高压直流输电ppt课件.ppt

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1、高压直流输电HVDCHVDC的主要元件和基本原理一、主要元件TTTXdTFTQcTLTDLT基本原理交流母线交流系统I无功补偿设备交流滤波器直流线路VdI换流站I平波电抗器直流滤波器桥I交流母线换流变压器断路器桥II图1.1HVDC原理图换流站II交流系统II无功补偿设备交流滤波器换流变压器VdII换流器（converter）将交流电转换成直流电,或者将直流电转换成交流电的设备。HVDC的主要元件其中，整流器（Rectifier）------将交流电转换成直流电的换流器。逆变器（Inverter）------

2、将直流电转换成交流电的换流器。图1.2三相全波桥式换流电路原理图MNV1V3V5V4V6V2ABC单桥Graetz桥正极共阴极负极共阳极桥臂/阀臂/阀桥交流端上半桥/共阴极半桥下半桥/共阳极半桥晶闸管AM桥臂组成方式：晶闸管串联AM晶闸管（串）并联桥臂特点：均压均流电压：5.5~9kV电流：1.2~3.5kAR主电路TthyristorTvalve1~2TT晶闸管（Thyristor）特点：单向导电可控导通KAG导通的充要条件：正向电压>0控制电流脉冲可靠关断的充要条件：正向电流<0正向电压<0，且持续一段时

3、间R串联Tthyristor1~2作用:使HVDC系统建立自己的对地参考点换流变压器(ConverterTransformer)向换流器提供适当等级的不接地三相电压源设备特点:接线方式：Y0/Y,Y0/△，Y0/Y/△减小注入系统的谐波R主电路短路电抗大：15~20%噪声大TT作用:减小注入直流系统的谐波平波电抗器（SmoothingReactor）减小换相失败的几率R主电路参数:0.27~1.5H(架空线)12~200mH(电缆线)限制直流短路电流峰值防止轻载时直流电流间断TXd种类:交流滤波器，直流滤波器

4、滤波器（Filter）减小注入交、直流系统谐波的设备R主电路有源、无源滤波器无源滤波器:单调谐滤波器双调谐滤波器高通滤波器种类:无源类：电容器无功补偿设备（ReactivePowerCampensitor）R主电路有源类：（同步）调相机，SVC作用:提供换流器所需要的无功功率，减小换流器与系统的无功交换。换流器吸收无功功率：30~50%Pd(整流器)40~60%Pd(逆变器)种类:架空线路电缆线路直流线路（DCLine）R主电路交流断路器（Breaker）使HVDC完全退出运行TLine从交流系统Ⅰ向交流系统

5、Ⅱ输电时，换流站Ⅰ把交流系统Ⅰ送来的三相交流功率变换成直流功率。通过直流输电线路把直流功率输送到换流站Ⅱ，再由换流站Ⅱ将直流功率转换成交流功率，送入交流系统Ⅱ。这个过程称作HVDC。此时换流站Ⅰ为整流站，换流站Ⅱ为逆变站。二、HVDC的基本原理R主电路Id计算公式：整流站输送功率：逆变站接受的功率：直流线损：R主电路描述整流器工作方式的几个角度：=触发延迟角=叠弧角（换相角）=熄弧延迟角=+描述逆变器工作方式的几个角度：=触发超前角=-=熄弧超前角=-=叠弧角=-=-二、HVDC的基本原理换流方程整流侧逆变侧

6、二、HVDC的基本原理HVDC系统的控制一、直流系统的控制要求具有下列基本功能：1、减小由于交流系统电压的变化而引起的直流电流波动。2、限制最大直流电流，防止换流器受到过载损害；限制最小直流电流，避免电流间断而引起过电压。3、尽量减小逆变器发生换相失败的概率。4、适当地减小换流器所损耗的无功功率。1.5、正常运行时，直流电压保持在额定值水平，使得当输送给定功率时线路的功率损耗适当。二、基本控制方式整流器采用定电流控制和α限制控制逆变器采用恒定熄弧角（CEA）控制和电流控制直流输电系统中，由于换流器的非线性特性

7、，在交流系统和直流系统中将出现谐波电压和电流。而交直流系统间的谐波相互渗透、相互影响，使得谐波问题的研究变得异常复杂在一些理想化的假设条件下，换流站网侧的三相电流和直流侧电压中的谐波，其次数和特性比较规律，它们统称为特征谐波对于一个换流桥来说，在交流侧产生pn±1(p为脉波数，n为正整数)次特征谐波，而在直流侧产生pn次特征谐波。谐波及滤波器各种各样的不对称，如不等间隔的触发脉冲、母线电压不对称和相间换相电抗的不对称，将产生额外的谐波，即“非特征谐波”目前抑制谐波最广泛采用的方法是装设滤波器。近年来，随着电力

8、电子技术的发展，出现了新型谐波补偿装置——有源电力滤波器。这种滤波器即使在谐波频率迅速变化时，也能产生相应的补偿电流，并可根据需要对无功功率进行动态补偿。这是一种非常理想、很有前途的补偿装置。谐波及滤波器短路比与有效短路比无功问题与低有效短路比系统有关的问题交直流系统的相互作用换相失败：在换相电压反向（具有足够的去游离裕度）之前未能完成换相的故障换相失败不是由于阀的误操作引起的，而是外部条件引起的。