高壓直流輸電總結(jié)-陳偉彪課件

1、高壓直流輸電總結(jié)前言這是我根據(jù)老師的PPT和上課的記憶寫的，由于自己后來沒怎么聽（哎），可能有些東西寫的不對，希望大家諒解，也希望高手多多指教，畢竟，高手在民間嘛！在此，特別感謝網(wǎng)上的某位好人把直流輸電部分作業(yè)答案貼上去，讓我有機會能夠參考，灰常感謝?。ㄗ鳂I(yè)解析在最后面）在閱讀本材料時最好帶著以前的電力電子書，里面涉及到了AC-DC/DC-AC變換器的基本知識，限于時間不能詳盡列舉，請見諒。陳偉彪一、 高壓直流輸電概述：1. 高壓直流輸電概念：高壓直流輸電是交流-直流-交流形式的電力電子換流電路，由將交流電變換為直流電的整流器、高壓直流輸電線路及將直流電變換為交流電的逆變器三部分組成。注意：高

2、壓輸電好處是在輸送相同的視在功率S的前提下，高壓輸電能夠降低輸電線路流過的電流，減少線路損耗，提高輸送效率（,）。2. 高壓直流輸電的特點：（1） 換流器控制復(fù)雜，造價高；（2） 直流輸電線路造價低，輸電距離越遠越經(jīng)濟；（3） 沒有交流輸電系統(tǒng)的功角穩(wěn)定問題；（4） 適合海底電纜（海島供電、海上風電）和城市地下電纜輸電；（5） 能夠非同步（同頻不同相位，或不同頻）連接兩個交流電網(wǎng)，且不增加短路容量；（6） 傳輸功率的可控性強，可有效支援交流系統(tǒng)；（7） 換流器大量消耗無功，且產(chǎn)生諧波；（8） 雙極不對稱大地回線運行時存在直流偏磁問題和電化學(xué)腐蝕問題；（9） 不能向無源系統(tǒng)供電，構(gòu)成多端直流系統(tǒng)

3、困難。3. 對直流輸電的基本要求：（1） 能夠靈活控制輸送的（直流）電功率（大小可調(diào)；一般情況下，應(yīng)能夠正反雙向傳送電功率（功率方向可變）；（2） 維持直流線路電壓在額定值附近；（3） 盡可能降低對交流系統(tǒng)的諧波污染；（4） 盡可能少地吸收交流系統(tǒng)中的無功功率；（5） 盡可能降低流入大地的電流。注意：大地電流的不利影響包括不同接地點之間存在電位差，形成電解池，造成電化學(xué)腐蝕；變壓器接地中性點流過直流電流，造成變壓器直流偏磁，使變壓器噪聲增加、損耗加大、振動加劇。4. 高壓直流輸電的適用范圍：答：1.遠距離大功率輸電;2.海底電纜送電;3.不同頻率或同頻率非周期運行的交流系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò);4.用地

4、下電纜向大城市供電;5.交流系統(tǒng)互聯(lián)或配電網(wǎng)增容時,作為限制短路電流的措施之一;6.配合新能源供電。二、 高壓直流輸電系統(tǒng)的基本構(gòu)成：1. 雙端直流輸電的基本構(gòu)成：（1） 單極大地回線（相對于大地只有一個正極或者負極）：圖2- 1（2） 單極金屬回線：圖2- 2（3） 雙極大地回線（最常用）：圖2- 3（4） 雙極單端接地（很少用）：圖2- 4（5） 雙極金屬回線（較少用）：圖2- 5（6） 并聯(lián)式背靠背：圖2- 6（7） 串聯(lián)式背靠背：圖2- 72. 多端直流輸電的基本構(gòu)成：（1） 三端并聯(lián)型；圖2- 8（2） 三端串聯(lián)型；圖2- 9注意：這里的“雙端”、“多端”指的是所接換流站的個數(shù)（交流

5、電網(wǎng)接入點的個數(shù)），而不是換流器的個數(shù)。3. 多端直流輸電的特點：（1） 可以經(jīng)濟地連接多個交流系統(tǒng)；（2） 因缺少大容量直流斷路器，無法切除輸電線路的短路故障，因而限制了它的發(fā)展。三、 換流技術(shù)復(fù)習：1. 三相全控整流電路原理圖：圖3- 1（1） 大電感負載（符合直流輸電工程實際）；（2） 交流輸入電壓的相序與晶閘管觸發(fā)順序的關(guān)系（135462）；（3） 閥的組成、靜態(tài)均壓（電阻分壓）和動態(tài)均壓（電容分壓）原理與電路；（4） 均壓系數(shù)（）、電壓裕度系數(shù)（）；（5） 閥串聯(lián)元件數(shù)的確定；（6） 電壓變化率限制和電流變化率限制。圖3- 22. 三相全控橋的波形圖：（詳見電力電子書P152、P15

6、3、P160）3. 三相全控橋計算公式:（1） 直流輸出電壓的理想計算公式: （為線電壓）（2） 考慮交流側(cè)電抗的直流輸出電壓的計算公式（缺口面積是始于 的面積與始于+ 的面積之差的一半，缺口面積=）: （3） 閥電流有效值： （4） 交流側(cè)線電流有效值的計算公式: 4. 三相全控橋的外特性（全控橋外特性：直流輸出電壓Ud與直流輸出 電流Id間的函數(shù)關(guān)系）：（1） 逆變器外特性：a) 方程： b) 曲線：端電壓Ud隨輸出負載電流Id的增加而下傾的直線；（以定表示）圖3- 3（2） 整流器外特性：a) 方程：i. 用控制角表示： ii. 用逆變角表示（=180 °-代入上式）： iii

