自励式直流送電

送電線増強（一部区間）越美幹線. Simulator test condition for analyzing overcurrent at the ac system fault. 新高瀬川. 自励式と他励式では自励式高電圧直流の市場が伸びていくことが予想されています。特に三菱電機による2016年の自励式直流送電システム事業の参入は記憶に新しいでしょう。 2020年度の運用開始を目標とし、直流送電設備90万kWを設置。 275kV変電所. All rights reserved. 高根第1. 水殿. 馬瀬川第1. ▼転職をお考えの方はこちらもどうぞ高電圧直流はHVDC(=High Voltage Direct Current)の日本語訳になります。まず、それに対し、直流、交流を切り替える「直流⇒交流」、「交流⇒直流」際にエネルギーは損失してしまいます。直流と交流の切り替えを少なくすることでエネルギー損失を防ぐことができるのです。それを実現するのが高電圧直流なのです。つまりは高電圧直流(HVDC)は従来(交流)の‘高電圧’とついているように、なぜそのような施設や設備で高電圧直流が使用されるのかというと、高電圧直流が非常にいづれも新しい社会の先端技術で高電圧直流は使用されるため非常に注目度の高い技術になります。高電圧直流には90年代に実用化された自励式と以前からある他励式の2種類の方式がある。交流・直流間の変換に、交流系統内の変換器の容量に見合った発電機が不必要なのが自励式高電圧直流ななのです。接続する系統になにかしらの制約がないのが主な特徴です。自励式高電圧直流に対し、交流・直流間の変換に、交流系統内の変換器の容量に見合った発電機が必要なのが他励式高電圧直流です。変換の合間に発電機を介在させます。自励式と他励では今後制約のない自励式が再生可能エネルギー設備の増加に伴い増加することが予想されます。高電圧直流が発電効率が高いということに関しては先ほど触れました。交流送電以上に高電圧直流の方が発電効率が良いとされる理論的な理由はトマスエジソンの主張するような理論になります。それは最大電圧が交流以上に低くなることによって絶縁問題・絶縁破壊問題を解決できること、線路のリアクタンス(回路素子の両端に生じる電位差は回路素子を流れる電流に比例)制限がないとされること、静電容量による誘電体の損失がないとされることが挙げられます。つまり高電圧直流が発電効率が良いとされる根幹は高電圧直流用の整流器が開発されたことが理由となています。具体的に発電効率がどれほど良いのかどうかについては高電圧直流の使用目的・用途、製品によって異なってくるでしょう。データセンターに使用される場合だと、DC380Vで各装置への送電を行い消費電力を交流対比で電力供給において電源から電気が安心して送電されるかということは人々の生活に密接な関係をもつ以上非常に重要なことです。高電圧直流であれば送電において高い信頼性を担保できるようです。高電圧直流のメリットの一つである信頼性の高さはしばしばデータセンターなどの大規模データ集積地での文脈で語られることが多いです。というのもデータセンターにはほぼほぼUPS電源が設置されていますが、つまり、変換の際にエネルギー損失が起きていますし、変換を行う関係上故障などのトラブルも発生してしまいます。データセンターのUPSにおいてこのことは課題とされていました。せっかくの非常用電源も故障しているのではとんでもないことです。このことにつき従前の交流送電UPSは信頼性の面からみると低いものであったのです。しかし、高電圧直流は、長距離での送電に優れ、電力ロスを最小化させることに優れています。研究では、高電圧直流海底ケーブルによる送電はすでにイタリア-モンテネグロ間でも使用されている技術です。高電圧直流がより浸透すれば☟のように世界中を高電圧直流によって結び付けることができる可能性さえ秘めています。このような海底ケーブルの電力網を構築するのは送電性能の高い(高信頼性・高安定性)のある高電圧直流が適しています。

