第三讲换流站主设备
换流站的主要设备及作用 -回复
换流站的主要设备及作用-回复换流站是电力系统中的重要组成部分，主要用于改变交流电与直流电之间的相互转换。
在现代电力系统中，换流站具有关键的作用，能够帮助电力系统灵活运行，并提供可靠的电力传输和分配。
本文将详细介绍换流站的主要设备及其作用。
一、换流站的基本概念换流站是指用于交流电变为直流电或直流电变为交流电的场所，具有电力系统中重要的功能。
根据系统需要，换流站可以发挥不同的作用，如电网互联、电力输送、电能调节等。
在不同类型的电力系统中，换流站的配置和设备也有所不同，但其基本原理和工作机制是相似的。
二、主要设备及其作用1. 变压器变压器是换流站中的关键设备之一，用于将高压交流电转换为适用于换流站的低压电源。
变压器通过变换磁场和电压比例来实现电能的转换。
在换流站中，变压器起着调节电压和功率分配的作用，确保交流电能有效地进入换流设备。
2. 整流器整流器是将交流电转换为直流电的设备。
它由一组可控硅器件组成，能够通过控制开关角度来改变电流的方向和大小。
整流器的主要作用是将来自变压器或电力系统的交流电转换为直流电，并将其输出到直流侧的功率电网。
3. 逆变器逆变器是将直流电转换为交流电的设备。
它由一组可控硅器件和晶闸管组成，通过控制开关角度和频率来改变电流的方向和大小。
逆变器的主要作用是将直流电源转换为适用于交流电网的电源，并实现功率传输、储备和其他功能。
4. 互感器互感器在换流站中扮演着重要的角色，用于测量电流和电压等参数。
互感器能够将高电压或大电流的系统参数转换为适合测量和控制的低电压或小电流。
通过互感器的测量和反馈，系统能够实时监控和控制电力系统的运行状态。
5. 控制系统换流站的控制系统是整个设备的核心，负责监测、控制和保护换流站的运行。
控制系统配备了各种传感器、计算机和通讯设备，能够实时获取系统参数，并将其用于控制设备的运行。
通过控制系统，运营人员可以实时掌握换流站的运行状态，并进行远程监控和调度。
6. 调度设备调度设备是用于调度和管理电力系统的设备，包括调度计算机、自动化控制系统和通讯设备等。
换流站的工作原理
换流站的工作原理标题：换流站的工作原理引言概述：换流站是电力系统中重要的设备，其作用是将交流电转换为直流电或者直流电转换为交流电。
换流站的工作原理涉及到电力系统的稳定运行和电能转换，下面将详细介绍换流站的工作原理。
一、换流站的组成结构1.1 主变压器：主要用于将高压交流电转换为适合换流器的电压。
1.2 换流器：用于实现交流电到直流电的转换或者直流电到交流电的转换。
1.3 控制系统：用于监控和控制换流站的运行状态，保证电力系统的稳定运行。
二、换流器的工作原理2.1 半导体器件：换流器中常用的半导体器件有晶闸管、二极管等，通过控制这些器件的导通和截止实现电能的转换。
2.2 逆变器和整流器：逆变器将直流电转换为交流电，整流器将交流电转换为直流电。
2.3 脉冲宽度调制技术：通过调节脉冲的宽度和频率来控制半导体器件的导通和截止，实现电能的精确转换。
三、换流站的运行控制3.1 电压控制：通过控制主变压器的变比和换流器的工作状态来实现电压的稳定。
3.2 频率控制：根据电力系统的需求调节逆变器和整流器的频率，保证电能的正常转换。
3.3 故障保护：控制系统实时监测换流站的运行状态，一旦发现故障即将采取保护措施，避免事故发生。
四、换流站的应用领域4.1 高压直流输电：换流站在高压直流输电系统中起到关键作用，实现长距离电能输送。
4.2 风电、光伏并网系统：换流站将风电和光伏发电的直流电转换为交流电并接入电网。
4.3 工业电力系统：换流站在工业电力系统中用于电能转换和负载控制，提高电力系统的效率。
五、换流站的发展趋势5.1 高效节能：换流站的设计将趋向于高效节能，减少能源损耗。
5.2 智能化控制：控制系统将更加智能化，实现远程监控和自动化运行。
5.3 多功能集成：未来的换流站将具备更多功能，如功率调节、谐波滤波等，提高电力系统的稳定性和可靠性。
总结：换流站作为电力系统中的重要设备，其工作原理涉及到电能转换和系统稳定运行。
换流变电站设备介绍
四、高压直流 隔离开关
实物图
实物图
1.功用
直流隔离开关在分位置时，触头间有符合 要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合位置 能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内 条件下的电流的开关设备。
