《直流换流站》PPT课件.ppt

,高压直流输电技术 主讲人 刘春艳,直流输电系统的构成及换流站主要设备 直流输电换流技术 直流输电运行方式 直流输电的特点及应用场合,第一部分直流输电系统的构成及换流站主要设备,一 直流输电系统的构成1.两端直流输电系统 单极系统 双极系统2.多端直流输电系统3.背靠背直流输电系统,二 换流站的主要设备 换流变压器 换流器 平波电抗器 交流滤波器 直流滤波器 无功补偿设备,避雷器 直流开关 控制保护装置 远动通信系统 直流测量设备 接地极及接地极线路,1.换流变压器：功能：电压配合、隔离、限流、抽头调节改善 运行性能。特点：谐波、阀侧绕组绝缘（ACDC）、自动 调抽头、多绕组等。类型：三相三线圈、三相双线圈、单相三线圈、单相双线圈。2.换流器（核心部分）（重点讲解学习）功能：换流、开关、与控制系统配合实现运行控制。特点：结构（四重阀、双重阀；户外式、户内式）、冷却方式、触发方式、试验等。类型：汞孤阀、晶闸管阀、光直接触发晶闸管阀、IGBT换流阀。,3.平波电抗器：功能：滤波、限流、防止电流断续、降低过电压、防止换相失败等。特点：电感值（0.31.0H）。类型：油浸式、干式。4.直流滤波器：功能：滤波。类型：无源和有源两种。5.交流滤波器：功能：滤波、无功补偿。类型：无源、连续可调。有源的正在研 究。,6.无功补偿设备：ACF、电容器、调相机、静补。7.避雷器：换流站的避雷器种类多、运行条件复杂。特点：续流为直流、通流能力强、正常运行时发热较严重、有时两端均不接地类型：曾采用碳化硅避雷器，现均采用氧化锌避雷器。8.直流开关：灭弧问题。目前只用于回路方式转换。,9.控制保护设备：功能：起动、停运、自动调节、运行性能 改进等。类型：微机控制。各公司所用硬件、软件不同。发展很快。10.远动通信：功能：传送两换流站之间的信息、换流站与调度以及其他所需信息。类型：电力线载波、微波、光纤通信。11.直流测量设备：直流CT、直流PT、微分CT等。,12.接地极及接地极线路功能：固定直流侧电位、长期通过运行电流、改变直流侧运行方式、提高运行可靠性等。特点：地下埋设物电腐蚀、中性点接地变压器的磁饱和等。,第二部分直流输电换流技术,一.换流技术与直流输电的关系,1.直流输电必须进行换流 2.直流输电换流技术的发展 汞弧阀换流 晶闸管阀换流 新型可关断器件的应用,二.直流输电换流技术,1.换流的基本概念 基本换流单元 6脉动换流单元 12脉动换流单元 换流阀（电力器件）与换流器（整流与逆变电路）换流阀的导通条件和关断条件 换流阀的单向导电性,2.6脉动整流器工作原理 如何将交流电变为直流电 整流器的工况 整流器的电压、电流波形3.6脉动逆变器工作原理 如何将直流电变为交流电 逆变器的工作条件 逆变器的电压、电流波形,请参讲义第二章整流电路及有源逆变电路,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。,4.换流原理中的电角度 触发角（、）换相角（）（）关断角（）（）导通角（）5.12脉动换流器 12脉动换流器的构成 12脉动换流器的特点,6.直流输电稳态计算常用公式 整流侧直流电压 Ud1N1（1.35U1cos3/X1Id）逆变侧直流电压 Ud2N2（1.35U2cos3/X2Id）Ud2N2（1.35U2cos3/X2Id）直流电流 Id（Ud1Ud2）/R,直流功率 Pd1Ud1 Id（整流侧）Pd2Ud2Id（逆变侧）换流器消耗的无功 Q1Pd1tg1（整流侧）Q2Pd2tg2（整流侧）换流器的功率因数 cos1coscos（1）2（整流器）cos2coscos（2）2（逆变器）,换流器的换相角1arccoscos（2X1Id）（2 U1）（整流器）2arccoscos（2X2Id）（2 U2）（逆变器）换流变压器视在功率 S1（/3）Ud01Id（整流侧）S2（/3）Ud02Id（逆变侧),7.换流器的外特性 无调节器的外特性 实际工程中有调节器的外特性,第三部分直流输电运行方式,1.