275kV送電線. ContentsPublications -価格:¥2,800+税 -価格:¥2,800+税Video LectureFollow us on:ContactEnergyChord出版書籍、技術記事の内容News☆ピックアップニュース　この項では，いままで当たり前に存在するものだと思っていた磁束を起こすために，実はいろいろな手法が考えられるということを紹介する．（その方式の違いでトルク特性曲線と速度特性曲線などが大きく異なるということは　まず磁極の磁束は，次の図1に示すように，永久磁石か電磁石かのいずれかの方法により発生させられる．図1.永久磁石形直流機（左）と巻線形直流機（右）　永久磁石形（左）の場合は，1極当たりの磁束\(\Phi\)はほぼ一定（回転子コイルの方に流れる電流の大きさに殆ど影響されない）と考えることができるが，巻線形（右）の場合は界磁コイルに流れる電流\(I_f\)によって磁束\(\Phi\)が大きく変わることは明らかだろう．その意味で，界磁コイルの電流供給方法は，直流機全体の特性を決定づける非常に重要な要素であると予想できる．　これから界磁コイルが電機子コイル（直流機で言えば整流子を介して接続されている回転子コイル）に対してどのように接続されるのか（並列なのか直列なのか等）によって，直流機のタイプを直巻・分巻・和動複巻・差動複巻・他励式の順に分類していこう．　まず，直巻・分巻の接続を図2に示す．図2.直巻直流電動機（左）と分巻直流電動機（右）　この図2を見ると，界磁コイルが電機子コイル（図中のＭで記された部分）に対して直列に結ばれる場合（左側）を直巻と呼び，一方界磁コイルと電機子コイルが並列に結ばれる場合（右側）を分巻と呼ぶことがわかる．　分巻（右側）は界磁コイルに端子電圧\(V\)がそのままかかるので，電機子電流\(I_a\)の大きさに関わらず界磁電流\(I_f\)は一定となり，確かに1極当たりの磁束\(\Phi\)はほぼ一定となる（電機子反作用を無視した場合）．　一方で直巻（左側）は界磁コイルと電機子コイルが直列に結ばれているので，電機子電流\(I_a\)と界磁電流\(I_f\)は等しくなるだろう．したがって直巻の場合，電機子電流\(I_a\)が増えれば1極当たりの磁束\(\Phi\)は増加する．　界磁コイルの接続方法としては，上記の分巻・直巻が代表的であるが，この中間的な方法として和動複巻・差動複巻という接続方法があるので次に紹介しよう．和動複巻・差動複巻の接続を図3に示す．図3.和動複巻直流電動機（左）と差動複巻直流電動機（右）　これらは複巻と呼ばれる界磁コイルの接続方法で，電機子コイルに対して並列な界磁コイル1と，電機子コイルに対して直列な界磁コイル2の2つのコイルのハイブリッドとなっており，この2つの界磁コイルの極性が互いに磁気を強めあう極性になっている場合は和動複巻，反対に2つの界磁コイルの極性が逆になっており互いが磁気を相殺し合うような極性になっている場合は差動複巻，と呼ばれる．　差動複巻は回転速度が不安定になりやすく，始動トルクも弱いためほとんど使われることがない．一方で和動複巻は，軽負荷の場合（電機子電流\(I_a\)が小さい場合）は分巻に近く，逆に重負荷の場合は直巻に近くなるので，分巻と直巻のいいとこどりをしたような特性になっており，複巻と言えば実質こちらを指すことが多い．いままでは，電機子コイルと同じ電源を共有しているような接続方法であったが，最後に界磁コイルと電機子コイルが別々の電源を持つようなケースを紹介しておこう．　次の図4に示すのが，他励磁式である．図4.他励磁式直流電動機　図4を見るとわかるが，他励磁式の場合は界磁コイルが電機子コイルとは別個の電源につながれている．このタイプは分巻式と同様，電機子電流\(I_a\)によらず界磁電流\(I_f\)が決まるので，1極当たりの磁束\(\Phi\)が負荷によらない分巻特性を持つ．また，この他励磁式の利点としては，界磁電流を専用の電源によって独立にコントロールできるので，状況に応じて最適なトルク・回転速度を発揮できる．また発電動作時にも起電力を界磁電流の調整により可変とできる点も魅力である．ただし，励磁用に独立の電源系が必要になるなど，システムが大がかりになるので大重量・高コストは避けられない．　直流機の励磁方式についての概要説明は以上である．この項の内容に関する，より詳細で完全な解説は，Copyright © 2017 EnergyChord. FC・BTB. 安曇. 高電圧直流(hvdc)の市場動向. キーワード:直流送電,自励式変換器,電流形変換器,電圧形変換器,無電源系統,交流系統事故.

図5自励式直流送電システムに関するシミュレータ試験系統 Fig. 直流機の励磁方式(直巻・分巻・複巻) この項では，いままで当たり前に存在するものだと思っていた磁束を起こすために，実はいろいろな手法が考えられるということを紹介する．（その方式の違いでトルク特性曲線と速度特性曲線などが大きく異なるということは前回の記事で説明した．） 1. 500kV変電所.

岐阜. まえがき現在,直流送電で用いられている他励式の変換器では,素子のスイッチングには交流系統電圧を必要とす … 安曇幹線. 中信. 表1交流事故時の過電流解析に関するシミュレータ試験条件 Table 1. 500kV. 500kV送電線. ▼転職をお考えの方はこちらもどうぞ技術的には新しい部類である高電圧直流ですが、それゆえにデメリットや課題についてもあるようです。洋上風力しかり、先端技術分野では開発コスト・導入コスト等様々なコストがかかってしまいます。コモディティ化するというほどではないですが、先端技術が一般的なものになる価格帯になるには技術革新を経るまでに長年の年月がかかってしまうものです。特にコストがかかるのは海底ケーブルの敷設です。フランスとスペインの高電圧直流海底ケーブル設置の事例では2000MW高電圧直流ラインの提案ではピレネー山脈トンネル工事費用を含めて日本円で特にアジア太平洋において高電圧直流の底ケーブルを敷設しようとなると、環境問題や地政学的リスクも含めた費用も計算に入れる必要性もあります。また、高電圧直流は補助部品が多くなりがちで技術の標準化が難しいという課題もあります。海底ケーブルのコストは高いことは想像するに難しいことではないですが、国内で見てみても北本直流幹線(北海道→本州、60万kW、亘長167km)のような事例ではケーブル費用を回収できる可能性もあります。自励式と他励式では自励式高電圧直流の市場が伸びていくことが予想されています。特に三菱電機による2016年の自励式直流送電システム事業の参入は記憶に新しいでしょう。三菱電機以外にも今後多くの事業者が参入してくる可能性もあります。下のグラフは三菱電機が2017年に報告した高電圧直流の市場の予測となっています。これをみると明らかなように、右肩上がりで市場は伸び続けていくようです。以上のように近年再生可能エネルギー設備の増加、データセンターの社会インフラ化に伴い注目されてきている高電圧直流についてを紹介してきましたが、理論的にはエジソンの時代からあったものの長らくテスラ理論が支持されてきたこともあり最近まであまり注目されていませんでした。しかし、高電圧直流を支える整流器の開発などによって今後ますます期待される分野でもあります。高電圧直流の導入・運用事例について今後また紹介します。

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