HVDC总结与复习（华北电力）

nullHVDC总结与复习HVDC总结与复习null 第一部分 高压直流输电 第一章 高压直流输电基本概念 第二章 换流器工作原理 第三章 换流站谐波与无功补偿 第四章 高压直流输电的控制 第五章 高压直流输电的新技术及新发展HVDC系统的组成及工作原理HVDC系统的组成及工作原理组成主要设备及其作用优缺点类型换流器工作原理特征谐波无功补偿换流站控制第一章 主要内容第一章 主要内容第一章 高压直流输电基本概念 1.1 高压直流输电的发展 1.2 高压直流输电的组成及工作原理 1.3 高压直流输电的分类 1.4 高压直流输电的特点及适用场合HVDC系统的组成及工作原理HVDC系统的组成及工作原理两端直流输电系统及其分类两端直流输电系统及其分类由两侧换流站及直流输电线路组成的交-直-交变换的系统，称为两端直流输电系统。 类型：单极 双极 同极 背靠背一线一地制(单极大地回线、单极双导线并联大地回线)、两线制/单极金属回线 两线一地制/双极两端中性点接地、两线制/双极一端中性点接地、三线制/双极金属中线 同极 背靠背nullHVDC系统构成方式-两端类型：单极两端直流输电系统类型：单极两端直流输电系统类型：一线一地制(单极大地回线、单极双导线并联大地回线)、两线制/单极金属回线双极两端直流输电系统双极两端直流输电系统类型：两线一地制/双极两端中性点接地、两线制/双极一端中性点接地、三线制/双极金属中线 null双极系统：双极运行方式null双极系统：单极运行、大地回路方式null双极系统：单极运行、金属回路方式null双极系统：单极双线并联运行、大地回路方式两端HVDC系统的典型 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 两端HVDC系统的典型设计方案 双极双桥换流站的主要设备换流站的主要设备换流阀 换流变压器 平波电抗 交流开关设备 交流滤波器及无功补偿装置 直流开关设备 直流滤波器 控制与保护装置 远程通信系统 HVDC的优点HVDC的优点 技术上： 1.有利于改善交流系统的稳定性 2.线路故障时的自防护能力强 3.调节速度快，运行可靠 4.限制交流系统的短路容量 5.实现交流系统的非同步联网（输电） 6.同等电压等级下，输送更多的功率 可靠性： 直流输电与交流输电的可靠性相当 经济上： 1. 线路造价低 2. 运行损耗小 3. 特别适合电缆输电 高压直流输电的缺点高压直流输电的缺点1、换流站设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高； 2、换流器产生大量谐波； 3、换流器无功消耗量大; 4、直流断路器由于没有电流过零点可以利用，灭弧问题难 以解决，给制造带来困难。 5、换流器过载能力低； 6、在某些运行方式下，对地下（或海中）物体产生电磁干扰和电化学腐蚀。 nullHVDC的接地极问题 大地（海水）回路在HVDC中的普遍应用 接地极：故障的多发区 危险的电位梯度 电解腐蚀问题 磁场影响 ……第二章 主要内容第二章 主要内容第二章 换流器工作原理 2.1 单桥整流器工作原理 2.2 双桥整流器工作原理 2.3 单桥逆变器工作原理 2.4 双桥逆变器工作原理nullHVDC原理示意图双桥换流器换流器组成方式换流器组成方式 1个或多个单桥直流端串联、交流端并联构成。 单桥：三相桥式全控换流电路（三相6脉动换流电路）桥臂/阀臂/阀桥交流端单桥整流器的工作原理单桥整流器的工作原理单桥等效电路原理图HVDC系统电压波形（ 、 ）-单桥整流器电压波形（ 、 ）-单桥整流器α= 5°～ 57°粉红--uMO 蓝色--uNO 红色--ud＝uMN ,绿色--uv3 等效电路（单桥整流器） 等效电路（单桥整流器）外特性曲线（单桥整流器） 外特性曲线（单桥整流器） 单桥整流器的运行方式单桥整流器的运行方式 工况2-3 ---正常运行方式 工况3 ---非正常运行方式 工况3-4 ---故障运行方式 工况2-3： 在600的重复周期中，2个阀和3个阀轮流导通的运行方式。