HVDC 정류기 변압기: 기술적 특징

I. 장비 포지셔닝

HVDC 변환기 변압기는 AC 그리드를 사이리스터 변환기 밸브에 연결하는 변환기 스테이션의 핵심 구성 요소입니다. AC 전압을 밸브에 필요한 수준으로 변환하는 동시에 전기 절연, 고조파 억제, 기자력 균형 및 고장 전류 제한을 제공합니다. 구성에는 단일-브리지 및 이중-브리지 12펄스 설정이 포함됩니다. UHVDC 프로젝트는 이중 12펄스 직렬 연결 방식을 활용합니다.

II. 핵심 기술적 특성

1. 위상-변환 권선 구조: 소스에서 고조파 완화를 위한 표준 12펄스 구성

1. 기본 구조:극당 2개의 변환기 변압기가 구성됩니다. 저-전압 권선은 각각 Dy11 및 Dd0 연결을 활용하여 30도 위상 변이를 생성하여 12펄스 정류 장치를 형성합니다. UHVDC 프로젝트에서 2개의 12펄스 장치를 직렬로 연결하면 24펄스 시스템과 동일한 효과를 얻을 수 있습니다.
2. 고조파 억제:저-특성 고조파(5차 및 7차)를 완전히 제거합니다. 더 높은-차 고조파(11차, 13차, 23차, 25차)만 그리드 측에 남아 있습니다. 이는 AC{9}}측 필터링 장비에 필요한 용량을 크게 줄여 변환기 스테이션의 설치 공간과 투자 비용을 줄입니다.
3. 권선 디자인 :완벽하게 대칭적인 자기 회로를 갖춘 밸브 측의 독립적인 분할 권선이 특징입니다. 전압 불균형은 0.2% 이내로 엄격하게 제어되어 컨버터 밸브의 불균등한 전류 분포를 방지합니다. 그렇지 않으면 구성품 과부하가 발생할 수 있습니다.

2. 강한 DC 바이어스에 대한 탄력성; 낮은 자속밀도에 최적화된 코어 설계

1. 운영상의 과제:비대칭 밸브 점화, 단일-브리지 결함 및 단극 작동으로 인해 연속적인 DC 구성요소가 생성됩니다. 표준 변압기는 이러한 조건에서 코어 포화, 과도한 소음 및 과열 손상에 매우 취약합니다.

2. 기술 솔루션:

1. 철심은 고급-, 저-손실 냉간 압연-실리콘 강판을 사용합니다. 자속 밀도가 크게 감소하여 자기 포화에 대한 충분한 마진을 보장합니다.
2. 대용량- 용량 변환기 변압기는 3상, 5-림 코어 설계를 사용하여 제로-순차 고조파 자속이 메인 코어 림을 통과하지 않고 독립적으로 순환할 수 있습니다.
3. 고- 및 저-전압 권선의 기자력은 강제로 균형을 이루어 DC 자기 바이어스로 인한 추가 손실 및 진동에 대응합니다.

3. 밸브 측에 대한 단락-영향을 제한하기 위한 높은 단락-회로 임피던스 설계:

1. 임피던스 범위:기존 HVDC 정류기 변압기의 단락{0}회로 임피던스 범위는 12%~20%로 배전 또는 철도 정류기 변압기의 단락 임피던스보다 훨씬 높습니다.
2. 기능:컨버터 밸브 암 또는 DC 라인에서 단락이 발생하는 경우 높은 누설 리액턴스가 피크 단락 전류를 크게 제한합니다-. 이는 사이리스터 및 전압 균등화 댐핑 회로를 보호하고, 컨버터 밸브 어레스터 및 회로 차단기에 대한 차단 및 내결함 요구 사항을 줄이고, 시스템의 내결함성을 향상시킵니다.

4. 절연 시스템: 결합된 AC/DC 전압과 가파른-전면 임펄스 전압을 견딥니다.