五、避雷器
实物图
实物图
1.作用
）
实物图（一）
实物图（二）
1.简介
GIS是气体绝缘全封闭组合电器的英文简 由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避 母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或 部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一 的SF6绝缘气体，故也称SF6全封闭组合电器。
2.应用及优点
GIS不仅在高压、超高压领域被广泛应用， 特高压领域也被使用。与常规敞开式换流站相 的优点在于结构紧凑、占地面积小、可靠性高 活、安装方便、安全性强、环境适应能力强， 量很小。
换流阀由晶闸管、阻尼电容、均压电容 阻、均压电阻、饱和电抗器、晶闸管控制单 件组成。其中，晶闸管是换流阀的核心部件 了换流阀的通流能力，通过将多个晶闸管元 得到希望的系统电压。
晶闸管散热所需的水冷散热器，既要给 热，又要充当结构件承压，还需导电和终身 严格的质量要求使得这种水冷散热器成为了 行业内水冷散热器的顶级产品。
三、高压直流 断路器
实物图
1.原理图
2.分类及特点
无源型叠加振荡电流方式：利用电弧电压随电流增大而 线性负电阻效应，在与电弧间隙并联的LC回路中产生自激振 弧电流叠加上增幅振荡电流，在总电流过零时实现遮断。
有源型叠加振荡电流方式：由外部电源先向振荡回路的 ，然后电容C通过电感L向断路器的电弧间隙放电，产生振荡 在原电弧电流之上，并强迫电流过零。这种方式容易产生足 振荡电流，开断的成功率较高。
换流站及其主要设备3
开通（门极触发）： 注入触发电流使晶体管的发 射极电流增大以致 1+2趋近于 1 的话，流过晶闸管
的电流IA（阳极电流）将趋近于无穷大，实现饱和导 通。IA实际由外电路决定。
三峡大学电气信息学院电气 工程系
1.3.1
晶闸管的结构与工作原理
其他几种可能导通的情况： 阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应 阳极电压上升率du/dt过高 结温较高 光直接照射硅片，即光触发 光触发可以保证控制电路与主电路之间的良好绝 缘而应用于高压电力设备中之外，其它都因不易 控制而难以应用于实践，称为光控晶闸管（Light Triggered Thyristor——LTT） 只有门极触发（包括光触发）是最精确、迅速而可 靠的控制手段
图1-7 晶闸管的双晶体管模型及其工作原理
a) 双晶体管模型 b) 工作原理
Ic1=1 IA + ICBO1 Ic2=2 IK + ICBO2
（1-1） （1-2）
三峡大学电气信息学院电气 工程系
1.3.1
3）
晶闸管的结构与工作原理
IK=IA+IG
IA=Ic1+Ic2
（1（1-
4）
换流站及其主要设备PPT课件
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二、换流站主接线
５）接地极
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直流线路与接地极线路同塔架设
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二、换流站主接线
６）直流输电线 可以是架空线，也可以是电缆。除了导体数和
间距的要求有差异外，直流线路与交流线路十 分相似。
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二、换流站主接线
７）交流断路器 为了排除变压器故障和使直流联络线停运，在
换流站及其 主要设备
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一、概述
换流站的主要设备有： ① 阀厅 ② 控制楼 ③ 换流变压器 ④ 交流开关场 ⑤ 滤波器 ⑥ 无功补偿设备 ⑦ 接地极 ⑧ 辅助设备 ⑨ 站用电系统
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二、换流站主接线
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二、换流站主接线
１）换流器 它们完成交－直流和直一交流转换，由阀桥和
