそして中立バス。それはDC高調波を大地に向け、それらがDCラインに入るのを防ぎます。 ＤＣラインはＤＣ電力を必要としないので、そのようなフィルタは無効電力を必要としない。
• 高周波フィルタ - HVDCコンバータは電気的ノイズを発生する可能性があります20 kHz〜490 kHzの搬送周波数帯域それらはまたメガヘルツ範囲の周波数で無線干渉雑音を発生する。高周波フィルタは、ノイズや電力線搬送通信との干渉を最小限に抑えるために使用されます。このようなフィルタはコンバータトランスとステーションのACバスの間に配置されます。

無効電力源

の操作には無効電力が必要です。コンバータ。 AC高調波フィルタは無効電力を部分的に供給します。追加の電源は、シャントコンデンサの同期位相調整器や静的varシステムからも得られます。選択は、希望する制御速度によって異なります。

平滑化リアクター

平滑化反応器は油で満たされた油で冷却されています大きなインダクタンスを有するリアクトル。 DCフィルタの前にコンバータと直列に接続されています。それはライン側にもニュートラル側にも配置できます。平滑化反応器は以下の目的を果たす。

1. それらは直流の波紋を滑らかにする。
2. それらはDCラインの高調波電圧と電流を減少させます。
3. それらはDCラインの故障電流を制限します。
4. 結果として生じるインバータの転流失敗は他の直列接続された電圧の直流電圧が崩壊したときにブリッジ内のＤＣラインの上昇率を減少させることによってリアクタを平滑化することによって防止される。
5. 平滑リアクトルはDCラインからの電圧と電流サージの急峻さを減らします。このようにして、コンバータバルブおよびバルブサージダイバータへのストレスが軽減される。

HVDCシステムポール

HVDCシステムポールはHVDCの一部ですHVDC変電所のすべての機器からなるシステム。それはまた、通常の動作状態中にアースに対して共通の直接極性を示す伝送線を相互接続する。したがって、極という言葉は、アースに対して同じ極性を持つDCの経路を指します。トータルポールは変電所ポールと送電線ポールを含みます。

HVDCシステムの種類

HVDCシステムのさまざまな種類については、後で詳しく説明します。

バックツーバックHVDCステーション

間でエネルギーをやり取りするHVDCシステム同じ場所にあるACバスは、バックツーバックシステムまたはHVDCカップリングシステムと呼ばれます。連続HVDCステーションでは、コンバータと整流器は同じステーションに設置されています。直流送電線はありません。

バックツーバックシステムは非同期を提供します2つの隣接する独立制御ACネットワーク間の相互接続。バックツーバックDCリンクは全体の変換コストを削減し、DCシステムの信頼性を向上させます。この種のシステムはバイポーラ動作用に設計されています。

2端子HVDCシステム

2端子の端子（コンバータ1つのHVDCの送電線は2ターミナルDCシステムポイントツーポイントシステムと呼ばれます。このシステムにはパラレルHVDCラインと中間タップはありません。 HVDCサーキットブレーカは、2端子HVDCシステムにも必要ありません。正常および異常な電流は、有効なコンバータコントローラを制御します。

マルチターミナルDC（MTDC）システム

このシステムには2つ以上の変換ステーションがありますそしてDCのターミナルライン。いくつかのコンバータステーションは整流器として動作し、他のものはインバータとして動作する。整流所から取り出される総電力は、インバータ所によって供給される電力に等しい。 MTDCシステムには2つのタイプがあります

• シリーズMTDCシステム
• 並列MTDCシステム

シリーズMTDCシステムでは、コンバータは並列ＭＴＤＣシステムにおいて直列に接続されている場合、変換器は並列に接続されている。並列ＭＴＤＣシステムは、ＨＶＤＣ回路遮断器を使用せずに動作させることができる。

MTDCシステムの利点

以下はMTDCシステムの利点です。

1. MTDCシステムはより経済的で柔軟です。
2. 相互接続されたＡＣネットワークにおける周波数振動は急速に減衰され得る。
3. 負荷の高いACネットワークは、MTDCシステムを使用して強化できます。

MTDCシステムの応用

以下はHVDCシステムの用途です

1. それはいくつかの遠隔発生源からの複数の負荷センターに大電力を転送します。
2. これらのシステムは、ラジアルMTDCシステムによって2つ以上のACシステム間で相互接続されています。
3. それはMTDCシステムによって重負荷都市ACネットワークを強化する

HVDCの遮断器は地面から金属の操業に移るために2ターミナルDCリンクおよび多端子DCリンクで使用されます。