直流工程換流器的比較

1、直流工程換流器的比較實(shí)踐電1301 王曉萌 1131180924 2016.4.10高壓直流輸電系統(tǒng)的基本工作原理是通過換流裝置，將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，將直流電傳送到受端換流裝置，再由該換流裝置將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娝腿胧芏私涣飨到y(tǒng)。其中具有將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娀蛑绷麟娹D(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姷脑O(shè)備統(tǒng)稱為換流裝置，也叫換流器。1.換流器1.1換流器的功能換流器可以將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姞顟B(tài)，此時處于整流狀態(tài)，這時的換流器也稱為整流器；換流器也可以將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姞顟B(tài)，此時處于逆變狀態(tài)，這時的換流器也稱為逆變器。1.2換流器的工作原理1.2.1 12脈波整流器工作原理12脈波換流器由兩個6脈波換流器在直流側(cè)

2、串聯(lián)而成，其交流側(cè)通過換流變壓器的網(wǎng)側(cè)繞組實(shí)現(xiàn)并聯(lián)。換流變壓器的閥側(cè)繞組一個為星形連結(jié)，另一個為三角形聯(lián)結(jié)，從而使兩個6脈波換流器的交流側(cè)得到相位差為30°的換相電壓。大容量高壓直流輸電工程通常采用兩組雙繞組換流變壓器，如圖1-1所示，小容量直流輸電工程一般采用一組三繞組換流變壓器，如圖1-2所示。圖 1-1 單相雙繞組換流變壓器圖 1-2 三相三繞組換流變壓器圖中T為換流變壓器，12p為12脈波換流器，6p為6脈波換流器，Ld為平波電抗器。以下以兩組雙繞組換流變壓器聯(lián)結(jié)形式為例分析雙橋12脈波整流器的工作原理。假設(shè)Yy聯(lián)結(jié)換流變壓器超前于Yd聯(lián)結(jié)換流變壓器，則橋1對應(yīng)閥臂的開通時間

3、應(yīng)先于橋2的對應(yīng)閥臂30°導(dǎo)通，而每個單橋內(nèi)部的6個閥臂仍然按照60°的間隔順序輪流導(dǎo)通。因此，12閥臂的導(dǎo)通順序?yàn)椋篤T11、VT12、VT21、VT22、VT31、VT32、VT41、VT42、VT51、VT52、VT61、VT62、VT11（循環(huán)）。每個相鄰閥臂的導(dǎo)通間隔為30°，如圖1-3所示。其中，閥臂編號的第一個數(shù)字表示其在本單橋內(nèi)的導(dǎo)通順序，第二個數(shù)字代表其所在單橋的編號。圖 1-3 雙橋12脈波整流器原理圖其原理如下。12個閥臂的導(dǎo)通順序?yàn)椋篤T11、VT12、VT21、VT22通VT11、VT12、VT21、VT22、VT31通VT12、VT21

4、、VT22、VT31通VT12、VT21、VT22、VT31通VT12、VT21、VT22、VT31、VT32通VT21、VT22、VT31、VT32通VT21、VT22、VT31、VT32、VT41通VT22、VT31、VT32、VT41通VT22、VT31、VT32、VT41、VT42通VT31、VT32、VT41、VT42通VT31、VT32、VT41、VT42、VT51通VT32、VT41、VT42、VT51通VT32、VT41、VT42、VT51、VT52通VT41、VT42、VT51、VT52通VT41、VT42、VT51、VT52、VT61通VT42、VT51、VT52、VT61

5、、VT62通VT51、VT52、VT61、VT62通VT51、VT52、VT61、VT62、VT11通VT52、VT61、VT62、VT11通VT52、VT61、VT62、VT11、VT12通VT61、VT62、VT11、VT12通VT61、VT62、VT11、VT12、VT21通VT62、VT11、VT12、VT21通VT62、VT11、VT12、VT21、VT22通VT11、VT12、VT21、VT22通（循環(huán)）。在橋1換相過程中，橋2的整流電壓仍然保持 。由此說明工況4-5時，雙橋換流器中鄰橋的換相不影響本橋的整流電壓。其中工況4-5的意思是指在30°的重復(fù)周期中，4個閥臂和5

6、個閥臂輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式，如上面所寫的導(dǎo)通順序。而因?yàn)閾Q流變壓器T1和T2的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號差異而導(dǎo)致兩個單橋的換相電壓產(chǎn)生30°電角度差，橋1和橋2的整流電壓波形也會相差30°電角度，于是雙橋12脈波換流器的整流電壓 波形為兩個單橋直流電壓波形疊加的結(jié)果，如圖1-4所示。圖 1-4 雙橋12脈波換流器整流電壓疊加示意圖雙橋整流器a相電流傅里葉級數(shù)展開式為圖 1-5 計及換相時雙橋12脈波整流器交流電流波形其波形為整流電壓平均值為式中， ，為單橋的理想空載直流電壓，E為交流等值線電壓有效值。1.2.2 12脈波逆變器工作原理12脈波逆變器又稱為雙橋逆變器，其電路結(jié)構(gòu)與雙橋整流器完