7、. 用熄弧角表示（= -， 是換相角）： （） （）圖3- 4理想定的面積比理想定小2個缺口面積: b) 曲線：i. 用逆變角表示：上翹直線（負值面積隨電流增大），端口電壓的絕對值隨直流電流的增加而增加（正內(nèi)阻）；ii. 用熄弧角表示：下傾直線（負值面積隨電流減小），端口電壓的絕對值隨直流電流的增加而下降（負內(nèi)阻）；圖3- 5逆變器外特性曲線（以定和定表示）5. 三相全控橋的等值電路：（1） 整流器等值電路:圖3- 6整流器等值電路 a) 內(nèi)電勢，內(nèi)阻為正的可調(diào)電壓源；b) 端口電壓隨輸出電流增大而減小。（2） 逆變器等值電路：圖3- 7逆變器等值電路a) 用表示的等值電路，端口電壓隨電流增大

8、而增大（正內(nèi)阻）；b) 用表示等值電路，端口電壓隨電流增大而減?。ㄘ搩?nèi)阻）。（3） 雙端直流輸電系統(tǒng)的等值電路:圖3- 8直流系統(tǒng)等值電路圖6. 雙端直流輸電系統(tǒng)工作點：（1） 工作點的確定：通常將線路電阻RL納入逆變器側(cè)，則用表示的外特性曲線因正值內(nèi)阻增加而上翹更多，用表示的外特性曲線因負值內(nèi)阻減小而使下傾減緩或微上翹。由直流輸電系統(tǒng)等值電路可見，兩側(cè)電路工作時，應(yīng)該具有相同電流和端口電壓，表現(xiàn)在曲線上，就是兩側(cè)換流器的外特性曲線的交點，這就是工作點。圖3- 9雙端直流系統(tǒng)工作點的確定（兩條線交點）（2） 工作點穩(wěn)定性判據(jù)：采用小擾動法在工作點加上一點小擾動看看系統(tǒng)能不能回到原來的穩(wěn)定點。（

9、結(jié)論：整流側(cè)外特性曲線的斜率小于逆變側(cè)外特性曲線的斜率，系統(tǒng)可以穩(wěn)定運行。）7. 雙橋換流器（電力電子那個十二脈波）（整流器和逆變器結(jié)構(gòu)相同）：（1） 電路圖：兩個三相全控橋串聯(lián)；圖3- 10（2） 交流輸入電壓：兩個三相交流輸入電壓的相位互差30°（頻率相同，幅值相同）；（3） 觸發(fā)順序：1-1-2-2-3-3-4-4-5-5-6-6；（4） 直流輸出電壓瞬時值波形和紋波頻率：每工頻基波含12個均勻波頭；（5） 直流輸出平均電壓：等于兩個全控橋直流輸出平均電壓之和；（6） 雙橋換流器的優(yōu)點：a) 在晶閘管元件耐壓能力和串聯(lián)數(shù)不變的條件下，雙橋輸出電壓是單橋的兩倍；采用橋串聯(lián)代替元件

10、串聯(lián)；b) 直流輸出電壓的諧波幅值比單橋更小，諧波頻率更高，因而更易于濾除；c) 交流公共母線的電流諧波比單橋更小，最低次諧波次數(shù)更高； d) 當雙橋中發(fā)生任一橋故障時，可以將故障橋隔離（短接），另一正常單橋仍可繼續(xù)工作；（1） 逆變器實現(xiàn)逆變的條件：a) 外接直流電源，其極性必須與晶閘管的導(dǎo)通方向一致；b) 外接交流系統(tǒng)，其在直流側(cè)產(chǎn)生的整流電壓平均值應(yīng)小于直流電源電壓；c) 晶閘管的觸發(fā)角應(yīng)在的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。四、 換流器的諧波分析：1. 諧波的危害：（1） 對鐵磁設(shè)備的影響。諧波造成額外的鐵耗導(dǎo)致發(fā)熱、振動和噪聲，降低了設(shè)備出力、效率及壽命；（2） 對旋轉(zhuǎn)電機的影響：諧波造成轉(zhuǎn)矩脈動，轉(zhuǎn)

11、速不穩(wěn)；（3） 對電力電容器的影響：諧波可能引起諧振過電壓；（4） 對電力系統(tǒng)測控的影響：諧波使測量誤差增加，可能導(dǎo)致控制失靈，保護誤動；（5） 3次諧波電流過大可能使中性線過流；（6） 諧波疊加在基波上，使電氣應(yīng)力增加，對各種電氣設(shè)備尤其是電容器的絕緣造成威脅；（7） 諧波對通信線路造成干擾。2. 諧波分析的數(shù)學(xué)工具：傅里葉級數(shù)。3. 諧波分析的基本假設(shè)：（1） 交流電源為三相對稱標準正弦波電壓源；（2） 三相交流電路各相阻抗參數(shù)相等；（3） 換流器采用60°等間隔觸發(fā)；（4） 直流電流恒定（水平無紋波）；（5） 不考慮換相角的影響； 在上述基本假設(shè)條件下，分析得出的諧波，稱之為“

