第三讲换流站主设备

减少电压波动
滤除谐波 提高系统的稳定极限值 抑制电压崩溃 减少电压/电流的不平衡

性能指标的比较
6 3
换流站布局
6.1概述
6.1概述
6.2 换流站主要布局
6.3 换流站平面布置图
检测换流站内设备（特别是换流器）和直流线路的故障、 并发出故障处理指令
1.14、高频阻塞装置
抑制换流器在换向过程中所引起的无线电干扰
2
晶闸管换流器
换流阀的主要类型及特点
汞弧阀：容易发生逆弧、熄弧的 故障，安装及维护复杂
晶闸管阀：不会发生逆弧，运行 可靠，维护简单，调节方便，造价 日趋降低
0.816 S 3Vd I d 1.047 Pd 1.35
换流变压器电抗值的选择 事故电流的幅值不会超过同一事故点三相短路电流幅值的 3 倍 2 E2 交流三相短路电流的幅值： Ik3 1.73 X C 2 E2 阳极电抗 最大事故电流： I kM 3I k 3 2 2 XC E 1 E 其中，换相电抗 X C＝X L X n X a 2 U k％ ＋ 2 La S 100 S k
晶闸管投切电 容器（TSC） 静止无功补 偿器（SVC） 现代无功 补偿装置
晶闸管控制电抗器 +固定电容（FC） 机械投切电容 （MSC）
静止同步补偿 器（STATCOM）
各种装置的混合 （TCR+FC，TCR+MSC等）
静态无功补偿


在负荷较为平稳的情况下，为达到降低线路损耗、调 节电压水平而采取的一种静态补偿方式。
单阀（Valve ） ：三个组件串联构成一个阀。
①晶闸管换流器

二重阀：两个阀串联构成一个二重阀。 四重阀：四个阀串联构成一个四重阀。
②晶闸管换流阀的基本结构
座装式
悬挂式
③晶闸管串并联数目的确定
电压设计系数: 电流设计系数:
元件的额定电压 元件串联数 VDF ＝ 阀的额定电压
⑤换流阀的触发系统
将低电位的触发信号转换成n个（n为换流阀中的晶闸管数） 信号，分别传送到处于高电位的晶闸管的门极回路，并在高电 位对触发信号进行放大和整形，使其可靠地触发晶闸管。 技术要求： 可靠性高 同期性好 具有足够绝缘强度 抗干扰能力强 触发脉冲形成回路耗能低
换流阀应用
变压器电抗 交流系统等值电抗
换流变压器的分接头调压
调节范围：±15%~20%
每档档距：
1%~2%
3.6 实例
3 4
平波电抗器
Ld
4.1.平波电抗器的主要参数的选择
4.2.平波电抗器型式
4.3.工程实例
西北－华中联网工程灵宝背靠背换流站用平波电抗器，由西 安西电变压器公司设计。标志着中国已独立掌握了世界尖端的 平波电抗器设计制造技术。这台平波电抗器长宽高分别为9.8、 6.5和5.6米，总重量达124吨。
对晶闸管元件的基本要求
耐压强度高 载流能力大
高肇直流输电工程的额定电压500kV，额定电流3000A
开通时间和电流上升率 di/dt 的限制 开通时间10~20μ s，电流上升率可达到100A/μ s

关断时间和电压上升率dV/dt的限制
关断时间200μ s，电压上升率可达到200V/μ s
①晶闸管换流器
晶闸管

晶闸管级（Thyristor Level）：由阻尼回路、分压回路、晶闸管控制单元 TCU和晶闸管组成。
①晶闸管换流器

阀段（Valve Section）：13个晶闸管级与2台（天广直流4台）阀电 抗器串联后，再与一只均压电容器并联构成一个阀段。
①晶闸管换流器

组件（Modular Unit）：两个阀段串联后构成一个阀组件。
换流阀应用
换流阀应用
换流阀应用
换流阀应用
换流阀应用
3
换流变压器
3.1 整体结构
3.2 换流变压器的功能
3.3 换流变压器的特点
3.4 换流变压器的接线
3.5 换流变压器的选择
换流变压器容量的选择
S 3E2 I 2 I 2 0.816 I d V 2Vd E2 d 0 1.35 1.35cos cos( )
1.7、断路器
直流断路器
振荡装置
1.8、阻尼器
阀阻尼器：阻尼阀关断时引起 的振荡，抑制相过电压
线路阻尼器：阻尼线路在异常 运行情况下发生的振荡
1.9、过电压保护器
保护站内设备免受雷击和操作过电压之害
1.10、电压互感器和电流互感器
1.11、接地电极与接地极线路
连接大地（或海水）回路、固定换流站直流侧的对地电位
5 3
无功补偿装置
分类

静态和动态无功补偿装置 串联补偿和并联补偿装置 传统和现代无功补偿装置 运动和静止无功补偿装置 有源和无源无功补偿装置 高压和低压无功补偿装置
并联无功补偿装置的分类
并联电容器
早期无功 补偿装置
并联电抗器
静止调相机 无功补偿 装置
晶闸管投切电 抗器（TCR）
元件的额定电流 元件并联数 3 CDF＝ 阀的额定电流
VDF：葛上5.7*240/250＝2.736；贵广8.0*156/250=2.496 CDF：贵广3600*1*3/3000=3.6。
④换流阀的阻尼和均压回路
RC阻尼电路：动态均压、在晶闸管关断时阻尼振荡以及为 晶闸管电子设备提供电源。 直流均压电阻：稳态均压以及为晶闸管提供监控和保护触发 信号。 阀电抗器：在陡波冲击条件下减轻晶闸管所承受的电压；限 制晶闸管的开通电流；以及改善阀内的电压分布。 均压电容：在陡波冲击下改善阀内的电压分布，使晶闸管等 元件不受损坏。
一般都是很大规模。例如，高肇直流工程的接地电极是直 径达到700m的圆环形。 接地极线路 天广直流接地极线路工程，线路总长14.812km 高肇直流接地极线路工程，贵州侧53.4km，广东侧70km
1.12、调节装置
自动控制换流器的触发相位，调节直流线路的电压、电流 和功率
1.13、继电保护装置
1.2、换流器
整流：将交流电力 变换成直流电力 逆变：将直流电力 变换成交流电力
1.3、换流变压器
单相三绕组 单相双绕组
角形套管
星形套管
1.4、平波电抗器
干式 油浸式
1.5、滤波器
滤波并提供一部分无功 直流滤波器 交流滤波器
1.6、无功补偿装置
提供无功功率 电压调节 提高电压稳定性 分类： 电力电容器 同步调相机 静止无功补偿器
高压直流输电系统
High Voltage Direct Current System
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华南理工大学电力学院
2015 年3 月
第三章 换流站及其主设备
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换流站设备概述 晶闸管换流器 换流变压器 平波电抗器 无功补偿装置
6 3
换流站的布局
1
换流站设备概述
1.1、换流站一个极的主接线
包括并联电容器组和并联电抗器组。 并联电容器：补偿感性无功和提供电压支持，具有价 格低廉、安装灵活、操作简单、功率损耗小、运行稳 定、维护方便等优点。
动态无功补偿
指阻抗可调、补偿容量能 快速实时跟踪负荷或系统 的无功功率变化而变化的 一种无功补偿方式。 输出能自动响应并实时跟 踪给定的控制目标。 改善功率因数 改善电压调整