运行接线方式 单极直流输电工程 双极直流输电工程2.全压和降压方式 全压运行方式 降压运行方式,3.功率正送与反送方式 功率正送方式 功率反送方式4.双极对称与不对称方式 双极对称方式 双极不对称方式 双极电压不对称 双极电流不对称 双极电压和电流均不对称,5.运行控制方式 定功率控制方式 定电流控制方式 无功功率控制方式 交流电压控制方式 6.直流输电系统的损耗 换流站的损耗（小于额定容量的1%）直流线路损耗（主要是电阻损耗）,第四部分直流输电的特点及应用场合,一 直流输电的特点,1 直流架空线路结构简单、造价低、损耗小、输送能力强；线路电容不起作用，沿线电压分布均匀，不需装设并联电抗器。2 直流电缆线路承受的电压高、输送容量大、造价低、损耗小、寿命长、且输送距离不受限制。3 直流输电无交流输电的稳定问题，有利于远距离大容量送电。,4 用直流输电实现电力系统非同步联网具有一系列的优点。5 利用直流输电的快速控制改善交流系统的运行性能。6 可方便地进行分期建设，有利于发挥投资效益。,7 利用大地为回路提高输电系统运行的灵活性和可靠性。8 直流输电换流站设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高。9 换流器运行中产生谐波，在换流站需装设交、直流滤波器。,10 换流器运行中消耗大量的无功，在换流站需装设无功补偿装置。11 利用大地为回路而引起的一些技术问题。如：接地极附近直流电流对地下金属埋设物的电腐蚀；地下直流电流通过中心点接地变压器使变压器饱和等。12 直流断路器由于没有电流过零点可利用，制造困难，使多端直流输电发展缓慢。,二 直流输电应用埸合,1 远距离大容量输电 2 电力系统联网 3 直流电缆送电 4 交流线路的增容改造 5 轻型（柔性）直流输电 6 特高压直流输电,特高压直流输电 1.特高压直流输电的现状,目前世界上已运行的直流输电工程最高电压为士600kV，尚无特高压直流输电工程运行。对于特高压直流工程，国外研究的结论是：士800kV的工程在技术上是可行的，士1000kV不经过很大努力进行研究是困难的，士1200kV若技术上没有重大突破是不可能的。,2.特高压直流输电接线方式 每极一组12脉动换流器 每极两组12脉动换流器串联 每极两组12脉动换流器并联,中国直流输电的发展 1.发展概况 2.已运行的直流输电工程 3.计划建设的直流输电工程,.,中国已运行的直流输电工程 工程名称 容量 电压 距离 投运时间（MW）（KV）（Km）（年）1.舟山 50-100 54 1987 2.葛洲坝-上海 1200 士500 1045 1989/19903.天生桥-广东 1800 士500 941 2000/20014 嵊泗 60 士50 66.2 20025.三峡-常州 3000 士500 860 2002/20036.三峡-广东 3000 士500 960 2003/20047.贵州-广东I 3000 士500 880 20048 灵宝背靠背 360 120/20059.三峡-上海 3000 士500 1047 200610.贵州-广东II 3000 士500 1194 200711.高岭背靠背 2*750 2*士125/2008 总计 19970 7047 2009年6月止,中国计划建设的直流输电工程 工程名称 功率 电压 距离 投运时间（MW）（kV）（km）（年）1.灵宝背靠背扩建 750 166.7/2009 2.宝鸡-德阳 3000 士500 560 2010 3.向家坝-奉贤特高压 6400 士800 2000 20104.云南-广东特高压1 5000 士800 1450 20105.呼伦贝尔-沈阳 3000 士500 920 20106.宁东-山东 3960 士660 1335 20117.三峡-上海II 3000 士500 1100 20118.高岭背靠背扩建 750*2 士125/20119.青海-西藏联网 1200 士500 1100 2012 总计 27810 8465,