12、特征諧波”。4. 諧波分析的基本步驟：（1） 寫出盡可能簡潔的周期函數(shù)表達式f（x）；（2） 計算傅立葉級數(shù)的系數(shù)an和bn；（3） 寫出與周期函數(shù)f（x）等價的傅立葉級數(shù)表達式；（4） 分析f（x）的傅立葉級數(shù)構(gòu)成成分，得出有用結(jié)論。5. 諧波分析內(nèi)容：（1） 直流輸出電壓的特征諧波分析：a) 諧波頻率：等于 6n（n=1，2，3，）倍工頻基波頻率；b) 諧波幅值是控制角的函數(shù)： =0°和 =180°幅值最小， =90°幅值最大 ；HVDC運行時，整流側(cè) =12°15°，逆變側(cè)定運行；c) 諧波幅值隨諧波次數(shù)的增加而減小；d) n=0時的直流

13、分量就等于直流電壓平均值。（2） 交流線電流的特征諧波分析：a) YY接線變壓器一次電流特征諧波分析：除基波外只剩有5、7、11、13、次等6k±1次諧波。b) YD接線變壓器一次電流特征諧波分析：（波形相同，幅值比YY接線大倍）除基波外只剩有5、7、11、13、次等6k±1次諧波。（3） 雙橋換流器直流側(cè)電壓特征諧波分析（根據(jù)假設(shè)直流電流無紋波，故只分析直流電壓）：12k±1次諧波。五、 換流器的功率因數(shù)計算：1. 功率因數(shù)的定義：功率因數(shù)等于有功功率P與視在功率S之比，即： 功率因數(shù)的大小反映的是有功功率P在視在功率S中所占的比重，是功率的利用系數(shù)，反映功率的

14、利用程度。三相全控橋交流側(cè)的電壓是正弦波形，電流是方波，故有功功率P等于基波電壓有效值U（即）與基波電流有效值、及基波電壓與基波電流相角差的余弦值的乘積。（不考慮換相角時，；考慮換相角時，）2. 只考慮基波時的功率因數(shù)： 3. 考慮諧波時的功率因數(shù)： 上式是不考慮換相角時的情況。 上式是考慮換相角時的情況。六、 高壓直流輸電系統(tǒng)主設(shè)備：1. 換流器：（1） 雙橋換流器與四重閥結(jié)構(gòu)：一個三相全控橋有6個橋臂（閥），一個橋臂（閥）由120個晶閘管串聯(lián)而成；每15個晶閘管構(gòu)成一個基本單元，每兩個基本單元（30個晶閘管）組裝為一個半層閥；每4個半層閥構(gòu)成一個閥。四重閥：雙橋換流器同一相上的4個閥的組合

15、體。圖6- 1 四重閥示意圖（2） 等間隔（60°）觸發(fā)與等控制角（）觸發(fā)：a) 等間隔（60°）觸發(fā)方式：1=移相控制；相對于1號自然換相點滯后角度1；從脈沖2開始，均滯后前一個脈沖60°，即：k+1=k+60°（k=2，3，4，5，6）。b) 等控制角觸發(fā)方式：1=2=3=4=5=6；即6個觸發(fā)脈沖都是相對于各自的自然換相點滯后一個相同角度。c) 兩種觸發(fā)方式比較：在三相電壓對稱的條件下，兩種觸發(fā)方式等效，但是在三相電壓不對稱的條件下，后者的觸發(fā)脈沖不等間隔，導(dǎo)致交流電流波形正負半波寬度不等，平均電流不為零，造成變壓器偏磁。（3） 晶閘管換流器對晶閘

16、管元件的基本要求：a) 耐壓強度高；b) 載流能力強；c) 開通時間和電流上升率的限制，即約為100A/s；d) 關(guān)斷時間與電壓上升率的限制，即約為200V/s。（4） 觸發(fā)脈沖的傳送方式：a) 光纖方式；b) 電磁方式。圖6- 2 （a）為光纖方式，（b）（c）為電磁方式（5） 高壓（就地）取電技術(shù)：圖6- 3光電變換電路的高壓（就地）取電方法2. 換流變壓器：（1） 工作電流波形是方波；（2） 耐壓要求高；（3） 可能存在一定偏磁（直流分量）；（4） 有載調(diào)壓、調(diào)壓范圍大、調(diào)節(jié)頻繁。3. 平波電抗器：（1） 作用：a) 直流電流濾波（平波）；b) 限制線路短路電流的上升率；c) 防止小電流

17、運行時的電流斷續(xù)；d) 阻斷雷電波的侵入；e) 減小對沿線通訊設(shè)施的干擾；（2） 如何選取直流電抗器的電感值：答：直流電抗器的作用是減少直流側(cè)的交流脈動量，小電流時保持電流的連續(xù)性以及當直流送電回路發(fā)生故障時，能抑制電流的上升速度。從作用來看，它的電感量越大越好。但是過大，當電流迅速變化時在直流電抗器上產(chǎn)生的過電壓就越大；另外作為一個延時環(huán)節(jié)，過大對直流電流的自動調(diào)節(jié)不利。所以滿足上述三項要求的前提下，直流電抗器的電感Ld應(yīng)盡量小。 故選取直流電抗器電感值的具體方法是： 按減少直流側(cè)的交流脈動分量的情況確定電感值； 以小電流時保持電流的連續(xù)性和直流送電回路發(fā)生故障時能抑制電流上 升速度的情況進

