Transformateur CCHT

de puissanceimmergémonophasé

Vue d'ensemble Les transformateurs convertisseurs HVDC (courant continu haute tension) assurent l'interface essentielle entre les réseaux AC et les systèmes de transmission HVDC. Avec l'augmentation des capacités renouvelables et la nécessité de transmissions longue distance à faibles pertes, ces transformateurs permettent une adaptation de tension précise, une isolation fiable et une coordination avec les convertisseurs pour des applications onshore et offshore.

Rôle des transformateurs convertisseurs HVDC Ils relient le réseau AC aux postes de conversion (LCC et VSC), garantissant les niveaux de tension requis, la séparation diélectrique et un fonctionnement stable sous contraintes électriques combinées AC/DC et distorsions harmoniques.

Objectifs de conception et capacités

• Adaptation de tension précise aux exigences des convertisseurs
• Isolation AC/DC fiable et performance diélectrique
• Fonctionnement sous contraintes AC/DC combinées et distorsions harmoniques
• Efficacité optimisée pour réduire les pertes de transmission
• Construction modulaire et évolutive pour des systèmes jusqu'à 1100 kV DC

Principe de fonctionnement Dans une station de conversion, le transformateur HVDC opère avec des convertisseurs électroniques de puissance pour permettre la conversion AC/DC. Processus typique :

• L'énergie AC entre depuis le réseau
• Le transformateur ajuste la tension aux spécifications du convertisseur
• La puissance conditionnée est fournie aux valves du convertisseur
• Le convertisseur effectue la redressement (AC→DC) ou l'inversion (DC→AC)

La coordination du système permet un flux de puissance contrôlé, une transmission efficace sur longue distance et une intégration stable au réseau.

HVDC Classic vs HVDC Plus® Les transformateurs convertisseurs supportent les systèmes à convertisseurs commandés par le réseau (HVDC Classic) et les convertisseurs à source de tension (HVDC Plus®). HVDC Classic s'applique aux grandes transmissions de masse ; HVDC Plus® offre des solutions flexibles pour multi‑terminaux, raccordement éolien offshore et services dynamiques réseau.

Fonctions principales

• Adaptation de tension pour redressement et inversion
• Isolation électrique entre systèmes AC et DC
• Gestion fiable des niveaux UHVDC
• Optimisation de l'efficacité pour réduire les coûts sur le cycle de vie

Enjeux techniques traités

• Contrainte diélectrique et thermique : systèmes d'isolation et de refroidissement pour tensions combinées AC/DC
• Durabilité mécanique : structures conçues pour résister aux forces électromagnétiques et conditions de défaut
• Régulation avancée de tension : contrôle précis pour la stabilité réseau en charge variable
• Contrôle du bruit et des vibrations pour conformité environnementale
• Fiabilité en environnement sévère pour applications offshore et onshore

Étude de cas (exemple) Projet Changji–Guquan — livraison d'un transformateur convertisseur HVDC de référence. Points clés :

• Capacité : 1 100 kV DC
• Puissance de transmission : 12 GW
• Dimensions : longueur 37,5 m, hauteur 14,4 m
• Masse : >900 tonnes
• Efficacité : >99 % à puissance nominale
• Permet une transmission sur 3 284 km avec des pertes minimales

Applications

• Transmission HVDC point à point pour export massif d'énergies renouvelables
• Systèmes HVDC PLUS® / VSC pour intégration multi‑terminaux et offshore
• Installations back-to-back pour couplage de réseaux asynchrones
• Réseaux HVDC multi‑terminaux et maillés pour systèmes interconnectés
• Raccordements offshore et transmission sous‑marine

Siemens Energy innovations Les solutions Siemens Energy intègrent des systèmes d'isolation avancés pour contraintes AC/DC combinées, une régulation de tension précise, des conceptions à haut rendement, une construction modulaire jusqu'à 1100 kV et un ingénierie sur mesure adaptée aux exigences projet.

Caractéristiques / spécifications techniques

• Capacité de tension : de plusieurs centaines de kV jusqu'à 1100 kV DC (UHVDC)
• Exemple de puissance : jusqu'à 12 GW (Changji–Guquan)
• Exemple de dimensions : 37,5 m de longueur, 14,4 m de hauteur (cas d'étude)
• Exemple de masse : >900 tonnes (cas d'étude)
• Exemple d'efficacité : >99 % à puissance nominale (cas d'étude)
• Exigences de conception : résister aux contraintes AC/DC combinées, aux distorsions harmoniques et aux charges dynamiques
• Technologies clés : isolation avancée, conception optimisée du noyau et des enroulements, surveillance et diagnostics intégrés, construction modulaire et évolutive