HVDC 정류기 변압기는 전력-주파수 AC, 정상-상태 DC 전압, 사이리스터 정류로 인한 가파른-펄스 과전압, 낙뢰/스위칭 임펄스 전압의 영향을 받아 복잡한 절연 작동 조건이 발생합니다.
1. 주 절연체는 균일한 전계 분포를 보장하고 국부적인 전계 강도 집중을 방지하기 위해 등급 차폐 기능을 갖춘 다층-유지-종이 복합 구조를 사용합니다.
2. 밸브-측 권선의 턴과 레이어 사이의 절연은 정류 중에 생성되는 높은-주파수, 가파른-전면 펄스를 견딜 수 있도록 두꺼워졌습니다.
3. 엄격한 부분 방전 요구 사항: 부분 방전 크기는 작동 전압의 1.5배에서 100pC 이하로, 장기간 작동 중에 절연 저하가 발생하지 않도록-합니다.
이 프로젝트는 오일-침수 구조를 독점적으로 활용합니다. 절연유는 절연과 효율적인 열 방출 기능을 모두 제공하는 반면, 건식-유형 장비는 UHV(초-고전압) 애플리케이션의 절연 및 열 방출 요구 사항을 충족할 수 없습니다.

5. 부하 특성: 장기-기간 불균형 맥동 부하; 추가 손실에 대한 엄격한 통제

1. 부하 특성:전류는 고조파가 풍부한 주기적인 맥동 파형을 나타내어 와전류 손실, 부유 손실 및 금속 구조 구성 요소의 추가 가열을 유발합니다. 부하는 단극 시스템 작동 중에 지속적으로 비대칭입니다.

2. 최적화 조치:

1. 탱크, 클램핑 프레임 및 타이 플레이트와 같은 금속 구성 요소는 낮은-자성 강철과 자기 차폐를 사용하여 고조파 와전류를 차단합니다.
2. 전치된 도체는 권선에 사용되어 권선 와전류 손실을 크게 줄입니다.
3. 강제 방향성 오일 순환 냉각(ODAF/ODWF)은 높은 방열 효율성을 보장하여 표준 전력 변압기보다 훨씬 엄격한 온도 상승 제한으로 연속 24{2}}시간 전부하 작동을 지원합니다.

6. AC/DC 시스템 전압 변동을 수용하기 위한 광범위한-전압 조정

1. 전압 조정 방법:부하시 탭 절환기(OLTC)-는 고전압 그리드 측에 설치되어 1.25% 단계로 ±20% 이상의 조절 범위를 제공합니다.
2. 기능:AC 그리드 전압 변동 또는 DC 전송 전력 변화에 따라 밸브 측 무부하 전압-실시간 조정-; 이는 컨버터 밸브 점화 및 소멸 각도를 안정화하고 일정한 DC 전송 전력을 유지하며 무효 전력 소비를 줄입니다.

7. 진동, 소음 및 작동 안정성

고조파 전류와 DC 바이어스 자화는 코어 진동과 소음을 증폭시킵니다. 특정 장비 최적화에는 다음이 포함됩니다.
1. 코어는 완전히 연귀된 조인트와 경화된 밴딩 공정을 활용하여 자기 변형 진동을 최소화합니다.
2. 다층-층 진동-댐핑 패드가 활성 부품 어셈블리 하단에 설치되어 진동이 탱크로 전달되는 것을 차단합니다.
3. 변환기 스테이션의 환경 소음 제한을 충족하기 위해 방음-및 진동-감쇠 구조가 탱크 외벽에 설치됩니다.

8. 양극 작동 및 장비 이중화에 대한 적응

HVDC 시스템은 일반적으로 대칭 양극 모드에서 작동합니다. 단극 오류가 발생하는 경우 나머지 극은 100% 부하에서 계속 작동해야 합니다. 싱글정류기 변압기반-극의 하중을 독립적으로 운반할 수 있습니다. 설계는 오류 상태에서 중단 없는 작동을 보장하기 위해 전체 단극 전력에서 온도 상승, 절연 및 단락 내성 기능을 검증합니다.

III. 산업용, 에너지 저장 및 철도 운송용 정류기 변압기와의 주요 차이점

IV. 요약

DC 전송 정류기 변압기를 다른 정류기 장비와 구별하는 핵심 기능은 다음과 같습니다.12-펄스 위상-변환 권선, 높은 단락-회로 임피던스 전류 제한, AC/DC 합성 오일-페이퍼 절연, DC 바이어스에 저항하는 낮은 자속 밀도, 강제 오일 순환 냉각및 다양한 온-부하 탭 체인저. 장비의 전압, 용량, 절연 등급 및 내결함성은 모두 전력 장비에 대한 최고 수준입니다. 기존 산업 제조업체는 저-전압 정류 변압기만 생산할 수 있습니다. 고-전압 DC 컨버터 변압기에는 초-고압-전압 변압기에 대한 완전한 R&D 및 제조 역량이 필요합니다.