18、行驗算。4. 濾波器：（1） 濾波原理：高阻抗串聯(lián)分壓隔離（如平波電抗器，濾除諧波電壓），低阻抗并聯(lián)支路分流（如LC濾波器，濾除諧波電流）；工作頻率低于諧振頻率時，濾波器呈容性，工作頻率高于諧振頻率時呈感性。（2） 交流濾波器的種類及其阻抗特性：a) 單調(diào)諧濾波器（只有一個諧振頻率）： 圖6- 4 單調(diào)諧濾波器 圖6- 5單調(diào)諧濾波器阻抗特性b) 雙調(diào)諧濾波器（有兩個諧振頻率）： 圖6- 6雙調(diào)諧濾波器 圖6- 7雙調(diào)諧濾波器阻抗特性c) 高通濾波器： 圖6- 8 高通濾波器 圖6- 9高通濾波器阻抗特性（3） 交流側(cè)濾波器設(shè)計原則：濾除諧波的同時考慮無功補償，兼顧經(jīng)濟性。（4） 交流側(cè)濾波器

19、設(shè)計步驟：首先根據(jù)無功需求確定C，再根據(jù)諧振要求確定L，最后根據(jù)品質(zhì)因數(shù)確定R。（5） 電容器的經(jīng)濟容量和安裝容量：電容器的工作電流包括諧波電流和基波電流，其容量是諧波容量和基波容量兩者之和，稱之為安裝容量。只考慮濾波而不考慮無功補償，求得的最小安裝容量即經(jīng)濟容量；令“基波容量/安裝容量”比值最大，即安裝容量的最大利用。（6） 濾波器的特征電抗、品質(zhì)因數(shù)：諧振頻率下的感抗值或容抗值即特征電抗；，即品質(zhì)因數(shù)。品質(zhì)因數(shù)Q越大，諧振時的支路阻抗越小，濾波效果也越好，但考慮到與交流電網(wǎng)發(fā)生諧振時為防止通過濾波器（電容器和電抗器）的電流過大，人為增加串聯(lián)電阻阻值以降低Q，起限制電流過大的作用。一般Q取值

20、范圍為50100，為了節(jié)能目的，有時會取更高值（電阻值更?。＃?） 并聯(lián)濾波器與串聯(lián)濾波器相比有什么優(yōu)點:a) 濾波效果好；b) 串聯(lián)濾波器必須通過主電路的全部電流，并對地采用全絕緣，而并聯(lián)濾波器的一端接地，通過的電流只是由它所濾除的諧波電流和一個比主電路小得多的基波電流，絕緣要求也低。5. 直流斷路器:（1） 直流沒有過零點，難以熄弧；（2） 熄弧技術(shù)：a) 并聯(lián)LC支路，利用LC振蕩產(chǎn)生反向電流以抵消線路電流，使之實現(xiàn)過零滅??；開關(guān)閉合工作時，電容器通過充電回路預(yù)充電，開關(guān)打開前，并聯(lián)到開關(guān)兩端構(gòu)成LC振蕩回路；b) 直接并聯(lián)帶間隙的電容器，利用電容器吸收能量熄?。籧) 利用逐漸加大串聯(lián)

21、電阻使回路電流下降，最后用電容器吸收能量熄弧；d) 拉長電弧，增加弧電阻，降低回路電流，熄弧。七、 HVDC對交流系統(tǒng)的影響：1. 概述：（1） 交流系統(tǒng)強弱程度:a) 系統(tǒng)強弱程度反映了系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)節(jié)對擾動的敏感度;b) 互聯(lián)等效阻抗: 阻抗高，系統(tǒng)弱；阻抗低，系統(tǒng)強；c) 交流系統(tǒng)慣性（發(fā)電機轉(zhuǎn)動慣量）：慣量小，系統(tǒng)弱；慣量大，系統(tǒng)強；注意：系統(tǒng)越弱，交、直流交互影響越強。d) 短路比（short circuit ratio，SCR）：換流站交流母線的短路容量與額定直流功率的比值，即： e) 有效短路比（ESCR）：考慮無功補償設(shè)備后的短路比，即： 注意：一般而言，短路比小于2的系統(tǒng)稱為弱系

22、統(tǒng)。注意：系統(tǒng)在不同運行方式下，SCR可能不同。注意：惡劣情況下，原來很強的系統(tǒng)也可能會變成弱系統(tǒng)。2. 換相失?。海?） 概念：當逆變器兩個閥進行換相時，因換相過程未能進行完畢，或者預(yù)計關(guān)斷的閥關(guān)斷后，在反向電壓期間未能恢復(fù)阻斷能力，當加在該閥上的電壓為正時，立即重新導(dǎo)通，則發(fā)生了倒換相，使預(yù)計開通的閥重新關(guān)斷，這種現(xiàn)象稱之為換相失敗。（2） 機理：實際HVDC采用晶閘管在電流過零后恢復(fù)正向阻斷能力所需時間約為400s（對應(yīng)50Hz下7.2°），故當關(guān)斷角小于7.2°時，HVDC會發(fā)生換相失??；另外，當交流系統(tǒng)較弱時，也容易發(fā)生換相失敗。（3） 主要因素：交流側(cè)母線電壓；