单桥逆变器的工作原理单桥逆变器的工作原理逆变器接入HVDC系统的方式单桥逆变器的运行方式单桥逆变器的运行方式 工况2-3 ---正常运行方式 工况3-4 ---故障运行方式 工况2-3： 在600的重复周期中，2个阀和3个阀轮流导通的运行方式。电压波形（ 、 ）-单桥逆变器-带电压波形（ 、 ）-单桥逆变器-带逆变运行的充要条件逆变运行的充要条件与交流系统相连---有源逆变； 与足够大的直流电源相连； 具有使α在 90° ~ 180° 范围内调节的控制能力。换相失败换相失败逆变器侧的熄弧阀在换相结束后重新导通的过程。 原因：γ过小，熄弧阀在换相结束后没有足够的时间恢复其正向阻断能力。 分类： 一次换相失败 连续两次换相失败对策：控制系统闭锁， HVDC系统短时停运。 一般，80%的一次换相失败不会发展为连续两次换相失败。电压、阀电流波形电压、阀电流波形电压波形（含一次换相失败）电压波形（含一次换相失败）阀电流波形（含一次换相失败）阀电流波形（含一次换相失败）电压波形比较（单桥R和I）电压波形比较（单桥R和I）电压波形比较（单桥R和I）电压波形比较（单桥R和I）α= 5°～ 57° ，β＝180°－α= 123°～ 175° 等效电路（单桥逆变器） 等效电路（单桥逆变器）外特性曲线（单桥逆变器）外特性曲线（单桥逆变器）null双桥换流器双桥换流器等效电路双桥换流器等效电路R 双桥换流器的运行方式双桥换流器的运行方式 工况4-5 ---正常运行方式 工况5 ---非正常运行方式 工况5-6 ---非正常运行方式 等等导通顺序:双桥换流器电压波形（理想情况）双桥换流器电压波形（理想情况）双桥换流器电压波形（正常方式）双桥换流器电压波形（正常方式）双桥换流器等效电路双桥换流器的外特性-整流器双桥换流器的外特性-整流器双桥整流器的外特性方程— 定α角的外特性方程：等值换相电阻/比换相压降：双桥换流器的外特性-逆变器双桥换流器的外特性-逆变器双桥逆变器的外特性方程第三章 主要内容第三章 主要内容第三章 换流站谐波抑制与无功补偿 3.1 换流器的特征谐波 3.2 换流器的非特征谐波 3.3 换流站谐波抑制 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 3.4 换流站无功补偿 谐波的危害谐波的危害 1. 使电机、电容器等设备由于附加损耗增加而过热，缩短寿命； 2. 产生谐波放大甚至谐振，危及设备安全； 3. 引起电机机械振动； 4. 对电信设备产生干扰； 5. 使保护、控制设备误动作； 6. 降低测量精度。换流变阀侧电流特征谐波的特性换流变阀侧电流特征谐波的特性换流器AC侧特征谐波的特性-正常工况换流器AC侧特征谐波的特性-正常工况 1、谐波次数 电流波形 单桥整流电压中特征谐波的特性单桥整流电压中特征谐波的特性 1、谐波次数 HVDC系统 2、谐波电压的数值 谐波电压有效值（ ）HVDC系统的谐波抑制措施HVDC系统的谐波抑制措施常用措施：1. 增加换流器的脉动（波）数； 2. 