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1、精选优质文档-倾情为你奉上直流输电系统由换流站和线路组成。直流输电过程：一个交流变直流（整流）、传送、直流再变交流（逆变）的过程。直流输电与交流输电的比较：1）经济性比较（a线路：直流两根导线，三相交流三根导线。直流线路比交流线路成本低。b两端设备：直流两端是换流站（换流变压器，换流器，无功补偿设备），造价高，交流交流变电站（变压器，断路器，隔离开关）c总费用与等价距离：当输电距离增加到一定值时，直流线路所节省的费用恰好抵偿了换流站所增加的费用，此时交、直流输电的总费用正好相等，这个距离称为交、直流输电的等价距离）2）技术性比较（a稳定性：交流输送容量受到稳定极限的限制，输送容量与输送距离的成
2、绩必须小于一定值。直流线路所能输送的容量仅受导线截面限制，而不受稳定性限制。在交、直流输电系统并列运行的场合，直流输电系统还可提高交流输电系统的稳定性b非同步联络线：交流联络线刚性联接，直流联络线弹性联接c新发电方式与系统的联接）直流输电优点：1当输送相同的功率时，直流输电线路造价比交流线路低2可以非同步联网3联网不增加短路容量4线路电晕干扰小5线路基本不存在电容电流，沿线电压分布均匀，不需无功补偿。缺点：1换流站造价高于变电站2目前尚无适用的直流断路器，发展多端直流3输电系统受到一定限制4不能使用变压器变换电压水平5运行过程中产生谐波6换流站需要大量的无功补偿7控制复杂。适用场合：1远距离大
3、功率输电2海底电缆输电3用电缆向高密度大城市供电4不同额定频率或同频率非同步运行的交流系统之间的联络。两端直流输电系统分类：单极、双极、非同步联络站。三相桥式电路优点：1.在直流电压相同情况下，桥阀在断态所承受电压的峰值小于等于其他方式。2.当通过功率为一定值时，换流变压器电网侧绕组容量小于或等于其他方式，阀侧绕组容量小于其他方式。3.换流变压器接线简单，不需中心抽头，有利于变压器绝缘。4.阀所需伏安容量小。5.直流电压纹波小。桥阀导通条件：1.阀承受正向电压2.在触发极上加足够能量的正的触发脉冲。假设条件：1.交流系统的等效电源的电势是平衡对称正弦的。2.系统等效阻抗是对称的。3.直流侧平波
4、电抗器具有无穷大电抗值，因而直流侧电流为不含纹波的稳恒直流。4.阀具有理想开关的特性。5.触发脉冲等距。换向重叠角：当E，Xr，不变时，随Id增大而增大，而E下降，减小或Xr增大而其他参数不变时，也将增大。直流电压：=0，=0，Vd=1.35E。0，=0，Vd=1.35Ecos。0，0，Vd=Vd0cos-RrId=Vd0cos(+/2)cos/2。整流器总功率因数小于基波功率因数：是因为交流电流中含有丰富的谐波。这些谐波的存在，使整流器的总视在功率大于基波视在功率。cos(+/2)cos/2=总体基波=cos(+/2)。=0整流器逆变器触发滞后角不同90功率从交流侧传送到直流侧，直流侧是负载
5、从直流侧传送到交流侧，直流侧是电源0+/290或-/290安全关断越前角=15保证逆变器正常运行时阀所需承受反压的最小时间所对应的电角度。换相失败：两阀换相结束后，如果退出阀在重新承受正压时未能完全恢复阻断能力，或者换相尚未结束换相电压已经反向，都会导致进入阀向退出阀倒换相，最后结果是退出阀重新导通，进入阀又恢复关断状态，即换相没有成功。原因：交流电压突然下降，直流电流突然增大，过小等。一次换相失败：故障在系统一个周期内，输出电压不正常历时240。两次换相失败：由于直流电抗为有限值，线路上存在电容，整流器定电流调节装置有时滞等原因，Id增大，增大，有可能形成两次连续换相失败。影响：1、两阀连续
6、导通一个周期以上，直流电流了流经换流变压器，将造成变压器偏磁2、由于交流电流被加到直流回路上，有可能在线路电容与电感元件之间造成基波频率的谐振过电压。误开通：阀在承受正向电压的时间内，如阀的控制极触发回路发生故障，或正向电压上升率过大，都可能造成不开通：触发脉冲丢失或阀控制极回路故障引起。故障过程和后果与一次换相失败类似，区别仅在于不存在换相及倒换相过程。多桥换流器优点：1各桥换流变压器适当联接后，可使整个换流器注入系统的谐波电流大大减小2具有较高的运行可靠性3便于用规格化的换流桥组成不同额定直流电压的换流器。缺点：换流变压器的接线复杂，两桥以上的多桥换流器的换流变压器往往要采用曲折性接线，给
