絶縁変圧器 HVDC Plus®

電源油入変電所

概要 HVDC（高電圧直流）コンバータ変圧器は、交流網とHVDC送電システムの重要なインターフェースを担います。再生可能エネルギーの導入拡大や長距離・低損失の送電ニーズに対応するため、HVDCコンバータ変圧器は正確な電圧変換、信頼性の高い絶縁、コンバータとの協調動作を提供し、陸上・海上の用途で用いられます。

HVDCコンバータ変圧器の役割 これらはAC系統をコンバータ局（LCCおよびVSC）に接続し、所要の電圧レベル、絶縁分離、および複合的なAC/DC電気応力や高調波下での安定動作を確保します。

設計目的と能力

• コンバータ要求に合わせた正確な電圧変換
• 信頼性の高いAC/DC絶縁と誘電性能
• 複合AC/DC応力や高調波歪下での動作
• 送電損失を低減するための効率最適化
• 最大1100 kV DCまで対応するモジュール式でスケーラブルな構造

HVDC変圧器の動作原理 コンバータ局では、HVDC変圧器がパワーエレクトロニクスコンバータと連動してAC/DC変換を実現します。代表的な流れは次の通りです：

• 系統からAC電力が入力される
• 変圧器がコンバータ仕様に合わせて電圧を調整する
• 整えられた電力がコンバータ弁へ供給される
• コンバータが整流（AC→DC）または逆変換（DC→AC）を行う

この連携により、制御された電力フロー、長距離での効率的な送電、安定した系統連系が可能になります。

HVDC Classic と HVDC Plus® の違い コンバータ変圧器は、ラインコミュテッドコンバータ（HVDC Classic）と電圧源コンバータ（HVDC Plus®）の双方をサポートします。HVDC Classicは大規模大量送電に適し、HVDC Plus®はマルチターミナルや洋上風力接続、動的な系統安定化など柔軟な用途を可能にします。

主要機能

• 整流器およびインバータ運転のための電圧変換
• AC系統とDC系統間の電気的絶縁
• UHVDCレベルの電力を確実に扱う能力
• ライフサイクルコスト低減のための効率最適化

対応する技術課題

• 誘電および熱応力：複合AC/DC電圧に対応する絶縁・冷却システム
• 機械的耐久性：開閉や故障時の電磁力に耐える構造設計
• 高度な電圧制御：変動負荷下での系統安定化を支援する精密制御
• 騒音・振動対策：居住域近傍での環境適合設計
• 過酷な洋上・陸上環境への信頼性確保

導入事例（ハイライト） Changji–Guquan HVDCプロジェクト — 世界有数のHVDCコンバータ変圧器を納入。主要データ：

• 変圧器定格：1,100 kV DC
• 送電容量：12 GW
• 寸法：長さ37.5 m、高さ14.4 m
• 重量：900トン超
• 効率：定格出力時で99%以上
• 3,284 kmの送電を低損失で実現

用途

• 大規模再エネの輸出向けポイントツーポイントHVDC送電
• マルチターミナルや洋上統合向けのHVDC PLUS® / VSCシステム
• 非同期系統間接続のためのバック・トゥ・バック設備
• インターコネクテッドシステム向けのマルチターミナル／メッシュ型HVDC網
• 洋上接続および海底送電

Siemens Energy innovations Siemens EnergyのHVDC変圧器は、複合AC/DC応力に対応する先進的な絶縁、精密な電圧制御、高効率設計、最大1100 kVまでのモジュール式スケーラブル構造、およびプロジェクト要件に合わせたカスタムエンジニアリングを特徴とします。

仕様 / 技術的特徴

• 電圧対応範囲：数百kV〜1100 kV DC（UHVDC）
• 定格例：12 GW（Changji–Guquan）
• 寸法例：長さ37.5 m、 高さ14.4 m（事例）
• 重量例：900トン超（事例）
• 効率例：定格で99%以上（事例）
• 設計要件：複合AC/DC応力、ハーモニック歪、動的荷重に耐えること
• 主要技術：先進絶縁、最適化コア・巻線設計、統合監視・診断、モジュール式スケーラブル構造