装设滤波器滤波器滤波器一、滤波器分类 按用途分类：交流滤波器、直流滤波器； 按连接方式分类：串联滤波器、并联滤波器； 按电源特性分类：有源滤波器、无源滤波器 按滤波的实现方式（按阻抗特性）分类： 单调谐滤波器、双调谐滤波器、 三调谐滤波器、高通滤波器二、滤波器的阻抗特性二、滤波器的阻抗特性 单调谐滤波器 单调谐滤波器的特点单调谐滤波器的特点 谐振阻抗最小 谐振角频率： 品质因素：第四章 主要内容第四章 主要内容第四章 高压直流输电的控制 4.1 控制系统的配置 4.2 基本控制原理 4.3 基本控制及其控制特性 4.4 改善HVDC控制特性的其他控制HVDC控制系统的配置HVDC控制系统的配置HVDC控制系统配置的特点HVDC控制系统配置的特点特点：分层控制站 控双极控制阀控系统控制极 控换流器控制单独控制基本控制原理基本控制原理HVDC等效电路：外特性方程：HVDC等效电路-2HVDC等效电路-2外特性方程：HVDC控制手段HVDC控制手段 触发脉冲相位控制：调节 换流变分接头控制：调节换流变分接头 HVDC控制手段： 两类控制手段比较 基本控制及其控制特性基本控制及其控制特性基本控制： 保证HVDC系统正常运行所必需的最低限度的控制。 包含：定触发角控制 定电流控制 启停控制 换流变分接头控制定熄弧角控制 定电压控制 潮流反转控制定触发角控制定触发角控制 控制特性方程：通常：定熄弧角控制定熄弧角控制 控制特性方程：通常：定（直流）电流控制定（直流）电流控制 控制特性方程：定电流控制的配合定电流控制的配合 两站均装定电流控制定电流控制的配合定电流控制的配合 两站均装定电流控制HVDC协调控制方式-1HVDC协调控制方式-1 协调控制方式-1整流站：定（直流）电流、定最小触发角 逆变站：定熄弧角、定（直流）电流协调控制方式-1的特点协调控制方式-1的特点 在协调控制方式-1下，HVDC系统的特性： 是静稳的； 逆变器发生换相失败的风险降低； 对于弱受端AC系统，可能导致母线电压不稳定 相对于HVDC系统而言，AC系统分为： 强（AC）系统：如葛上、天广、三常、三广、贵广等 弱（AC）系统：如舟山、嵊泗HVDC协调控制方式-2HVDC协调控制方式-2 协调控制方式-2整流站：定（直流）电流、定最小触发角 逆变站：定电压、定熄弧角、定（直流）电流协调控制方式-2的特点协调控制方式-2的特点 在协调控制方式-2下，HVDC系统的特性： 是静稳的； 逆变器发生“电压不稳定”的风险降低； 正常运行时逆变器吸收的无功功率较大； 轻载时逆变器吸收的无功功率很大，无功投资增加。 适用性：弱受端（AC）系统启停控制启停控制分类： 正常启动 正常停运 故障紧急停运 （故障后的）自动再启动 为减小启停过程产生的过电压和过电流，以及对两侧AC系统的冲击，正常启停按照一定步骤顺序进行。第五章 主要内容第五章 主要内容第五章 高压直流输电的新技术及新发展 5.1 特高压直流输电 5.2 强迫换相换流器 5.3 轻型直流输电 5.4 光直接触发晶闸管5.1.4 特高压直流输电5.1.4 特高压直流输电Ultra High Voltage Direct Current transmission --- UHVDC 指±800kV级高压直流输电系统，其系统组成形式与超高压直流输电(EHVDC)相同，但单桥个数、输送容量、电气一次设备的容量及绝缘水平等相差很大。一、UHVDC系统图一、UHVDC系统图5.2 轻型直流输电5.2 轻型直流输电名称: HVDC Light (ABB) HVDC plus (Siemens) 轻型直流输电(中国)；柔性直流输电 VSC-HVDC: HVDC based on Voltage Source Converter5.2 轻型直流输电5.2 轻型直流输电特点： 输送容量小（200～300MW以下）； 输送距离短；采用电压源型逆变器（由全控器件构成）采用PWM (Pulse Width Modulation )技术　轻型高压直流输电系统结构示意图　轻型高压直流输电系统结构示意图5.4 强迫换相换流器5.4 强迫换相换流器类型： 电容换相换流器（CCC） （不控型） 可控串联电容换相换流器（CSCC） （可控型）