23、直流電流；換相電抗；越前觸發(fā)角等。 （這里有些參數(shù)PPT沒細講，我也沒搞懂，求指教）（4） 換相失敗的危害：a) 換相失敗引起輸送功率中斷威脅系統(tǒng)安全穩(wěn)定；b) 交流系統(tǒng)短路時，電壓跌落可能引起多個換流站同時發(fā)生換相失敗，導(dǎo)致多回直流線路功率中斷，引起系統(tǒng)潮流大范圍轉(zhuǎn)移和重新分布；c) 影響故障切除后受端系統(tǒng)電壓恢復(fù)，進而影響故障切除后直流功率快速恢復(fù)，可能會威脅交流系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。（5） 措施：a) 利用無功補償維持交流電壓穩(wěn)定；b) 采用較大平波電抗限制直流電流暫態(tài)上升；c) 規(guī)劃階段降低變壓器短路電抗（換流電抗）；d) 增大觸發(fā)角或關(guān)斷角整定值；e) 人工換相等。3. HVDC引起的電壓

24、穩(wěn)定：（1） 機理：逆變器采用定熄弧角控制時，交流電壓下降，觸發(fā)角減小，無功功率增加，導(dǎo)致交流電壓進一步下降。（2） 措施：a) 使用無功補償裝置增強交流電壓支撐能力；b) 換流器控制模式轉(zhuǎn)換（改為定電壓控制）；c) 采用VSC換流器等。4. 直流功率調(diào)制的影響低頻振蕩抑制：（1） 基本概念：由系統(tǒng)缺乏阻尼或系統(tǒng)負阻尼引起的輸電線路上的功率波動頻率一般在0.12.0Hz，通常稱為低頻振蕩。自由振蕩頻率為： 式中，由上式可知，機組慣量越大，振蕩頻率越低；輸送功率越大，振蕩頻率越低。（2） 直流小信號調(diào)制:a) 利用與交流聯(lián)絡(luò)線并聯(lián)運行的HVDC的小信號調(diào)制可以有效地抑制互聯(lián)系統(tǒng)間的低頻振蕩；b)

25、 原理：在已有HVDC控制系統(tǒng)中加入附加的直流小信號調(diào)制器，從交流聯(lián)絡(luò)線或兩端交流系統(tǒng)中提取異常信號，來調(diào)節(jié)直流線路傳輸?shù)墓β?，使之快速吸收或補償交流線路功率過剩或缺額，起到阻尼振蕩作用。c) 常用直流小信號調(diào)制器類型：單入單出超前-滯后補償（原理類似于PSS）。圖7- 1 直流小信號調(diào)制器模型5. 諧波不穩(wěn)定性：（1） 諧波概念：諧波是一個周期電氣量的正弦分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍；不是基波整數(shù)倍頻率的分量稱為間諧波或分數(shù)諧波；頻率低于基頻的間諧波稱為次諧波。注意：HVDC換流器交流側(cè)為諧波電流源，直流側(cè)為諧波電壓源。（2） 諧波穩(wěn)定性：a) HVDC引起的諧波不穩(wěn)定是指在換流站附近有擾

26、動時，諧波振蕩不易衰減甚至放大的現(xiàn)象，表現(xiàn)為交流母線電壓嚴重畸變。b) 后果：電流諧波放大幾倍甚至幾十倍；電壓嚴重畸變會導(dǎo)致?lián)Q相失敗并使系統(tǒng)運行困難；c) 不穩(wěn)定機理：i. 特征諧波大部分被交流濾波器吸收，但非特征諧波卻很難被濾波器吸收；ii. 系統(tǒng)阻抗、電源阻抗、濾波器阻抗等并聯(lián)，容易導(dǎo)致較低次諧振頻率（5次及以下）；iii. 諧振頻率如果與非特征諧波匹配可能導(dǎo)致諧波被放大，放大的諧波進一步造成交流電壓波形畸變及脈沖不均衡，如果形成正反饋，最終導(dǎo)致交流母線電壓嚴重畸變，直流系統(tǒng)運行困難或不能穩(wěn)定運行；iv. 鐵芯飽和型諧波不穩(wěn)定是由于交直流系統(tǒng)中過多的低次諧波交互影響導(dǎo)致，諧波通過換流變壓器

27、的磁通偏移被放大，諧波和換流器交互影響又激勵了這種放大，最終導(dǎo)致出現(xiàn)環(huán)流變壓器鐵芯飽和引起諧波不穩(wěn)定現(xiàn)象；v. 當交流側(cè)并聯(lián)諧振頻率與直流側(cè)串聯(lián)諧振頻率剛好滿足交直流兩側(cè)諧波交互關(guān)系時，就發(fā)生互補諧振；d) 抑制諧波不穩(wěn)定措施：i. 規(guī)劃階段避免互補諧振發(fā)生；ii. 利用磁通補償或諧波注入消除非特征諧波；iii. 附加控制電流調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖，保證非特征諧波最??；iv. 有源濾波等。6. 不對稱運行的影響：在單極大地回線運行方式或者雙極兩端接地不對稱運行方式下，會有較大電（甚至為額定運行電流）經(jīng)接地極流經(jīng)大地。持續(xù)、長時間的大電流流過接地極會表現(xiàn)出三類效應(yīng)：電磁效應(yīng)、熱力效應(yīng)、電化效應(yīng)。（1） 電

