第三講換流站主設(shè)備

1、高壓直流輸電系統(tǒng)高壓直流輸電系統(tǒng)High Voltage Direct Current System 華南理工大學(xué)電力學(xué)院華南理工大學(xué)電力學(xué)院2015 年年3 月月 第三章第三章 換流站及其主設(shè)備換流站及其主設(shè)備換流站設(shè)備概述換流站設(shè)備概述晶閘管換流器晶閘管換流器換流變壓器換流變壓器平波電抗器平波電抗器無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)功補(bǔ)償裝置134233 43 5換流站的布局換流站的布局3 6換流站設(shè)備概述換流站設(shè)備概述11.11.1、換流站一個(gè)極的主接線換流站一個(gè)極的主接線 1.21.2、換流器、換流器u 整流：將交流電力變換成直流電力u 逆變：將直流電力變換成交流電力 1.31.3、換流變壓器、換流變壓器

2、u 單相三繞組u 單相雙繞組角形套管 星形套管 1.41.4、平波電抗器、平波電抗器u 干式u 油浸式 1.51.5、濾波器、濾波器 濾波并提供一部分無(wú)功 直流濾波器 交流濾波器 1.61.6、無(wú)功補(bǔ)償裝置、無(wú)功補(bǔ)償裝置 u提供無(wú)功功率u電壓調(diào)節(jié)u提高電壓穩(wěn)定性分類：u電力電容器u同步調(diào)相機(jī)u靜止無(wú)功補(bǔ)償器 1.71.7、斷路器、斷路器 直流斷路器振蕩裝置 1.81.8、阻尼器、阻尼器 u 閥阻尼器：阻尼閥關(guān)斷時(shí)引起的振蕩，抑制相過電壓u 線路阻尼器：阻尼線路在異常運(yùn)行情況下發(fā)生的振蕩 1.91.9、過電壓保護(hù)器、過電壓保護(hù)器 u保護(hù)站內(nèi)設(shè)備免受雷擊和操作過電壓之害 1.101.10、電壓互感

3、器和電流互感器、電壓互感器和電流互感器 1.111.11、接地電極與接地極線路、接地電極與接地極線路 u連接大地（或海水）回路、固定換流站直流側(cè)的對(duì)地電位u一般都是很大規(guī)模。例如，高肇直流工程的接地電極是直徑達(dá)到700m的圓環(huán)形。u接地極線路天廣直流接地極線路工程，線路總長(zhǎng)14.812km高肇直流接地極線路工程，貴州側(cè)53.4km，廣東側(cè)70km 1.121.12、調(diào)節(jié)裝置、調(diào)節(jié)裝置 u自動(dòng)控制換流器的觸發(fā)相位，調(diào)節(jié)直流線路的電壓、電流和功率 1.131.13、繼電保護(hù)裝置、繼電保護(hù)裝置 u檢測(cè)換流站內(nèi)設(shè)備（特別是換流器）和直流線路的故障、并發(fā)出故障處理指令 1.141.14、高頻阻塞裝置、高

4、頻阻塞裝置 u抑制換流器在換向過程中所引起的無(wú)線電干擾 晶閘管換流器晶閘管換流器2 換流閥的主要類型及特點(diǎn)換流閥的主要類型及特點(diǎn) u汞弧閥：容易發(fā)生逆弧、熄弧的故障，安裝及維護(hù)復(fù)雜u晶閘管閥：不會(huì)發(fā)生逆弧，運(yùn)行可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便，造價(jià)日趨降低 對(duì)晶閘管元件的基本要求對(duì)晶閘管元件的基本要求u耐壓強(qiáng)度高u載流能力大 高肇直流輸電工程的額定電壓500kV，額定電流3000Au開通時(shí)間和電流上升率 di/dt 的限制 開通時(shí)間1020s，電流上升率可達(dá)到100A/su關(guān)斷時(shí)間和電壓上升率dV/dt的限制 關(guān)斷時(shí)間200s，電壓上升率可達(dá)到200V/s 晶閘管換流器晶閘管換流器u晶閘管級(jí)（Thyr

5、istor Level）：由阻尼回路、分壓回路、晶閘管控制單元TCU和晶閘管組成。晶閘管 晶閘管換流器晶閘管換流器u閥段（Valve Section）：13個(gè)晶閘管級(jí)與2臺(tái)（天廣直流4臺(tái)）閥電抗器串聯(lián)后，再與一只均壓電容器并聯(lián)構(gòu)成一個(gè)閥段。 晶閘管換流器晶閘管換流器u組件（Modular Unit）：兩個(gè)閥段串聯(lián)后構(gòu)成一個(gè)閥組件。u 單閥（Valve ） ：三個(gè)組件串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)閥。 晶閘管換流器晶閘管換流器u二重閥：兩個(gè)閥串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)二重閥。u四重閥：四個(gè)閥串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)四重閥。 晶閘管換流閥的基本結(jié)構(gòu)晶閘管換流閥的基本結(jié)構(gòu) 座裝式 懸掛式 晶閘管串并聯(lián)數(shù)目的確定晶閘管串并聯(lián)數(shù)目的確定u電壓設(shè)計(jì)

