基于换流器的高压直流输电起动暂态探讨

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1、基于换流器的高压直流输电起动暂态探讨（国网上海市电力公司检修公司上海201708）摘要：木文基于换流器结构，利用晶闸管导通特性，对高压直流输电起动暂态过程进行深入分析，并将分析情况与实际工程起动过程进行对比，结果完全吻合。木文能为研究和深入学习高压直流换流器工作原理提供参考依据。关键词：换流器；高压直流输电；起动；暂态高压直流输电工程在电力系统中己得到广泛的运用，主要是由于其具有远距离、大负荷输电损耗低、不增加电力系统短路容量、不存在交流系统稳定问题等优点。高压直流虽然被引进几十年了，但高压直流输电技术一些暂态过程尚未被分析出来。如高压直流输电起动过程，仅被描述成在触发角&alph

2、a;=90°（或大于90°）的条件下，先解锁逆变器，后解锁整流器；逆变侧的直流电压调节器（或关断角调节器）按起动过程中对直流电压变化规律的要求，逐步升高直流电压至运行的整定值，与此同时整流侧的电流调节器按起动过程中对直流电流变化规律的要求，逐步升高直流电流直至运行的整定值。上述高压直流输电起动过程描述无法让我们真正了解起动过程暂态电流电压的建立，木文基于换流器结构、换相电压波形、晶闸管导通特性等对高压直流输电起动的暂态过程进行分析，并将分析结果与实践工程进行对比，结果完全符合。一、换流器要实现直流输电必须将送端的交流电转换成直流电，称为整流，而受端乂必须将直流电变换

3、成交流电，称为逆变，它们统称为换流，实现换流的设备称为换流器，因此换流器是高压直流输电的核心器件。±500kV换流站一个极的换流器是1个12脉动换流阀，即2个6脉动换流器换流器串联组成，接在两个6脉动换流器上的交流侧电压相位相差30°,主要是由于12脉动换流器运行所产生的谐波成分少，从而简化滤波装置。由于12脉动换流器是由两个6脉动换流器串联而成，因此可用6脉动换流器来进行原理分析，6脉动整流器、逆变器连接的直流输电原理接线图如图1。二、高压直流输电起动过程分析0前，高压直流输电工程广泛采用晶闸管换流阀，苏导通条件是阳极对阴极为正电压和控制极对阴极加能量足够的

4、正向触发脉冲。加在VI、V2、V3、V4、V5、V6上的为三相交流电压如图4。2.1逆变器解锁前由于晶闸管并联的RC阻尼冋路、直流均压电阻存在，逆变器解锁前三相交流电接着三个等值负载，图3的m、n点为负载的中心点，理想情况下，m、n点电压为零。2.2逆变器解锁根据高压直流输电起动要求，逆变侧先解锁。换流阀作为逆变器运行，换流器α角的工作范围为90°<α<180°o图4中的Cl点为VI触发角计吋的零点，从此点算起，在90°〜180°之间发出触发脉冲，根据晶闸管通条件可知W与n点之间的电压为正向电压，即V2承受正向电压

5、，在得到触发脉冲后导通，忽略V2的压降，n点电压等于ew;V与m点之间电压为正向电压，即V3承受正向电压，在得到触发脉冲后导通，忽略V3的压降，m点电压约等于ev。由上述分析可以看出解锁起初m点电势比n点电势要高，即UNM电压为负电压。在整流器未解锁吋，下一吋刻V2与V4换相。V2与V4换相必须是ewu电压为正，触发V4才能导通。由图4可以看出C4点到下第二个C1点之间触发V4均能导通。在整流器解锁之前，逆变器上半桥换流阀按照V2向V4、V4向V6、V6向V2,下半桥换流阀按照V3向V5、V5向V1、V1向V3周而复始的进行换相，Unm电压维持为负电压，等待整流器解锁快速建立直流电

6、流。2.3整流器解锁换流阀作为整流器运行，换流器α角的工作范围为0°<α<90°o图4中的Cl点为VI触发角计时的零点，从此点算起，在O°〜90°之间发出触发脉冲，根据晶闸管通条件可知U与M点之间的电压为正向电压，即VI承受正向电压，在得到触发脉冲后导通，忽略VI的压降，M点电压等于eu;V与N点之间电压为正向电压，即V6承受正向电压，在得到触发脉冲后导通，忽略V6的压降，N点电压约等于ev。由上述分析可以看出整流器解锁后M点电势比N点电势要高，即UMN电压为正电压。由图3可知，UMN电压减去线路压降加到逆变器n和

7、m两端，而逆变器两端的电压Unm为负电压，因此直流电流将迅速建立起来，工程上一般设定为O.3pu，0的是防止直流电流断续。整流器解锁后，直流电流迅速建立后，逆变器为防止电流上升过快，电压调节起作用，调整触发角度，产生一个Unm为正的电压来抑制电流增长速度，即Unm电压在整流器解锁后将发生极性翻转，之后Unm将按照设定好电压斜率升高电压到整定值。整流器则根据逆变器的电压，按照设定好电流斜率升高直流电流到整定值。2.4与实际工程试验对比上述的高压直流输电起动暂态分析与实际