28、磁效應(yīng)：a) 內(nèi)容：直流電流注入大地，在極址土壤中形成恒定直流電流場，導(dǎo)致出現(xiàn)大地電位升高、跨步電壓、接觸電勢等。b) 影響：影響依靠大地磁場工作的設(shè)施；對金屬管道、鎧裝電纜、具有接地系統(tǒng)電氣設(shè)備產(chǎn)生負面影響；跨步電壓和接觸電勢影響人畜安全；電磁干擾。（2） 熱力效應(yīng)：a) 直流電流作用下電極溫度升高，可能蒸發(fā)土壤水分，導(dǎo)電性能變差，電極將出現(xiàn)熱不穩(wěn)定，嚴重時會使土壤燒結(jié)成幾乎不導(dǎo)電的玻璃狀，電極將喪失運行能力。b) 影響電極溫升土壤參數(shù)：電阻率、熱導(dǎo)率、熱容率、濕度。（3） 電化效應(yīng)：a) 大地中水與鹽類物質(zhì)相當于電解液，當直流電流經(jīng)大地返回時，在陽極上會產(chǎn)生氧化反應(yīng)，使得電極及附近金屬發(fā)生

29、電腐蝕；也會導(dǎo)致附近土壤中鹽類物質(zhì)被電解。7. HVDC引起的變壓器直流偏磁：（1） 問題：直流輸電系統(tǒng)接地極流過較大電流時（如單極大地運行）會導(dǎo)致中性點接地變壓器產(chǎn)生直流偏磁現(xiàn)象。（2） 后果：導(dǎo)致鐵芯飽和，產(chǎn)生諧波，引起振動和噪聲，引起發(fā)熱，嚴重時損壞變壓器，引起保護誤動等。圖7- 2 直流偏磁對變壓器勵磁電流的影響（3） 產(chǎn)生的原因：a) 電流在大地中流通，會在不同的地點產(chǎn)生不同的電勢，如果兩個變電站的接地網(wǎng)存在直流電勢差，加上交流系統(tǒng)的直流電阻比較小，這樣就會在交流系統(tǒng)中形成直流電流；b) 入地電流找到了一個比大地更容易流通的通道，即接地變壓器繞組和交流線路組成。圖7- 3 大地電流回

30、路（4） 影響因素：兩臺接地變壓器所處位置的電位；兩個變電站接地電阻R1、R2；變壓器繞組直流電阻RT1、RT2；線路電阻RL。圖7- 4（5） 抑制措施（根本思路：避免（減小）地電流流經(jīng)變壓器中性點）：a) 中性點串電阻，限制流入的直流電流：圖7- 5 中性點串電阻i. 優(yōu)點：簡單、可靠、低成本；ii. 缺點：不能徹底消除直流電流流入；接地性質(zhì)改變，有負面影響；影響方向保護靈敏度；系統(tǒng)故障時中性點過電壓等。b) 改變中性點電位（如反向注入電流、電位補償?shù)龋簣D7- 6 改變中性點電位c) 中性點串隔直電容阻止直流電流流入：圖7- 7 中性點串隔直電容8. 短時過電壓：（1） 定義：超過正常電

31、壓范圍，持續(xù)相對較長時間的不衰減或衰減慢的過電壓。（Temporary Overvoltage，TOV）（2） 原因：造成換流站短時過電壓的根本原因是換流站安裝的大量無功補償電容器和濾波器；額定工況下，無功容量為額定輸送功率的40%-60%，甩負荷時引起無功消耗大幅下降甚至為零，剩余的無功補償容量就會導(dǎo)致過電壓。（3） 影響短時過電壓大小的因素：a) 系統(tǒng)強弱程度與無功消耗情況；b) 由交流系統(tǒng)等效阻抗與直流輸電換流站無功補償設(shè)備和濾波設(shè)備構(gòu)成的并聯(lián)諧振；c) 由換流變壓器飽和或偏磁引起的勵磁涌流。（4） 一般短時過電壓包含的分量: 工頻過電壓分量；變壓器勵磁涌流引起的過電壓分量；并聯(lián)諧振決定

32、的自由頻率分量。（5） 限制短時過電壓的措施：a) 加強交流系統(tǒng)；b) 采用適當?shù)闹绷鬏旊娺\行策略；c) 電容器組與濾波器組投切；d) ZnO避雷器限制過電壓。9. HVDC引起的次同步振蕩（Subsynchronous Oscillation (SSO)）：（1） 概念：汽輪發(fā)電機軸系會與電力系統(tǒng)功率控制設(shè)備，如高壓直流輸電系統(tǒng)，靜止無功補償系統(tǒng)等，發(fā)生相互作用，產(chǎn)生的低于同步頻率的振蕩。（2） 問題：在直流輸電整流站附近的汽輪發(fā)電機組，如果大部分功率通過直流輸電來輸送，且與交流大系統(tǒng)之間的聯(lián)系又比較薄弱，容易引起次同步振蕩（SSO）。（3） 后果：導(dǎo)致機組大軸疲勞甚至斷裂，導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩失穩(wěn)

