HVDC 컨버터 스테이션
HVDC converter station
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HVDC 컨버터 스테이션(또는 단순히 컨버터 스테이션)은 고전압 직류([1]HVDC) 전송로의 단말 장치를 구성하는 특수한 유형의 변전소입니다.직류를 교류로 변환하거나 반대로 변환합니다.스테이션에는 컨버터 외에 일반적으로 다음이 포함됩니다.
구성 요소들
컨버터
변환기는 보통 밸브 홀이라고 불리는 건물에 설치된다.초기 HVDC 시스템은 수은 아크 밸브를 사용했지만, 1970년대 중반부터 사이리스터와 같은 솔리드 스테이트 장치가 사용되었습니다.사이리스터 또는 수은 아크 밸브를 사용하는 변환기는 라인 정류 변환기로 알려져 있습니다.사이리스터 기반의 변환기에서 많은 사이리스터가 직렬로 접속되어 사이리스터 밸브를 형성하며, 각 변환기는 보통 6개 또는 12개의 사이리스터 밸브로 구성된다.사이리스터 밸브는 보통 쌍 또는 4인 1조로 분류되며 바닥의 절연체 위에 서거나 천장에 있는 절연체에 매달릴 수 있습니다.
회선 정류 변환기는 정류를 위해 AC 네트워크로부터의 전압이 필요하지만, 1990년대 후반부터 전압 소스 변환기가 HVDC에 사용되기 시작했습니다.전압 소스 변환기는 사이리스터 대신 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터를 사용하며, 이러한 트랜지스터는 전원이 공급되지 않은 AC 시스템에 전력을 공급할 수 있습니다.
HVDC에 사용되는 거의 모든 변환기는 본질적으로 어느 방향으로든 전력 변환으로 작동할 수 있습니다.AC에서 DC로의 전력 변환을 정류라고 하고 DC에서 AC로의 변환을 반전이라고 합니다.
DC 기기
직류 기기에는 DC 라인과 직렬로 인덕턴스를 추가하여 직류를 원활하게 하는 코일(리액터라고 함)이 포함되어 있는 경우가 많습니다.인덕턴스는 보통 0.1H에서1H 사이입니다스무딩 원자로는 공기 코어 또는 철심을 가질 수 있습니다.철심 코일은 기름을 가득 채운 고압 변압기처럼 보입니다.공기 코어 스무딩 코일은 고전압 전송선의 반송파 주파수 초크 코일과 유사하지만 상당히 크며 절연체에 의해 지지됩니다.공기 코일은 철심 코일보다 소음 발생이 적고, 유출된 오일의 잠재적 환경적 위험을 제거하며, 일시적인 고전류 고장 조건에서도 포화되지 않는다는 장점이 있습니다.발전소의 이 부분에는 직류 및 전압 측정을 위한 계측기도 포함됩니다.
고주파 간섭을 제거하기 위해 특수 직류 필터를 사용합니다.이러한 필터는, 전송 라인이 통신과 제어를 위해서 전력선 통신 기술을 사용하는 경우, 또는 가공선이 인구 밀집 지역을 통과하는 경우에 필요합니다.이러한 필터는 패시브 LC 필터 또는 액티브필터일 수 있습니다.이 필터는 변압기와 보호 캐패시터를 통해 결합된 증폭기로 구성되어 라인상의 간섭 신호에 위상이 맞지 않는 신호를 제공하여 이를 취소합니다.그러한 시스템은 발트 케이블 HVDC 프로젝트에 사용되었다.
변환기 변압기
컨버터 변압기는 AC 전원망의 전압을 높입니다.변환기는 변압기 권선의 스타-델타 또는 "와이-델타" 연결을 사용하여 AC 공급 장치의 각 사이클에 대해 12개의 펄스로 작동할 수 있으며, 이로 인해 수많은 고조파 전류 성분이 제거됩니다.변압기 권선의 절연은 접지되는 큰 직류 전위를 견딜 수 있도록 특별히 설계되어야 합니다.컨버터 변압기는 단일 유닛으로 최대 300메가볼트 암페어(MW)까지 제작할 수 있습니다.더 큰 변압기를 운반하는 것은 비현실적이기 때문에 더 큰 정격의 변압기가 필요할 경우 여러 개의 개별 변압기를 함께 연결합니다.3상 유닛 2개 또는 단상 유닛 3개를 사용할 수 있습니다.후자의 변종에서는 한 가지 유형의 변압기만 사용되므로 예비 변압기 공급이 보다 경제적입니다.