有抽头切换器的变压器构成 。
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二、换流站主接线
２）直流平波电抗器 这些大电抗器具有高达1H 的电感，在每个换
流站与每极串联。 作用
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二、换流站主接线
３）谐波滤波器 换流器在交流和直流两侧均产生谐波电压和谐
波电流。 作用：滤波
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二、换流站主接线
４）无功功率支持 换流器内部要吸收无功功率，稳态条件下，所
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我国高压直流输电的发展历史
1、葛洲坝一南桥直流输电工程（简称葛一南 直流工程）
1982 年开始对葛洲坝水电站向华东送电进行 可行性研究，由于直流输电在远距离输电和联 网方面的优点，最终选择了直流输电方案。该 工程既解决了葛洲坝电站向华东上海地区的送 电问题，又实现了华中与华东两大电网的非同 期联网，它具有输电和联网的双重性质。
换流站的工作原理
换流站的工作原理换流站是电力系统中的重要设备，用于将交流电转换为直流电或者将直流电转换为交流电。
它在电力系统中起到了关键的作用，可以实现不同电压、频率和相数之间的能量传输和互连。
下面将详细介绍换流站的工作原理。
一、换流站的基本组成换流站主要由变压器、整流器、逆变器、滤波器和控制系统等组成。
1. 变压器：变压器用于将电力系统中的交流电转换为适合整流器或者逆变器工作的电压等级。
2. 整流器：整流器将交流电转换为直流电，常用的整流器有整流变压器和整流阀。
3. 逆变器：逆变器将直流电转换为交流电，常用的逆变器有逆变变压器和逆变阀。
4. 滤波器：滤波器用于去除直流电中的谐波和杂波，保证输出的交流电质量。
5. 控制系统：控制系统对整个换流站进行监测和控制，确保其正常运行和保护。
二、换流站的工作原理可以分为两种情况：交流到直流转换和直流到交流转换。
1. 交流到直流转换当交流电需要转换为直流电时，换流站的工作原理如下：（1）交流输入：电力系统中的交流电经过变压器降压后输入到整流器。
（2）整流器工作：整流器将输入的交流电转换为直流电。
整流器通常由整流变压器和整流阀组成，整流变压器将交流电降压到适合整流阀工作的电压等级，整流阀则将交流电转换为直流电。
（3）滤波器：直流电经过滤波器去除谐波和杂波，保证输出的直流电质量。
（4）直流输出：滤波后的直流电输出到电力系统中，供给直流负载使用。
2. 直流到交流转换当直流电需要转换为交流电时，换流站的工作原理如下：（1）直流输入：直流电输入到逆变器。
（2）逆变器工作：逆变器将输入的直流电转换为交流电。
逆变器通常由逆变变压器和逆变阀组成，逆变变压器将直流电升压到适合逆变阀工作的电压等级，逆变阀则将直流电转换为交流电。
（3）滤波器：交流电经过滤波器去除谐波和杂波，保证输出的交流电质量。
（4）交流输出：滤波后的交流电输出到电力系统中，供给交流负载使用。
三、换流站的应用换流站的应用非常广泛，主要用于以下领域：1. 跨国电力互联：由于不同国家或者地区的电力系统可能采用不同的电压、频率和相数，需要通过换流站进行电力互联和能量传输。
换流站的工作原理
换流站的工作原理换流站是电力系统中的重要设备，用于将交流电转换为直流电或将直流电转换为交流电。
它在电力输送、电能调度和电力质量控制等方面起着关键作用。
下面我们将详细介绍换流站的工作原理。
一、换流站的基本组成换流站主要由变压器、整流器、逆变器、滤波器和控制系统等组成。
1. 变压器：变压器用于将高压交流电转换为适合整流或逆变的电压，或将逆变得到的直流电转换为输送电网所需的电压。
2. 整流器：整流器将交流电转换为直流电。
常见的整流器有单相桥式整流器和三相桥式整流器。
3. 逆变器：逆变器将直流电转换为交流电。
逆变器可以实现不同电压、频率和相数的交流电输出。
4. 滤波器：滤波器用于去除整流或逆变过程中产生的谐波和干扰，提高电力质量。
5. 控制系统：控制系统对换流站的运行进行监测和控制，包括电压、电流、频率的调节和保护功能等。
二、换流站的工作原理换流站的工作原理可以分为两个过程：整流和逆变。
1. 整流过程：在整流过程中，交流电经过变压器降压后，进入整流器。