33、。（4） 作用機理：汽輪發(fā)電機的速度電動勢分量與換流器觸發(fā)角控制之間的緊密耦合與內(nèi)在的反饋關(guān)系。圖7- 8（5） 影響因素：a) 發(fā)電機組與電整流站電氣距離：距離越近越不利；b) 發(fā)電機組與交流大電網(wǎng)聯(lián)系：聯(lián)系越薄弱越不利；c) 發(fā)電機組的額定功率與HVDC輸送的額定功率相對大小：若在同一個數(shù)量級上，不利；d) HVDC控制器：電流調(diào)節(jié)器、輔助控制器等引起負阻尼。（6） 抑制措施：a) 加入次同步阻尼控制器（SSDC）等附加控制解決（本質(zhì)是通過提供對扭振模式的阻尼來抑制SSO）；b) 附加一次設(shè)備防止（但價格昂貴）。注意：逆變站附近的汽輪發(fā)電機組不會受到由HVDC引起的SSO危害。因為它們并不

34、向HVDC提供任何功率，而只是與逆變站并列運行，供電給常規(guī)的隨頻率而變化的負荷。注意：SSO基本只涉及大容量汽輪發(fā)電機組（30萬kW以上），其軸系結(jié)構(gòu)特點引起。注意：水輪機不易發(fā)生次同步振蕩：轉(zhuǎn)子慣量大，功率擾動不易引起軸系扭振；機組對扭振固有阻尼很高。10. 多直流饋入問題：（1） 概念：多直流饋入就是在受端電網(wǎng)的一個區(qū)域中集中落點多回直流線路。（2） 只采用基本控制的HVDC通常會導(dǎo)致交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)間產(chǎn)生負面的相互作用；采用附加控制可以避免這種負面相互作用，甚至產(chǎn)生正面的影響。11. 單雙極閉鎖：（1） 整流站閉鎖相當于突甩負荷，系統(tǒng)頻率上升；（2） 逆變站閉鎖相當于突然切機，系統(tǒng)頻率

35、下降；（3） 極閉鎖會使雙側(cè)交流系統(tǒng)突甩無功負荷，使電壓升高。12. 直流制動：（1） 交流系統(tǒng)不能過于薄弱，否則不能起到制動作用；（2） 交流系統(tǒng)能快速提供無功，否則由于直流吸收無功的增加，會導(dǎo)致交流系統(tǒng)電壓大幅度下降，從而抵消吸收有功的作用或起反作用；（3） 發(fā)電機與HVDC之間電氣距離長（機端升壓變和換流變），直流制動效果不會有電氣制動效果明顯；（4） 快速無功調(diào)節(jié)、快速勵磁、HVDC快投電容器和濾波器等，直流制動可以替代（或減少）切機切負荷；13. VDC直流線路故障（短路）：由于HVDC故障電流能持續(xù)一定時間但換流閥可快速關(guān)斷10ms，所以HVDC故障電流在交流系統(tǒng)中影響不明顯。14

36、. 交流系統(tǒng)故障（短路）：引起的大幅電壓下降在逆變側(cè)可能會導(dǎo)致?lián)Q相失敗。15. 緊急功率支援：如交流電網(wǎng)出現(xiàn)大幅度功率缺額：聯(lián)絡(luò)線跳開、某些大電廠跳開等，HVDC可以快速增加輸送功率或者快速潮流反轉(zhuǎn)。八、 VSC-HVDC1. 基本概念：（1） 定義：以基于全控器件的電壓源變換器（VSC）為基礎(chǔ)的直流輸電技術(shù)。（電壓源換流器高壓直流輸電或柔性直流輸電）（2） 特征：全控型電力電子器件、電壓源換流器、大多數(shù)采用脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)。（3） 常規(guī)直流輸電面臨的挑戰(zhàn)：a) 兩側(cè)換流站無功消耗大（每側(cè)4060%）；b) 存在大量低次諧波，濾波器容量大；c) 不能向無源網(wǎng)絡(luò)供電；d) 存在換相失敗風險

37、，會威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定；e) 難以形成多端直流網(wǎng)絡(luò)。注意：根本問題在于使用的開關(guān)器件是半控型器件晶閘管，只能控制開通而不能控制其關(guān)斷，換向必須靠交流側(cè)電源。2. VSC-HVDC的特點及應(yīng)用場合：（1） 優(yōu)點：a) 結(jié)構(gòu)緊湊占地小；b) 無源系統(tǒng)供電/黑啟動；c) 可聯(lián)絡(luò)弱交流系統(tǒng)；d) 獨立的有功和無功控制；e) 站間不用通訊；f) 無換相失敗問題；g) 諧波??；h) 易于實現(xiàn)多端直流。（2） 缺點：a) 系統(tǒng)損耗較大，每端1.6%（常規(guī)0.8%）；b) 無法控制直流側(cè)故障電流（直流側(cè)故障只能跳交流側(cè)斷路器）；c) 運行經(jīng)驗尚不足，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性仍有待檢驗。（3） 應(yīng)用場合：a) 可再生能

38、源并網(wǎng)：連接風力發(fā)電場和電力網(wǎng)；b) 孤島供電：海島或海上石油/天然氣的鉆井平臺；c) 城市中心供電；d) 地下電力輸送；e) 連接異步交流電網(wǎng)。3. VSC-HVDC主要設(shè)備：（1） 主要設(shè)備及其作用：a) 電壓源換流器：實現(xiàn)整流和逆變；b) 直流電容：電壓支撐、抑制直流電壓波動降低直流諧波；c) 換流電感：Boost控制、影響輸送能力、功率調(diào)節(jié)；d) 交流濾波器：濾除交流側(cè)的諧波；e) 直流電纜：傳輸電能；f) 測控與保護系統(tǒng)：測量、控制、保護；g) 開關(guān)設(shè)備：投切VSC-HVDC系統(tǒng)； 通過器件直接串 聯(lián)滿足耐壓要求h) 冷卻系統(tǒng)：冷卻半導(dǎo)體、變壓器、電抗器等。（2） 換流器：a) 兩電