컨버터 변압기는 사이클당 컨버터의 4단계에서 고속 전원 단계로 작동하므로 일반 3상 변압기보다 더 많은 음향 노이즈를 발생시킵니다.이 효과는 HVDC 컨버터 스테이션 설치 시 고려해야 합니다.소음 저감 인클로저를 적용할 수 있다.
무효 전력
라인 정류 변환기를 사용하는 경우 변환기 스테이션은 정격 전력의 40% ~ 60%를 무효 전력으로 요구합니다.이는 개폐 콘덴서의 뱅크 또는 동기식 콘덴서에 의해 제공될 수 있으며, 적절한 발전소가 정적 인버터 플랜트 근처에 있는 경우 발전소의 발전기에 의해 제공될 수 있다.변환기 변압기에 AC 전압 제어를 위한 충분한 범위의 탭이 있는 온로드 탭 체인저가 있으면 무효 전력 수요를 줄일 수 있습니다.일부 무효 전력 요건은 고조파 필터 컴포넌트에서 공급할 수 있습니다.
전압 소싱 컨버터는 실제 전력뿐만 아니라 무효 전력을 발생시키거나 흡수할 수 있으며, 일반적으로 추가적인 무효 전력 장치는 필요하지 않습니다.
고조파 필터
고조파 필터는 고조파 제거 및 라인 정류 변환 스테이션에서의 무효 전력 생산을 위해 필요합니다.6개의 펄스 라인 정류 변환기가 있는 발전소에서는 AC 측에서 생성되는 6+1 및n 6-1 차수의n 홀수 고조파와 DC 측에서 6 차수의n 고조파가 존재하기 때문에 복잡한 고조파 필터가 필요하다.12개의 펄스 컨버터 스테이션에서는 12 + 1 및 12n - 1(AC 측) 또는 12n(DC 측)의n 고조파 전압 또는 전류만 발생합니다.필터는 예상되는 고조파 주파수에 맞춰 조정되며 캐패시터와 인덕터의 직렬 조합으로 구성됩니다.
전압 소스 변환기는 일반적으로 라인 정류 변환기보다 낮은 강도 고조파를 생성합니다.그 결과 고조파 필터는 일반적으로 작거나 모두 생략할 수 있습니다.
고조파 필터 외에 30kHz~500kHz 범위의 전력선 반송파 기기의 주파수 범위에서 스플리어스 신호를 제거하기 위한 장치도 제공된다.이러한 필터는 보통 정적 인버터 변압기의 교류 단자 근처에 있습니다.이들은 부하 전류를 통과하는 코일과 공진 회로를 형성하는 병렬 캐패시터로 구성됩니다.
특수한 경우에는 무효 전력을 생성하기 위해 전용 기계를 사용할 수 있습니다.이는 Volga 수력 발전소에 위치한 HVDC Volgograd-Donbass 터미널에서 실현됩니다.
AC 스위치 기어
컨버터 스테이션의 3상 교류 스위치 기어는 AC 변전소와 유사합니다.여기에는 컨버터 변압기의 과전류 보호를 위한 회로 차단기, 차단 스위치, 접지 스위치 및 제어, 측정 및 보호를 위한 계측기 변압기가 포함됩니다.이 역에는 AC 시스템의 번개 서지로부터 AC 장비를 보호하기 위한 피뢰기도 설치될 예정입니다.
다른이들
필수 영역
컨버터 스테이션에 필요한 면적은 기존 변압기보다 훨씬 넓습니다. 예를 들어, 송전 정격이 600 메가와트이고 송전 전압이 400 kV인 사이트는 약 300 x 300m(1000 x 1000피트)입니다.저전압 발전소는 실외 고전압 기기 주변의 공기 공간 간격이 줄어들기 때문에 지상 면적이 다소 적을 수 있다.
로케이션 팩터
컨버터 스테이션에서 음향 노이즈가 발생합니다.컨버터 스테이션은 심각한 수준의 무선 주파수 간섭을 일으킬 수 있으므로 이러한 방출을 제어하는 설계 기능을 포함해야 합니다.벽은 소음 보호를 제공할 수 있다.모든 AC 변전소와 마찬가지로 장비의 오일이 유출 시 지하수를 오염시키지 않도록 해야 합니다.가공 송전선에는 상당한 면적이 필요할 수 있지만 지하 케이블을 사용하면 줄일 수 있습니다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ Arrillaga, Jos; 고전압 직류 전송, 제2판, 전기 엔지니어 협회, ISBN0 85296 941 4, 1998.
