高压直流输电系统的结构和元件.doc

高压直流输电系统的结构和元件 1.3.1 高压直流联络线的分类 高压直流联络线大致可分以下几类 1单极联络线； 2双极联络线； 3同极联络线。 单极联络线的基本结构如图1.1所示，通常采用一根负极性的导线，而由大地或水提供回路。出于对造价的考虑，常采用这类系统，对电缆传输来说尤其如此。这类结构也是建立双极系统的第一步。当大地电阻率过高，或不允许对地下（水下）金属结构产生干扰时，可用金属回路代替大地作回路，形成金属性回路的导体处于低电压。 图1.1 单极HVDC联络线 双极联络线结构如图1.2所示，有两根导线，一正一负，每端有两个为额定电压的换流器串联再直流侧，两个换流器间的连接点接地。正常时，两级电流相等，无接地电流，两级可独立运行。若因一条线路故障而导致一级隔离，另一级可通过大地运行，能承担一半的额定负荷，或利用换流器及线路的过载能力，承担更多的负荷。 图1.2 双极HVDC联络线 从雷电性能方面看．一条双极HVDC线路能有效地等同于两回交流传输线路。正常情况下，它对邻近设备的谐波干扰远小于单极联络线。通过控制不需要机械开关改变两极的极性来实现潮流反向。 当接地电流不可接受时，或接地电阻高而接地电极不可行时，用第三根导线作为金属性中性点。在一极退出运行或双极运行失去平衡时，此导线充当回路。第三条导线的绝缘要求低，还可作为架空线的屏蔽线。如果它完全绝缘，可作为一条备用线路。 同极联络线结构如图1.3所示，导线数不少于两根，所有导线同极性。通常最好为负极性，因为它由电晕引起的无线电干扰较小。这样的系统采用大地作为回路，当一条线路发生故障时，换流器可为余下的线路供电，这些导线有一定的过载能力，能承受比正常情况更大的功率。相反，对双极系统来说，重新将整个换流器连接到线路的一极上要复杂得多，通常是不可行的。在考虑连续的地电流是可接受的情况下，同极联络线具有突出的优点。 图1.3 同级HVDC联络线 接地电流对位于系统电极几千米范围内的油、气管道有附带的影响。这些管道充当地电流的导体会引起金属腐蚀。因此，使用大地作回路的结构并非总是可取的。 以上各种高压直流系统结构通常均有串联的换流器组，每个换流器有一组变压器和一组阀．换流器在交流侧变压器侧是并联的，在直流侧阀侧是串联的，在极对地之间给出期望的电压等级。 背靠背的高压直流系统用于非同步联接是无直流线路的直流系统。它可以设计成单极或双极运行，每极带有不同数目的阀组，其数目取决于互联的目的和要达到的可靠性。 大多数包括线路在内的点对点两端HVDC联络线是双极的，仅在偶然事故时才采用单极运行。它们通常被设计成能提供极间最大独立性的系统，以避免双极闭锁。 将直流系统联接到交流电网上的节点多于两个时，就构成了多端高压直流系统。多端系统的结构将在9.1中讨论。 如果两个直流系统接到一个共同的交流系统上，并且两个直流系统之间的交流阻抗较小，就构成了多馈入直流系统，其结构在10.1中讨论。 1.3.2 高压直流输电系统的元件 HVDC系统的主要元件加图1.4所示。以双极系统为例，其它结构的元件与该图所示基本类同。下面简述各元件。 图1.4 双极HVDC系统的主要元件 1换流器。它们完成交-直流和直-交流转换，由阀桥和有抽头切换器的变压器构成。阀桥包含6脉波或12脉波安排的高压阀，如2.2的介绍。换流变压器向阀桥提供适当等级的不接地三相电压源。由于变压器阀侧不接地，直流系统能建立自己的对地参考点，通常将阀换流器的正端或负端接地。 2平波电抗器。这些大电抗器具有高达1.0H的电感，在每个换流站与每极串联时，它们有以下作用 1、降低直流线路中的谐波电压和电流； 2、防止逆变器换相失败； 3、防止轻负荷电流不连续； 4．限制直流线路短路期间整流器中的峰值电流。 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。这些谐波可能导致电容器和附近的电机过热，并且干扰远动通信系统。因此，在交流侧和直流侧都装有滤波装置。 4无功功率支持。正如我们将在2.2中看到的，直流换流器内部要吸收无功功率。稳态条件下，所消耗的无功功率是传输功率的50％左右。在暂态情况下，无功功率的消耗更大。因此．必须在换流器附近提供无功电源，对于强交流系统，通常用并联电容补偿的形式。根据直流联络线和交流系统的要求，部分无功电源可采用同步调相机或静止无功补偿器SVC。用作交流滤波的电容也可以提供部分无功功率。 5电极。大多数的直流联络线设计采用大地作为中性导线，至少在较短的一段时间内是这样。与大地相连接的导体需要有较大的表面积，以便使电流密度和表面电压梯度最小。这个导体被称为电极。如前所述，如果必须限制流经大地的电流，可以用金属性回路的导体作为直流线路的一部分。 6直流输电线。它们可以是架空线，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。 7交流断路器。为了排除变压器故障和使直流联络线停运，在交流侧装有断路器。它们不是用来排除直流故障的，因为直流放障可以通过换流器的控制更快地清除。 本文由 直流高压发生器 – http// 整理提供，转载需注明出处