7、变压器的制造增加了困难。多巧换流器的控制复杂。采用最多：双桥换流器：由于两桥间30相角差的存在，两桥直流侧电压串联后，输入电压由单桥的6脉动变为12脉动具有更小的纹波系数，注入交流系统的谐波电流也较小。桥间耦合：由于一桥换相时，两相短路电流在耦合电抗Xx上产生压降，从而使换流器两侧母线交流产生畸变，对其他桥产生影响。解耦措施：1、交流滤波器2、平衡电抗器谐波分为特征谐波和非特征谐波。特征谐波是谐波的主要成分。谐波的危害：使交流系统中的发电机，变压器和电容器由于谐波造成附加损耗而发热。由于谐波谐振引起电网中局部过电压。由于谐波中的负序分量引起电力系统中的保护误动作。由于电压波形畸变，引起直流输电
8、控制系统的不稳定和其它一些设备控制系统不稳定。由于谐波中的能量主要集中在较低次数的分量，而这些分量的频率恰好是在人耳的敏感范围，因而低次谐波将对通讯线路产生严重干扰。一个P脉冲的换流器，在直流侧产生kp次特征谐波，在交流侧产生kp1次特征谐波。特征谐波由换流器的脉动数及换流器结构决定。消除谐波危害的措施：1增加换流器脉动数2在换流器交流侧和直流侧装设滤波器。单桥换流器:=2/*(coswt-1/5cos5wt+1/7cos7wt-1/11cos11wt+)1单桥换流器在理想条件下及=0时，交流侧电流中只含有6k1次谐波，2换流器交流侧基波线电流幅值=1.1037有效值=0.78，3、n次谐波的
9、有效值为基波的1/n。4.ib,ic的各次谐波幅值与ia相同，而各相角分别后移或前移n*2/3。双桥换流器: =2/*(coswt-1/11cos11wt+1/13cos13wt+)1理想假设条件下，双桥换流器在环流变压器适当连接时，交流侧只含有12k1次谐波，m桥6mk1次。2、=0时，/=1/n,0时，/=（，n）。换流器直流侧谐波电压vd：单桥:含6k次谐波，m桥：6mk次。直流侧的谐波电压无论等于0与否，都与有关。交流侧各次谐波电流幅值主要取决于直流侧电流的大小对于交流系统，换流装置为谐波电流源；直流侧各次谐波电压幅值主要取决于交流电压，而与直流侧运行状态关系不大对于直流线路而言，换流
10、装置为谐波电压源。非特征谐波产生原因：1交流系统电压不对称2系统三相电抗不相等3最主要原因：控制系统发出的触发脉冲间隔不等。调节直流输电系统输送的直流电流和直流功率：1调节两侧的触发角，或关断角（主调节，调节范围大，调节迅速），2调节两侧换流变压器分接头以调节交流电势Ez,En.（辅助调节，调节范围有限，速度慢）整流器定、逆变器定运行方式：不合理？由于定、定的伏安特性的斜率一般很小，因此当整流侧（逆变侧也是）交流电压有不大的变化时，就会引起直流电流和直流功率的大的波动。直流书送功率的大幅度波动将引起两端系统运行困难，特别是输送功率在交流系统容量中占有较大比重时。而直流电流的剧烈变化，会影响直流
11、系统的安全运行。过大时，可能使换流器严重过载，并且容易引起逆变器换相失败故障；而过小，有可能使直流断续而引起过电压。整流器定、逆变器定运行方式：不合理？当交流系统电压变化时，直流电流和直流功率的波动的幅度将更大。（情况：逆变侧交流系统为弱系统即系统短路阻抗很大时）（为了保证逆变器的安全运行，减小发生换相失败的几率，要求逆变器的关断越前角大于安全关断越前角。而为了提高逆变器的功率因数，又希望尽可能小，因此直流输电系统中的逆变器往往采用定控制，将控制在附近）。直流输电基本运行方式：整流器定电流，逆变器定。（若整不能定电流，则整定，逆定电流）整流侧的伏安特性由定电流和定组成，逆变侧由定和定电流组成。
12、为了保证整流器正常工作，整流侧的触发角有一限制值，即正常运行时应有，一般为5左右。当整流侧交流电压下降时，为了维持Id=Id0不变，必须减小角。如果交流电压下降过多，减小到时仍不能使Id=Id0，整流器就进入定运行方式。这时若逆变器仍运行于定方式，系统的运行状态将明显恶化。为了克服这一缺点，在逆变器也装有定电流调节器，其整定值比整流侧的小一个电流裕额Id0，即为Id0-Id0。这样当整流侧由于交流电压下降进入定，逆变侧转入定电流运行方式。同理，若逆变侧交流电压上升较多，整流侧也会进入定运行方式。逆变侧的定电压运行方式：将逆变侧的定段改为定电流电压段。适用于受端系统为弱系统的场合。优点：1有利于
