高压直流输电复习大纲

高压直流输电复习

第一章 绪论

§1.1 高压直流输电的构成

一、高压直流输电的概念

高压直流输主要由三部分构成：1.将交流电变换为直流电的整流器，2.高压直流输电线路，3.将直流电变换为交流电的逆变器。 二、 高压直流输电的分类

1.按不同的换相方式分类：可分为电网换相和器件换相。 2.按不同端子数目分: 可分为两端直流输电和多端直流输电。

3.按交直流连接关系可分为不同的连接方式。如：交直流并联送电方式（图1-3）；交直流叠加送电等方式(图1-4)。 （一）两端输电系统：典型接线

两端直流输电系统又可分为单极系统、双极系统和背靠背直流系统。 1.单极系统：(1)单极大地回线方式：(2)单极金属回线方式：

2. 双极系统：（1）双极两端中性点接地方式：（2）双极一端中性点接地方式：（3）双极金属中线方式： 3. 背靠背直流系统 （二）多端直流输电系统 1. 并联多端直流输电方式： 2. 串联多端直流输电方式：

（三）直流多回线输电：图1-12图1-13

熟悉以上各种接线方式的接线图、各自的特点及应用场合。 §1-2 高压直流输电的特点及适用场合

一、直流输电的特点：

1.优点：(1). （经济性）输送容量大，造价低，损耗小。 (2). （互联性）直流输电不存在交流输电的稳定问题。 (3). （BTB）可实现电力系统之间的非同步联网 (4). 具有潮流快速可控的特点。

2.缺点：（1） 直流输电换流站比交流变电所的设备多，结构复杂，造价高、

损耗大、运行费用高、可靠性也较差。（2）. 换流器的变流，使得交流侧和直流侧，存在谐波。（3）．晶闸管换流器在进行换流时需消耗大量无功（约占直流输送功率的40%~60%）每个换流站均需装设无功补偿装置。（4）. 直流输电利用大地或海水为回路而带来一系列技术问题，如地极附近直流电流对金属构件，管道、电缆等埋设物的电腐蚀问题，对中性点接地的变压器的磁饱和问题，对通信系统及航海磁性罗盘盘的干扰。（5）. 直流断路器由于没有过零点，灭弧问题难以解决，给制造带来困难。

二、直流输电的应用领域

1. 采用海底电缆隔海输送电力； 2．长距离、大功率的电力输送

3.两大系统连接或不同频率的二个电网的连接；BTB 4.短路容量对策

3-5节：高压直流输电的历史与国外的现状； 高压直流输电在我国的发展；

直流输电技术新发展。

第二章 高压直流输电系统的主要设备

换流装置是高压直流输电系统最重要的电气一次设备，除此之外，其他重要设备有：换流变压器、平波电抗器、无功补偿装置、滤波器、直流接地极、交直流开关设备、直流输电线路以及控制和保护装置、远程通信系统等。

§2-1换流装置

换流器通常采用三相桥式全控换流电路作为基本单元。有6脉动换流器和12脉动换流器。 一、器件

现代高压直流输电工程中，绝大多数采用晶闸管换流器，在轻型直流输电工程中采用IGBT。

二、换流阀

1.换流阀的概念： 2.换流阀的组成:

①晶闸管级：②换流阀组件 ③换流阀（单阀）： ④多重阀： 3. 阀的触发：两种触发方式

三、换流单元接线方式 1. 6脉动换流单元

6脉动换流单元由换流变压器、6脉动换流器以及相应的交流滤波器、直流

滤波器和控制保护装置所组成。 2. 12脉动换流单元

12脉动换流单元由两个交流侧电压相位相差30°的6脉动换流单元在直流侧串联，交流侧并联组成。换流变压器也可以选择单相或三相结构。 §2-2 换流变压器

一、换流变压器的功能与特点 二、换流变压器形式

4种：三相三绕组式；三相双绕组式；单相双绕组式；单相三绕组式；

§2-3 平波电抗器 §2-4 无功补偿装置

一、功能：作用 一、功能：作用

二、平波电抗器型式： 二、类型：

§2-5 滤波器 一、滤波器分类

二、交流滤波器 三、直流滤波器

1. 配置原则 1. 配置原则

2. 交流滤波器接入系统方式 2. 直流滤波器的类型

四、交直流滤波器的比较

§2.6直流输电线路

直流输电线路分类：架空线路；电缆线路、架空—电缆混合线路。 一、直流架空线路

1.架空线路导线截面积选择

①按输送容量选择导线截面：经济电流密度；长期允许的载流量A/mm2， ②考虑电晕和电晕损失: ③考虑电压损失和功率损失

④导线结构：⑤综合经济技术比较：最后确定导线截面。 2.架空线路绝缘水平的确定；

考虑正常工作电压；操作过电压；大气过电压。

二、直流输电电缆线路 三、直流接地极引线 1.直流电缆应用场合: 1.接地极引线绝缘水平 2.直流电缆技术特点 2.接地极引线导线截面选择 3.直流电缆的种类与结构 3.接地极引线设计原则