7、全一樣，也是由兩個6脈波換流器直流側(cè)串聯(lián)同時交流側(cè)通過換流變壓器與交流電網(wǎng)并聯(lián)而成。與12脈波整流器的區(qū)別在于12脈波逆變器的觸發(fā)延遲角為鈍角，因此，12脈波逆變器的工作過程與12脈波整流器相似，其交流側(cè)每相電流中也含有 次特征諧波，直流側(cè)整流電壓中含有 次特征諧波。12脈波逆變器整流電壓平均值為以觸發(fā)前角表示 以關(guān)斷角表示2.換流閥的比較12脈波換流器由12個橋臂組成，在直流輸電系統(tǒng)中，橋臂也稱為換流閥，閥臂，或簡稱閥。換流閥是換流器的基本單元，是進(jìn)行換流的基本設(shè)備。晶閘管換流閥由幾十到數(shù)百個晶閘管器件串聯(lián)而成。為了保證換流閥運(yùn)行的可靠性，晶閘管換流閥在結(jié)構(gòu)上大多采用組件形式，即每個晶閘管器

8、件與其均壓元件、阻尼電路和控制單元組成一個晶閘管級，晶閘管級中，與晶閘管器件并聯(lián)的均壓阻尼電路包括靜態(tài)均壓電阻R和阻尼電路R1C1。幾個或十幾個晶閘管級串聯(lián)組成一個閥組件數(shù)個閥組件采用分層布置，串聯(lián)組成一個換流臂，即一個單閥，單閥再組成四重閥或二重閥。換流閥通常布置在戶內(nèi)，戶內(nèi)閥的布置可以是懸掛式，也可以是支撐式。圖 2-1 二重閥和四重閥四重閥二重閥閥導(dǎo)通條件：陽極電位高于陰極電位，閥承受正向電壓；有觸發(fā)脈沖。2.1二重閥塔2.1.1 二重閥塔的結(jié)構(gòu)圖 2-2 二重閥塔外形圖一般將兩個單閥垂直組裝在一起構(gòu)成6脈波換流器一相中的兩個閥，稱為二重閥。其外形如圖2-1所示。2.1.2二重閥塔的注意

9、事項(xiàng)關(guān)于主排氣管下面的二重閥需要注意兩點(diǎn)：一是驅(qū)動閥動作的氣缸行程要控制在130-140mm 的范圍內(nèi)（氣缸本身的行程為150mm）。太小，排出灰塵的空間不夠，將造成排灰不暢；太大，則金屬粉末烘干機(jī)在閥體磨損后達(dá)到氣缸的極限行程150mm 時，閥體關(guān)閉不嚴(yán)，造成漏風(fēng)，并影響排灰。如果行程超過規(guī)定范圍，可增減閥座與杠桿間的墊板予以解決。二是應(yīng)在閥體密閉的狀態(tài)下做盛水檢查。如果漏水，雷蒙磨機(jī)使用中也要漏風(fēng)。無論在制造廠還是在安裝完成后，都要對此進(jìn)行逐個檢查。2.2 四重閥塔2.2.1 四重閥塔的結(jié)構(gòu)由四個單閥垂直安裝在一起構(gòu)成12脈波換流器的一相中的4個閥，稱為四重閥。其結(jié)構(gòu)如

10、圖2-2和2-3所示。圖 2-3 四重閥示意圖圖 2-4 四重閥塔外形圖2.2.2 四重閥塔的特點(diǎn)四重閥塔結(jié)構(gòu)緊湊，可大大減少閥廳空間。三相共3個四重閥塔布置在一個閥廳內(nèi)，即所謂三相四重閥，只需每相各一個四重閥塔。四重閥塔可以分為支撐式閥塔和懸吊式閥廳，大多數(shù)采用懸吊式閥塔，因?yàn)樗勒鹦阅芎谩?.2.3 四重閥塔注意事項(xiàng)框架支架的設(shè)計，除了起到固定閥的作用外，還要作為閥裝吊時的承力結(jié)構(gòu)，應(yīng)最大限度保持閥模塊免受地震產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力的破壞和阻尼機(jī)械共振。模塊外屏蔽材料要防止模塊中電氣元件電位不等、電場分布不均引起的局部放電現(xiàn)象。閥塔整體布局要考慮爬電距離、絕緣間隙、內(nèi)部干擾、雜散電感和電容分布、水壓要求、重量分布、安裝簡便性、維護(hù)和試驗(yàn)簡易性等需要。靜態(tài)均壓電阻要遠(yuǎn)小于晶閘管關(guān)斷時的電阻以保證是均壓電阻在分壓。參考文獻(xiàn)：1韓民曉，文俊.高壓直流輸電原理與運(yùn)行.機(jī)械工業(yè)出版社.2012.112作者不詳