整流器将交流电转换为直流电，并通过滤波器去除谐波和干扰，得到平滑的直流电输出。
整流过程中，控制系统会监测电压、电流和频率等参数，并进行调节和保护。
2. 逆变过程：在逆变过程中，直流电经过逆变器转换为交流电。
逆变器可以根据需要输出不同电压、频率和相数的交流电。
逆变过程中，同样需要滤波器对输出的交流电进行滤波，以提高电力质量。
控制系统会对逆变过程进行监测和控制，确保输出的交流电符合要求。
三、换流站的应用领域换流站广泛应用于电力系统中，主要用于以下几个方面：1. 长距离输电：换流站可以将交流电转换为直流电进行长距离输电，减少输电损耗。
2. 电力互联：不同地区的电力系统可能使用不同的电压、频率和相数，通过换流站可以实现不同电力系统之间的互联。
3. 电能调度：换流站可以根据电力需求进行电能调度，实现电力的灵活分配和优化利用。
4. 电力质量控制：换流站可以对电力质量进行控制，包括调节电压、电流和频率等，以保证供电质量的稳定和可靠。
变电(换流)站结构及主接线简介
电流互感器的种类和型式
➢ 按安装地点分：户内式和户外式。
➢ 按安装方式分：穿墙式、支持式、装入式等。
➢ 当一次电流较小（在400A及以下）时，宜优先采用一次 绕组多匝式，以提高准确度；
➢ 当采用弱电控制系统或配电装置（例如超高压配电装置 ）距离控制室较远时，二次额定电流应尽量采用1A （以 减小电缆截面，提高带二次负荷能力及准确级）。
➢ 强电控制系统二次额定电流用5A。
电磁式电压互感器分类
➢ 按安装地点分：屋内式和屋外式；
➢ 按相数分为单相和三相式，只有20kV以下才有 三相式；
➢ 按绝缘分为浇注式和油浸式，浇注式用于3一 35kV，油浸式主要用于110KV及以上的电压互 感器。
➢ 油浸式电压互感器按其结构可分为普通式和串 级式。
高压断路器种类按其灭弧介质的不同，可分为：油断路 器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6 断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等。
第三 隔离开关
隔离开关的用途
➢ 隔离电压，保证检修工作的安全。 ➢ 配合断路器进行倒闸操作。 ➢ 用来切合小电流电路。
隔离开关的分类 ➢ 按安装地点划分：户内式和户外式。
➢ 没有母线，因而不存在因母线故障所产生的影响；任一回 路故障时，只跳开与它相连接的2台断路器，不会影响其他 回路的正常工作；
➢ 操作方便，所有隔离开关，只用于检修时隔离电源，不作 操作之用，不会发生带负荷断开隔离开关的事故。
多角形接线的缺点
➢ 检修任何一台断路器时，多角形就开环运行，如果此时出 现故障，又有断路器自动跳开，将使供电造成紊乱；
第二 断路器
高压断路器(或称高压开关)是发电厂、变电所主要的电 力控制设备,具有灭弧特性,当系统正常运行时,它能切断和 接通线路以及各种电气设备的空载和负载电流;当系统发生 故障时，它和继电保护配合,能迅速切断故障电流,以防止扩 大事故范围。因此,高压断路器工作的好坏,直接影响到电力 系统的安全运行。
换流站的主要设备及作用
换流站的主要设备及作用换流站是电力系统中的重要设备，其作用是将不同电压等级的电力互相转换，实现不同电网之间的互联互通。
换流站由一系列主要设备组成，下面将逐一介绍这些设备及其作用。
第一，换流变压器。
换流变压器是换流站的核心设备，其作用是将交流电转换为直流电或将直流电转换为交流电。
换流变压器由高压侧和低压侧组成，通过变压器的变换作用，可实现电网之间的电力传输。
第二，换流阀。
换流阀是换流站的关键设备，其作用是将交流电转换为直流电或将直流电转换为交流电。
换流阀通常由电子器件组成，如晶闸管等，通过逆变或整流操作实现电力的互相转换。
第三，滤波器。
滤波器是换流站中的重要设备，其作用是去除换流变压器中产生的谐波及其他杂频干扰，保证电网的稳定运行。
滤波器通常采用电容器或电感器等元器件组成，可有效滤除电力系统中的杂波。
第四，控制系统。
控制系统是换流站的核心控制设备，其作用是监测和控制换流站各个设备的运行情况，保证换流站的正常运行。
控制系统通常由计算机、传感器、执行器等组成，可以实现对换流变压器、换流阀等设备的在线监测和远程控制。
除了以上主要设备外，换流站还包括辅助设备，如冷却系统、保护系统、通信系统等。
冷却系统用于保持换流站设备的正常工作温度，通常采用冷却水或冷却风进行散热。
保护系统用于保护换流站设备免受过电压、过电流等异常情况的损害。
