高压直流原理与运行第二章.doc
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1、花开彼岸天第一章 高压直流输电系统的主要设备换流装置设计高压直流最重要的电气一次设备,除此之外,高压直流输电系统还需要装设其他重要设备,如:换流变压器、平波电抗器、无功补偿装置、滤波器、直流接地极、交直流开关设备、直流输电线路以及控制与保护装置、远程通信系统(属二次设备)等。2.1 换流装置1.换流装置 由电力电子器件组成,具有将交流电转变为直流电或主流点转变为交流电的设备统称为换流装置。 三相全控整流电路又称为6脉动换流器,实现12脉动换流需要借助换流变压器,使6脉动换流器的同一相产生30的相位差。 换流器不仅具有整流和逆变功能,还具有开关的功能,可以实现直流输电系统的启动和停运。2.器件
2、由半控型晶闸管、全控型门极可关断晶闸管和绝缘栅双极晶体管构成的换流器分别称为晶闸管换流器、低频门极关断晶闸管换流器和高频绝缘栅双极型晶体管换流器。 晶体管是耐压水平最高、输出容量最大的电力电子器件。3.换流阀 静态均压电阻作用是克服各个晶闸管器件的分散性,使断态下各晶闸管器件的电压尽可能一致。(分压) 阻尼电路目的是减小晶闸管关断时由于电压振荡而引起的晶闸管两端的暂态过电压以及过快的电压变化率。2换流单元接线方式(1)6脉动单元1)换流变压器可以是三相或单相结构,小容量工程三相三绕组,超高压、大容量单相双绕组;网侧一定为星形接线,阀侧即可星形亦可三角形。2)交流滤波器通常为正对5、7、11、1
3、3次的双协调(或单协调)滤波器和高通滤波器,抑制6脉动换流器产生的(6k1)次特征谐波。3)直流滤波器抑制6次和12次双调谐(单调谐)谐波,抑制6脉动换流器产生的6k次特征谐波。4)平波电抗器配合直流滤波器对直流谐波进行抑制,同时削弱直流短路电流的快速上升和防止轻载下的直流断路。(2)12脉动单元1)12脉动换流器可使用双绕组或三绕组换流变压器;2)为使换流变压器阀侧套组电压出现30相位差,阀侧变压器一个为星形接法,另一个为三角形接法;3)12脉动换流变压器具有4 种方案,即1台三相三绕组式、2台三相双绕组式、3台单相三绕组式和6台单相双绕组式;4)12脉动换流器在交流侧和直流侧分别产生(12
4、k1)和12k的特征谐波。5)相同传输情况下,12脉动换流器产生的谐波远小于6脉动。(1) 在以下情况下,考虑设计每极两组12脉动换流单元接线:1) 单个12脉动换流单元和换流变压器的最大制造容量限制,以及换流变压器等主要设备的运输限制。2) 格局工程分期建设的经济性要求。3) 在直流输电系统的一个极的输出功率较大,而两端的交流系统又比较弱的情况。 每极两组的换流变压器接线一致,相角重合。2.2 换流变压器1.换流变压器的功能1)实现交、直流互换;2)实现电压变换;3)抑制直流故障电流;4)削弱交流系统入侵直流系统的过电压;5)减少换流器注入交流系统的谐波;6)实现交、直流系统的电气隔离。2.
5、换流变压器的特点1)短路阻抗大;2)绝缘要求高;3)噪声大;4)损耗高;5)有载调压范围宽;6)直流偏磁严重。7)试验复杂。3.换流变压器的型式4种结构:三相三绕组式、三相双绕组式、单相三绕组式和单相双绕组式; 中小型输电工程优先三相三绕组式,容量较大的换流器可采用单相变压器,运输条件允许优先单相三绕组式。 原则上采用三绕组变压器更经济、更可靠。 三相双绕组接线形式:YY、Y ;单相双绕组YYYY、YYY 、Y Y 。4.换流变压器接入阀厅的方式1) 换流变压单边插入阀厅布置2) 换流变压器双边插入阀厅布置3) 换流变压器脱开阀厅布置2.3 平波电抗器1.平波电抗器的主要作用:1)防止轻载时直
6、流电流断续;2)抑制直流电流故障时的快速增加;3)减小直流电流纹波;4)防止直流线路或直流开关站产生的陡波冲击进入厅阀。2.平波电抗器型式(干式和油浸式)(1)干式平波电抗器a) 优点:1)对地绝缘简单,绝缘可靠性高;2)无油,对环境影响小,不存在火灾危险;3)潮流反转是无临界介质场强;4)电感量不受直流电流影响;5)暂态过电压较低;6)可听噪声低;7)重量轻,易于运输和处理;8)运行维护费用低。b) 缺点:抗污秽能力弱,抗振性能差。(2)油浸式平波电抗器a) 优点:1)电感量大;2)抗污秽能力强;3)抗振性能好;4)采用干式套管,污闪概率低。b) 相同电感量下,设备费用高,需辅助电源。2.4
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