HVDCについて詳しく解説

HVDCは、高電圧直流電力の伝送に使用されるパワー エレクトロニクス機器の 1 つです。

この名前は、 High Voltage Direct Current 、つまり高電圧直流の英語の頭字語です (フランス語で CCHT を見かけることもありますが、まれに見かけます)。

HVDC は確かにパワー エレクトロニクスの頂点です。単位電力は通常ギガワット単位で測定されます。

テクノロジー

HVDC リンクは、ほとんどの場合、 AC送電システムに挿入されます。したがって、整流器、伝送線路、インバータの 3 つの要素で構成されています。一般に、整流器とインバータは対称的で可逆的です (つまり、それらの役割を交換できます)。

歴史的に、整流器とインバーターは最初に水銀球を使用して作られました。現在では、主にサイリスタ、場合によっては IGBT を使用して作られています。

使用

これらの電力伝送システムは、主に 3 つの理由で使用されます。

長距離

多くの場合 1000 MW を超える非常に大電力を長距離伝送するには、技術的および経済的理由から、従来の代替接続 (HVAC) を犠牲にして直流接続を採用することが望ましいです。パワー エレクトロニクスのコストは高いですが、それでも次の 2 つの決定的な利点があります。

• 交流電圧では 3 つの導体ではなく 2 つの導体が必要です (または、地球または海水を2 番目の導体として使用する場合は 1 つだけでも)。これにより、長い接続の追加コストを補うことができます。
• 一定の距離 (海底接続の場合は約 50 ～ 100 km、架空送電線の場合は 500 ～ 1000 km) を超えると、交流が供給される接続に沿った電圧降下が大きすぎて送電できなくなります。

中国では、国内で生産された電力（三峡ダムなど）を国の主要消費地である沿岸地域に輸送するために、これらの接続の使用が普及しつつある。

世界最長の HVDC リンクであるカホラ バッサ (1420 km) は、アフリカのモザンビークと南アフリカの間にあります。

交流で長距離 (通常 50 km 以上) にわたる水中ケーブル接続を作成するには、ケーブルの容量効果を補償する必要があります。そうしないと、このケーブルの張力が適切に制御されません。この目的のために、従来の接続では、接続の中間点 (変電所) に補償リアクトルが設置されます。水中接続では、中間点(海中) に変電所を設置することは想定できません。直流では、この容量効果は存在しないため、このタイプの接続には HVDC の使用が正当化されます。

周波数変化

非同期電気ネットワークまたは異なる周波数 (ほとんどの場合 50 Hz または 60 Hz) の電気ネットワークを相互接続するには、特定のデバイスが必要であり、HVDC が最も一般的な答えです。たとえば、サウジアラビアと日本は両方の周波数を使用しています。

ペルシャ湾岸諸国の相互接続プロジェクトは、主に 50 Hz で、この国との 1800 MW HVDC リンクを提供します。これはフランスとイギリスにも当てはまりますが、どちらも 50 Hz ではありますが、同期しているとはみなされません。

電力伝送制御

HVDC の 3 番目の関心は、電気ネットワークの 2 つの部分間の電力伝送の制御です。この用途向けの HVDC 機器には通常、伝送線が含まれておらず、両端が同じサイトにあります。つまり、バックツーバック HVDC (英語: back to back ) と呼ばれます。場合によっては、この機器は別の接続と並列に接続できます。

実際、世界中で稼働している HVDC の大部分は連続して稼働しています。たとえば、中国、インド、米国などの大国には、同期的ではあっても相互接続が困難な「電気地域」がいくつかあります。

HVDCの例

注意事項