13、提高受端系统的电压稳定（逆变站交流母线电压下降时，逆变器的电压调节器将自动减小以维持直流电压不变。减小，功率因数提高，消耗无功功率觉少，防止交流电压进一步下降。如果逆变器采用定控制，当交流电压下降，将增大以保证不变，所以功率因数下降，消耗无功增加，电压进一步下降。在交流系统较弱时，可能引起恶性循环，最终电压崩溃）2在轻负载时，比满载时大，对防止换相失败有利。缺点：为了保证触发角有一定的调节范围，在额定运行时逆变器的角要略大于。这使得定电压调节时的逆变器的功率因数比定运行时的低，消耗的无功较多。直流输电系统公式：整流器：Vd=Vdz=Vdozcos-IdRrz逆变器：Vd=Vdn+IdR=Vdo
14、ncos+Id(Rrn+R)=Vdoncos-Id(Rrn-R)软启动：直流输电系统起动时，采用逐渐升压的方式，以免产生过电压。起动时限起动逆变器，使为最大上限值，然后按=90触发整流器，同时使电流调节器整定值按一定规律上升，整流器直流电流也随之上升。逆变侧，当电流大于不连续值后，控制系统便自动逐步减小，同时监视，保证，直到=、=后，起动过程结束。停机过程：使整流侧电流调节器电流整定值按一定规律下降，同时逆变侧电流调节器使增大，直至达到上限值。当电流降到0后，停发两侧换流器触发脉冲，停机完成。快速停机方式：将整流器的触发相位快速增大到=100130，使其转入逆变运行状态，于是平波电抗器、直流线
15、路电感、线路电容中储存的能量就迅速送到两侧交流系统，直流电流迅速降到0.（处理直流线路短路等故障）旁通对：换流器中处于同一相的上下两个阀。利用旁通对起动：首先在两侧投入旁通对，直流线路通过旁通对短路，将直流线路上的残余能量泄放掉。然后整流器旁通对退出（解锁），进行软启动。此时逆变器仍由旁通对短路，有利于快速通过电流不连续区，待电流越过不连续区后解锁逆变器，以后的过程与软启动过程相同。利用旁通对停机：当电流减小到不连续区附近时，也可以投入旁通对，使换流器越过电流间断区而停机。潮流反转：将电流裕量指令从II侧切至I侧，I侧的电流整定值从变成，II侧电流整定值从-Id变成。由于直流系统的电流在附近，
16、I侧将检测到电流大于整定值，它的电流调节器将增大以减小Id。同时，逆变侧将检测到Id小于其定电流调节器整定值，自动从定控制转到定电流控制，并增大，力图维持电流Id等于。这样I侧不断增大，II侧不断增大，当I侧90是进入逆变状态，II侧90进入整流状态。这个过程一直进行到I侧=，自动转到定控制，潮流反转完成。FACTS的基本内涵是：基于采用现代大功率电力电子技术构成的各种FACTS控制器，结合先进的控制理论和计算机信息处理技术等，实现对交流输电网运行参数和变量（如电压、相角、阻抗、潮流等）更加快速、连续和频繁的调节，即所谓柔性（或灵活）输电控制，进而达到提高输电系统运行效率、稳定性和可靠性的目的
17、。基石：大功率电力电子技术。核心：FACTS控制器。关键：对输电网参数和变量的柔性化控制。FACTS（灵活交流输电系统）特点：1利用FACTS元件可以快速、平滑地调节系统参数，从而灵活、迅速地改变系统的潮流分布。2FACTS元件具有快速可控的特点，对提高系统的暂态稳定性有十分显著的作用。3FACTS元件可以断续或连续地调节控制参数，可以用来调节系统的阻尼，抑制或消除振荡，改善系统的动态稳定性。4电子开关理论上可以无限次操作而无机械磨损，因而提高了系统控制的灵活性和可靠性。5FACTS技术的显著特点是可以充分利用现有输电线路和设备，以增加FACTS元件的方法，在现有电力系统内逐步实施。FACTS
18、与HVDC相同之处：1历史同样悠久2共同的基础：大功率电力电子技术3使用的最终目标一致：提高电力系统的整体运行性能。差异之处1、HVDC基于直流传输原理：交直交，控制这种功率交换来达到目的；FACTS基于交流输电原理：（等效地）改变交流电网的参数，从而调节其功率传输来达到目的。2、HVDC要求能控制较大的功率：依赖高耐压和大容量的晶闸管器件； FACTS是通过调节交流电网的参数而“间接”控制电网功率，“四两拨千斤”：容量要求低，可采用耐压和容量不及晶闸管的可关断器件。FACTS控制器的分类：并联型、串联型、串并联型、其它。UPFC基本功能：潮流控制，并联无功补偿，相角控制，可以同时改变多个参数，且速度快可控硅控制的电抗器专心-专注-专业