6、系數(shù):u電流設(shè)計(jì)系數(shù):VDF：葛上5.7*240/2502.736；貴廣8.0*156/250=2.496CDF：貴廣3600*1*3/3000=3.6。 閥的額定電壓元件串聯(lián)數(shù)元件的額定電壓VDF閥的額定電流元件并聯(lián)數(shù)元件的額定電流3CDF 換流閥的阻尼和均壓回路換流閥的阻尼和均壓回路uRC阻尼電路：動(dòng)態(tài)均壓、在晶閘管關(guān)斷時(shí)阻尼振蕩以及為晶閘管電子設(shè)備提供電源。u直流均壓電阻：穩(wěn)態(tài)均壓以及為晶閘管提供監(jiān)控和保護(hù)觸發(fā)信號(hào)。u閥電抗器：在陡波沖擊條件下減輕晶閘管所承受的電壓；限制晶閘管的開通電流；以及改善閥內(nèi)的電壓分布。u均壓電容：在陡波沖擊下改善閥內(nèi)的電壓分布，使晶閘管等元件不受損壞。 換流閥

7、的觸發(fā)系統(tǒng)換流閥的觸發(fā)系統(tǒng)u將低電位的觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換成n個(gè)（n為換流閥中的晶閘管數(shù)）信號(hào)，分別傳送到處于高電位的晶閘管的門極回路，并在高電位對(duì)觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行放大和整形，使其可靠地觸發(fā)晶閘管。u技術(shù)要求：n可靠性高n同期性好n具有足夠絕緣強(qiáng)度n抗干擾能力強(qiáng)n觸發(fā)脈沖形成回路耗能低 換流閥應(yīng)用換流閥應(yīng)用 換流閥應(yīng)用換流閥應(yīng)用 換流閥應(yīng)用換流閥應(yīng)用 換流閥應(yīng)用換流閥應(yīng)用 換流閥應(yīng)用換流閥應(yīng)用 換流閥應(yīng)用換流閥應(yīng)用 換流變壓器換流變壓器3 3.1 3.1 整體結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu) 3.2 3.2 換流變壓器的功能換流變壓器的功能 3.3 3.3 換流變壓器的特點(diǎn)換流變壓器的特點(diǎn) 3.4 3.4 換流變壓器的接線換

8、流變壓器的接線 3.5 3.5 換流變壓器的選擇換流變壓器的選擇u 換流變壓器容量的選擇u 換流變壓器電抗值的選擇事故電流的幅值不會(huì)超過同一事故點(diǎn)三相短路電流幅值的 倍交流三相短路電流的幅值：最大事故電流：其中，換相電抗223IES )cos(cos35. 1235. 102ddVVEdII816. 02dddPIVS047. 135. 1816. 033CkXEI73. 1223CkkMXEII2323akkanLCLSEUSEXXXX22221001變壓器電抗交流系統(tǒng)等值電抗陽(yáng)極電抗 u換流變壓器的分接頭調(diào)壓調(diào)節(jié)范圍：15%20%每檔檔距： 1%2% 3.6 3.6 實(shí)例實(shí)例 平波電抗器平

9、波電抗器4 3 4 dL 4.1.4.1.平波電抗器的主要參數(shù)的選擇平波電抗器的主要參數(shù)的選擇 4.2.4.2.平波電抗器型式平波電抗器型式 4.3.4.3.工程實(shí)例工程實(shí)例u西北華中聯(lián)網(wǎng)工程靈寶背靠背換流站用平波電抗器，由西安西電變壓器公司設(shè)計(jì)。標(biāo)志著中國(guó)已獨(dú)立掌握了世界尖端的平波電抗器設(shè)計(jì)制造技術(shù)。這臺(tái)平波電抗器長(zhǎng)寬高分別為9.8、6.5和5.6米，總重量達(dá)124噸。 無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)功補(bǔ)償裝置3 5 分類分類u靜態(tài)和動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置u串聯(lián)補(bǔ)償和并聯(lián)補(bǔ)償裝置u傳統(tǒng)和現(xiàn)代無(wú)功補(bǔ)償裝置u運(yùn)動(dòng)和靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置u有源和無(wú)源無(wú)功補(bǔ)償裝置u高壓和低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置 并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償裝置的分類并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償裝置的分類 靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償u在負(fù)荷較為平穩(wěn)的情況下，為達(dá)到降低線路損耗、調(diào)節(jié)電壓水平而采取的一種靜態(tài)補(bǔ)償方式。u包括并聯(lián)電容器組和并聯(lián)電抗器組。u并聯(lián)電容器：補(bǔ)償感性無(wú)功和提供電壓支持，具有價(jià)格低廉、安裝靈活、操作簡(jiǎn)單、功率損耗小、運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償u指阻抗可調(diào)、補(bǔ)償容量能快速實(shí)時(shí)跟蹤負(fù)荷或系統(tǒng)的無(wú)功功率變化而變化的一種無(wú)功補(bǔ)償方式。u輸出能自動(dòng)響應(yīng)并實(shí)時(shí)跟蹤給定的控制目標(biāo)。l改