§2.7 接地极 接地极的作用

一、接地极电流对环境的影响 二、接地运行特性 三、对极址的要求

四、接地极材料：馈电材料和活性填充材料 五、接地极设计

1.陆地接地极：有浅埋型和垂直型

2.海洋电极：主要由海水作为导电媒质。分为海岸电极和海水电极两种。

第三章 换流器工作原理

§3-1 单桥整流器工作原理（三相桥式整流，6脉波） 一、正常运行方式——工况2-3，

1. 工作条件0<α<(90°―μ/2)，同时μ<60°, 正常运行时，单桥整流器的触发角α为10°～20°，换相重叠角μ为15°～25°。 2. 数值分析：

（1）相电流：交流侧相电流的总有效值（包含谐波）：①基波电流： 基波电流的有效值为：②谐波电流：

I1?236id?id?0.78id?2?

Ia?2id3

谐波电流的次数为：h?6k?1，（5，7，11，13，17.。。。。。）

Ih?I1h

第n次谐波有效值为：

（2）整流电压平均值：

Ud?Ud0cos???U?2.34U2cos???1.35Ecos??3?Lr3?Lr?id?id（3-24）

另外两种形式：P72（3-29），（3-30） cos??cos(???)Ud(?,?)?Ud02

Ud(?,?)?Ud0cos(??)?cos22（3）整流电压中的谐波：

单桥换流器整流电压中的谐波次数为

??（19）

h?6k k=1，2，3，4，?

因此，单桥整流器整流电压中含有6，12，18，24，30，?次偶次谐波。

二、非正常运行方式——工况3

工况3，即为在任何时候总是有三只管子导通。

工况3工作前提：α=0°～30°，μ=60°。 三、故障运行方式——工况3-4 工况3-4是指在60°的重复周期中，三个阀臂和四个阀臂轮流导通的运行方式。

工作条件:

30????90?????2，换相重叠角60???120。

3.2 双桥整流器工作原理 工作原理：

顺序依次为（自然换相点）：

u+a, u+a2, u-c, u-c2, u+b, u+b2, u-a, u-a2 , u+c, u+c2, u-b, u-b2 。 VT11 , VT12, VT21 , VT22, VT31 , VT32, VT41 , VT42, VT51 , VT52, VT61 , VT62。

?1.工况4-5： ??0???90????30 2

在双桥换流器中，每隔30°有一次换相，换相时在某一组桥臂中，会有两个管子同时导通的情况，这是对应的是“5”的状态。在没有换相时对应的是“4”的状态。

h?6k?1次谐波，即含有5，7，11，①换流变压器的阀侧和网侧均含有

13?次谐波。

②交流系统电流中含有 h?12k?1次谐波 ，即含有11，13，23，25?次谐波。

③整流电压中的谐波: h=12k，含有12，24，36?次谐波。 §3-3 单桥逆变器工作原理

熟悉几个概念：触发角α，逆变角β，换相重叠角μ，熄弧角γ。 在逆变中常以熄弧角γ来表示控制状态。 一、正常运行方式——工况2-3 工作原理：

前提条件是：90°-μ/2≤α＜180°同时：μ＜60° 熄弧角： ，此值不能太小，太小逆变失败。 ?????为了防止换相失败，直流工程通常规定 ??15?~18?此值也不能过大，因为这将使逆变器吸收更多的无功。因此，逆变站配置了定γ角调节器。

逆变器输出的直流电压：P89，（3-68，—3-70） γ与β角不只存在 ?????一种关系，当β值的范围不同时，二者的关系见P89，表3-1

在图中能画出这几个角度的关系。 二、故障运行方式——工况3-4

?工作条件： ， 60????120?0???90??2

第四章 谐波抑制与无功补偿 §4.1 HVDC谐波的基本问题 4.1.1 谐波的危害

1，2，3，4，5谐波谐振与放大的概念：什么是谐波放大？在什么情况下可

以实现完全滤波。

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