高压直流输电总结

高压直流输电总结

一、高压直流输电概述:

1.高压直流输电概念：

高压直流输电是交流-直流—交流形式的电力电子换流电路，由将交流电变换为直流电的整流器、高压直流输电线路及将直流电变换为交流电的逆变器三部分组成。

注意:高压输电好处是在输送相同的视在功率S的前提下,高压输电能够降低输电线路流过的电流，减少线路损耗，提高输送效率(，）。

2.高压直流输电的特点：

（1）换流器控制复杂，造价高；

（2）直流输电线路造价低,输电距离越远越经济;

（3）没有交流输电系统的功角稳定问题；

（4）适合海底电缆（海岛供电、海上风电）和城市地下电缆输电;

（5）能够非同步(同频不同相位,或不同频）连接两个交流电网，且不增加短路容量；

（6）传输功率的可控性强，可有效支援交流系统；

（7）换流器大量消耗无功，且产生谐波；

（8）双极不对称大地回线运行时存在直流偏磁问题和电化学腐蚀问题；

（9）不能向无源系统供电,构成多端直流系统困难。

3.对直流输电的基本要求：

（1）能够灵活控制输送的（直流）电功率(大小可调;一般情况下，应能够正反双向传送电功率(功率方向可变）；

（2）维持直流线路电压在额定值附近；

（3）尽可能降低对交流系统的谐波污染；

（4）尽可能少地吸收交流系统中的无功功率；

（5）尽可能降低流入大地的电流。

注意：大地电流的不利影响包括①不同接地点之间存在电位差，形成电解池，造成电化学腐蚀；②变压器接地中性点流过直流电流，造成变压器直流偏磁，使变压器噪声增加、损耗加大、振动加剧。

4.高压直流输电的适用范围：

答：1.远距离大功率输电；2。海底电缆送电;3.不同频率或同频率非周期运行的交流系统之间的联络;4。用地下电缆向大城市供电；5。交流系统互联或配电网增容时，作为限制短路电流的措施之一；6。配合新能源供电。

二、高压直流输电系统的基本构成:

1.双端直流输电的基本构成：

（1）单极大地回线（相对于大地只有一个正极或者负极）：

图2- 错误!未定义书签。

（2）单极金属回线:

图2— 1

（3）双极大地回线(最常用)：

图2— 2

（4）双极单端接地(很少用）：

图2- 1

（5）双极金属回线（较少用）：

图2- 错误!未定义书签。

（6）并联式背靠背:

图2— 3

（7）串联式背靠背：

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2.多端直流输电的基本构成：

（1）三端并联型；

图2— 2

（2）三端串联型；

图2- 3

注意：这里的“双端”、“多端”指的是所接换流站的个数（交流电网接入点的个数），而不是换流器的个数。

3.多端直流输电的特点:

（1）可以经济地连接多个交流系统;

（2）因缺少大容量直流断路器，无法切除输电线路的短路故障，因而限制了它的发展。

三、换流技术复习：

1.三相全控整流电路原理图：

图3- 1

（1）大电感负载（符合直流输电工程实际）；

（2）交流输入电压的相序与晶闸管触发顺序的关系（135462）；

（3）阀的组成、静态均压（电阻分压）和动态均压（电容分压）原理与电路；

（4）均压系数()、电压裕度系数（)；

（5）阀串联元件数的确定；

（6）电压变化率限制和电流变化率限制。

图3— 1

2.三相全控桥的波形图：

(详见电力电子书P152、P153、P160）

3.三相全控桥计算公式:

（1）直流输出电压的理想计算公式：

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（为线电压) （2）考虑交流侧电抗的直流输出电压的计算公式(缺口面积是始于α的面积与始于α+γ的面积之差的一半,缺口面积=）:

(错误!未定义书签。.1）（3）阀电流有效值：

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（4）交流侧线电流有效值的计算公式:

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4.三相全控桥的外特性（全控桥外特性:直流输出电压Ud与直流输出

电流Id间的函数关系）：

（1）逆变器外特性：

a)方程:

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b)曲线：端电压Ud随输出负载电流Id的增加而下倾的直线;（以定α表

示）

图3—错误!未定义书签。

（2）整流器外特性：

a)方程:

i.用控制角α表示：

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ii.用逆变角β表示（α=180 °—β代入上式）:

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iii.用熄弧角δ表示（δ= β—γ，γ是换相角）：

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()

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（）

图3— 2理想定β的面积比理想定δ小2个缺口面积：

b)曲线：

i.用逆变角β表示：上翘直线（负值面积随电流增大)，端口电压的绝对

值随直流电流的增加而增加（正内阻）；

ii.用熄弧角δ表示:下倾直线（负值面积随电流减小），端口电压的绝对

值随直流电流的增加而下降(负内阻);

图3- 错误!未定义书签。逆变器外特性曲线(以定β和定δ表示）

5.三相全控桥的等值电路：

（1）整流器等值电路:

图3- 3整流器等值电路

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a)内电势，内阻为正的可调电压源；

b)端口电压随输出电流增大而减小。

（2）逆变器等值电路：

图3—错误!未定义书签。逆变器等值电路

a)用β表示的等值电路，端口电压随电流增大而增大（正内阻）;

b)用δ表示等值电路，端口电压随电流增大而减小（负内阻）.

（3）双端直流输电系统的等值电路：

图3— 4直流系统等值电路图