通信系统用于与其他电力系统进行实时通信，保证电力传输的及时性和可靠性。
综上所述，换流站的主要设备包括换流变压器、换流阀、滤波器和控制系统等。
这些设备通过互相配合，实现电力系统之间的电能互联互通，保证电力系统的稳定运行。
同时，换流站还包括冷却系统、保护系统和通信系统等辅助设备，通过提供冷却、保护和通信功能，确保换流站的安全运行和可靠性。
换流站设备介绍
换流站设备介绍换流站设备主要包括换流变压器、整流器、逆变器等组成。
换流变压器是换流站设备的核心部件，它能够实现高压交流到直流的转换，同时还能实现直流到低压交流的转换，为电力系统的运行提供了灵活性。
整流器和逆变器则负责将交流电转换为直流电和将直流电转换为交流电，从而实现不同电网之间的能量转移和传输。
在实际的电力系统运行中，换流站设备还需要配备控制系统和保护系统，以确保设备的安全稳定运行。
控制系统可以实现对换流站设备的远程监控和操作，保证设备在各种工况下的正常运行。
保护系统则可以对设备的过载、短路等故障进行快速的切除，避免设备损坏和对电力系统的影响。
总的来说，换流站设备在电力系统中扮演着重要的角色，它不仅可以提高电力系统的灵活性和稳定性，还可以为不同电网之间的能量交换提供技术支持。
随着电力系统的发展和电力市场的改革，换流站设备的性能要求也越来越高，对设备的可靠性和运行效率提出了更高的要求。
因此，研发和应用先进的换流站设备技术，将会是电力系统发展的一个重要方向。
换流站设备是电力系统中非常重要的设备，它能够实现不同电压等级和频率的电力系统之间的能量转换和传输，是实现电力系统互联互通的关键设备。
在现代电力系统中，随着电力市场的改革和电力系统的发展，换流站设备的重要性日益凸显，其设计和配置将直接影响到电力系统的运行质量和安全稳定性。
常见的换流站设备主要包括换流变压器、整流器、逆变器、控制系统和保护系统等部分。
换流变压器是换流站设备的核心部件，它通过高压侧和低压侧之间的绝缘隔离实现直流侧和交流侧的能量转换，起到了电力系统中交直流互相转换的关键作用。
整流器和逆变器则分别用于将交流电转换为直流电和将直流电转换为交流电，实现了不同电源之间的能量传输和互联互通。
控制系统则负责对换流站设备进行监测和控制，可以调节设备的运行参数以适应不同的工作条件，而保护系统则是在设备发生故障时能够迅速切除故障部分，保证设备和电力系统的安全运行。
换流站设备介绍(PPT111页)
换流站设备介绍
换流站设备介绍(PPT111页)
前言
换流站的标准定义
换流站是指在高压直流输电系统中，为了完成 将交流电变换为直流电或者将直流电变换为交流 电的转换，并达到电力系统对于安全稳定及电能 质量的要求而建立的站点。
换流站的优点
(1) 输送相同功率时，线路造价低 (2) 线路有功损耗小 (3) 适宜于海下输电 (4)能限制系统的短路电流 (5) 调节速度快，运行可靠
2.组成
换流阀由晶闸管、阻尼电容、均压电容、阻尼电 阻、均压电阻、饱和电抗器、晶闸管控制单元等零部 件组成。其中，晶闸管是换流阀的核心部件，它决定 了换流阀的通流能力，通过将多个晶闸管元件串联可 得到希望的系统电压。
晶闸管散热所需的水冷散热器，既要给晶闸管散 热，又要充当结构件承压，还需导电和终身质保，其 严格的质量要求使得这种水冷散热器成为了电力电子 行业内水冷散热器的顶级产品。
2.特点
在整流换流器中换流变压器为换流设备提供交流 电能，换流器将交流电能转换为直流电能并通过直流 输电线路传输；在逆变换流器中换流变压器接受逆变 换流器将直流电能转换为交流的电能，并将其输送到 其它交流供电网路中 。
3.作用
1、传送电力； 2、把交流系统电压变换到换流器所需的换相电压； 3、利用变压器绕组的不同接法，为串接的两个换流器提供两组幅值相等、相位相差 30°(基波电角度)的三相对称的换相电压以实现脉动换流； 4、将直流部分与交流系统相互绝缘隔离，以免交流系统中性点接地和直流部分中性 点接地造成直接短接，使得换相无法进行； 5、换流变压器的漏抗可起到限制故障电流的作用； 6、对沿着交流线路侵入到换流站的雷电冲击过电压波起缓冲抑制的作用。
实物图（二）
换流站
（6）调节速度快，运行可靠：直流输电通过晶闸管换流器能够方便、快速地调节有功功率和实现潮流翻转。
主要设备
（3）适宜于海下输电：在有色金属和绝缘材料相同的条件下，直流时的允许工作电压比在交流下约高3倍。 2根心线的直流电缆线路输送的功率Pd比3根心线的交流电缆线路输送的功率Pa大得多。运行中，没有磁感应损耗， 用于直流时，则基本上只有心线的电阻损耗，而且绝缘的老化也慢得多，使用寿命相应也较长。
（4）系统的稳定性问题：在交流输电系统中，所有连接在电力系统的同步发电机必须保持同步运行。如果采 用直流线路连接两个交流系统，由于直流线路没有电抗，所以不存在上述的稳定问题，也就是说直流输电不受输 电距离的限制。
对于电力设备等噪声源来说，控制其噪声有两个方面：一是改进内部结构，提高其结构精度，通过合理的优 化方法改善内部阻尼，以降低声源的噪声发射功率；二是通过对吸声、隔声、干涉、减振等方式的应用，实现从 传播路径中控制声源的噪声辐射的目的。
通常来说，通过结构改进从声源处降低发声是最根本有效的措施，但是对于已有成熟设备通常存在改进技术 难度较大的问题，且对于已经投运的设备来说，更多的是采用第二类噪声控制方式，即在噪声传播过程中降低传 达到受声点的声功率。从控制噪声传播途径的角度考虑，最常用的方法是吸声以及隔声技术。吸声技术主要采用 吸声材料将噪声传播中的声能转换为热能等其他能量消耗掉，以降低传播到受声点的声能。常见的吸声材料有多 孔性吸声材料和微穿孔共振吸声结构等。隔声技术是利用隔声板等结构阻挡声音的传播，使透过的声能大大减小， 常见的隔声措施有隔墙、隔声罩、声屏障等。此外，还有主动消声技术，即通过声波相消干涉原理，在特定位置 产生与噪声源的声波大小相等、相位相反的抗噪声源，使二者相互抵消，从而达到降低噪声的目的，因其控制要 求较高，在大面积复杂声源的控制上还有较大困难。
换流站的工作原理
换流站的工作原理换流站是电力系统中的重要组成部分，主要用于实现直流与交流电网之间的能量转换和互联。
其工作原理主要涉及将输入的交流电转换为直流电或将输入的直流电转换为交流电。
换流站通常由变压器、整流器和逆变器等组成，下面将分别介绍其工作原理：1.变压器：变压器是换流站中最常见的设备，用于实现交流电的变换和降压升压。
其工作原理是利用电磁感应定律，通过将输入的交流电与高低压绕组相互感应，实现电压的变换。
变压器通过调整绕组的匝数比例，可以将高压交流电转变为低压交流电或将低压交流电升压为高压交流电。
2.整流器：整流器是将交流电转换为直流电的关键设备。
换流站中常用的整流器为可控整流器（如两脉冲整流器、三脉冲整流器、六脉冲整流器和多脉冲整流器）。
整流器利用可控硅等器件实现交流电的整流，即将交流电的正半周或负半周转换为直流电，并通过滤波电路消除其脉动成分，得到平滑的直流电输出。
3.逆变器：逆变器是将直流电转换为交流电的设备。
在换流站中，逆变器一般采用可控晶闸管等元件，通过将直流电按照一定频率开关，实现直流电到交流电的转变。
逆变器的工作原理是根据输入的直流电信号，通过逆变调制技术控制晶闸管的开关动作，使其按照一定频率产生一系列脉冲，经过滤波和滤谐等处理后，得到纯正弦波形的交流电输出。
除了这些主要设备，换流站还涉及到与电力系统的其他部分的连接和调节控制等方面。
例如，换流站需要与直流线路或无功补偿装置等其他系统进行连接，通过调整控制设备工作状态和参数，实现对换流过程的监控和调整。
总的来说，换流站的工作原理是利用变压器、整流器和逆变器等设备，将输入的交流电转换为直流电或将输入的直流电转换为交流电。
通过调节这些设备的工作状态和参数，实现对能量转换和互联的控制和调节。
换流站的功能在电力系统中十分重要，可以提高能源的利用效率，并实现不同电网之间的互联与交流。
换流站的工作原理
换流站的工作原理换流站是电力系统中的重要设备，用于将交流电转换为直流电或者将直流电转换为交流电。
它在电力系统中起到了连接不同电压等级的电网、实现能量传输和电力调度的关键作用。
本文将详细介绍换流站的工作原理。
一、换流站的基本结构换流站主要由变压器、整流器、逆变器、滤波器、控制系统等组成。
1. 变压器：变压器用于将电力系统中的交流电压变换为适合整流器工作的电压。
它通常由高压侧和低压侧绕组组成，通过磁耦合将电能从高压侧传输到低压侧。
2. 整流器：整流器用于将交流电转换为直流电。
它通常采用可控硅器件，通过控制可控硅的导通角度来控制整流电压和电流的大小。
3. 逆变器：逆变器用于将直流电转换为交流电。
它通常采用可控硅或者晶闸管等器件，通过控制器控制开关的开关时间和频率，将直流电转换为交流电。
4. 滤波器：滤波器用于去除整流器和逆变器输出中的谐波和高频噪声，保证电流和电压的纯直流或者纯交流特性。
5. 控制系统：控制系统用于监测和控制换流站的运行状态。
它通常由计算机、传感器、执行器等组成，能够实时获取换流站各部份的电流、电压、温度等参数，并根据预设的控制策略进行调节和保护。
二、换流站的工作原理可以分为两个过程：交流到直流的整流过程和直流到交流的逆变过程。
1. 整流过程：当交流电进入换流站时，首先经过变压器降压，将高压交流电转换为低压交流电。
然后，低压交流电进入整流器，整流器控制可控硅的导通角度，使得交流电在整流器中经过整流，变为直流电。
整流后的直流电进入滤波器，滤波器去除直流电中的谐波和高频噪声，得到纯净的直流电。
2. 逆变过程：当需要将直流电转换为交流电时，直流电首先进入逆变器。
逆变器通过控制器控制开关的开关时间和频率，将直流电转换为交流电。
逆变后的交流电进入滤波器，滤波器去除交流电中的谐波和高频噪声，得到纯净的交流电。
最后，交流电经过变压器升压，将低压交流电转换为高压交流电，输出到电力系统中。
三、换流站的应用换流站广泛应用于电力系统中，主要用于以下几个方面：1. 跨越不同电压等级的电网连接：换流站能够将不同电压等级的电网连接起来，实现能量传输和电力调度。
换流站的工作原理
要明白换流站中交流滤波器的作用，我们首先得知道换流站的作用和原理。
换流站是高压直流输电的一种特殊方式，将高压直流输电的整流站和逆变站合并在一个换流站内，在同一处完成将换流站交流变直流，再由直流变交流的换流过程，其整流和逆变的结构、交流侧的设施与高压直流输电完全一样，具有常规高压直流输电的最基本的优点，可实现异步联网，较好地实现不同交流电压的电网互联。
换流站的主要设备有：换流阀、换流变压器、控制调节系统、保护系统、平波电抗器、交流滤波器、直流滤波器、避雷器等。
通过这里，我们就可以明白了。
在换流站的交流变直流的环节，是需要加直流滤波器了，也就是保证了滤除直流电中含有的谐波，避免其谐波在直流变交流后放大，从而减小了治理谐波的难度，保证了电网的质量。
交流滤波器，肯定是安装在换流站的直流变交流的电路后面，其作用，就是把直交流转化过程中产生的谐波进行抑制，保证电网的整体质量达标。
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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。
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
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
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
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( )
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）
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
高压直流输电系统
High Voltage Direct Current System
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
1 2 3 4 3 5 3
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
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
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。
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
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。
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。
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
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
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