39、平換流器（以PWM波形逼近正弦波）：圖8- 1兩電平換流器（采用IGBT直接串聯(lián)閥實現(xiàn)）i. 優(yōu)點：電路結(jié)構(gòu)簡單；所有閥容量相同；控制簡單，易擴展。ii. 缺點：器件直接串聯(lián)，對于參數(shù)一致性要求高，靜態(tài)均壓和動態(tài)均壓問題嚴峻，高。b) NPC三電平換流器（以PWM波形逼近正弦波）：圖8- 2 NPC三電平換流器i. 優(yōu)點：電平數(shù)提高有利于提高波形質(zhì)量，降低損耗；ii. 缺點：額外的器件（鉗位二極管）增加了成本和設(shè)計復(fù)雜度，存在電容電壓不平衡問題。c) 模塊化多電平（MMC）（以階梯波逼近正弦波）：圖8- 3模塊化多電平i. 優(yōu)點：進一步改善波形質(zhì)量，降低對濾波系統(tǒng)要求，甚至可以不要濾波器。ii

40、. 缺點：電容器電壓平衡有難度。d) 變壓器組合式（并聯(lián)型）：多個變換器并聯(lián)復(fù)合而成，采用曲折變壓器并聯(lián)接入交流系統(tǒng)，較低開關(guān)頻率獲得較好波形質(zhì)量，可提升換流站容量。e) 變壓器組合式（串聯(lián)型）：多個變換器串聯(lián)復(fù)合而成，可提升電壓等級和換流站容量。f) 變壓器組合式（串并聯(lián)型）：多個變換器串并聯(lián)復(fù)合而成，可提升電壓等級和換流站容量，可以以“搭積木”形式實現(xiàn)所需的電壓、電流等級。4. VSC-HVDC構(gòu)成形式：（1） 換流站接線方式：圖8- 4（2） 兩端VSC-HVDC輸電系統(tǒng)：單極系統(tǒng)，雙級系統(tǒng)。注意：采用基本MCC換流器實現(xiàn)的VSC-HVDC直流側(cè)沒有集中布置的電容器，無法采用直流中點接地

41、方式實現(xiàn)正負極性對稱的直流線路。故一般有以下解決方法：閥交流側(cè)經(jīng)電抗器構(gòu)造中性點接地或者閥側(cè)變壓器采用yn形式。注意：目前已投運的柔直系統(tǒng)絕大多數(shù)由ABB公司設(shè)計制造，VSC-HVDC換流器采用基本VSC實現(xiàn)，本身不能單極運行，僅直流線路可以單極運行。（有文獻稱為“偽雙極”）而由組合式VSC構(gòu)成VSC-HVDC換流器時，可以實現(xiàn)真正的雙極系統(tǒng)。（3） 多端VSC-HVDC輸電系統(tǒng)：圖8- 5多端VSC-HVDC輸電系統(tǒng)5. VSC-HVDC系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性：（1） VSC變換器特性：圖8- 6 VSC交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量關(guān)系1（假設(shè)不變）圖8- 7 VSC交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量關(guān)系2（假設(shè)不變）圖8- 8 等值

42、電路圖由等值電路圖可得到交流側(cè)電源輸出的有功功率和無功功率分別為： 調(diào)整、k 可使得VSC運行于圓內(nèi)任意一點，故其可獨立控制P、Q： > 0，電源相位超前，變換器工作于整流，交流系統(tǒng)向直流系統(tǒng)注入有功功率； < 0，電源相位滯后，變換器工作于逆變，直流系統(tǒng)向交流系統(tǒng)注入有功功率；，系統(tǒng)提供無功；，系統(tǒng)吸收無功。6. VSC-HVDC控制：（1） 控制主要功能：使VSC-HVDC系統(tǒng)正常工作，保護設(shè)備，使系統(tǒng)經(jīng)濟運行，具體包括：VSC-HVDC系統(tǒng)的啟動和停止控制，VSC-HVDC系統(tǒng)輸送功率潮流大小和方向控制，協(xié)調(diào)交流系統(tǒng)實現(xiàn)調(diào)度中心指令，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。（2） 分層控制：系統(tǒng)層控

43、制，裝置層控制，器件層控制。圖8- 9 VSC-HVDC分層控制a) 系統(tǒng)層控制：i. 系統(tǒng)層控制兩類物理量：有功類物理量（有功功率、直流電壓/電流、交流頻率）和無功類物理量（無功功率、交流電壓幅值）。換流站必須在有功類物理量和無功類物理量中各挑選一個物理量進行控制。ii. 系統(tǒng)層三種基本控制方式： 定功率（定直流電流）控制（控制功率或直流電流和與交流側(cè)交換的無功功率）：圖8- 10定功率控制 定直流電壓控制（控制直流母線電壓和與交流側(cè)交換的無功功率）：圖8- 11定直流電壓控制注意：VSC-HVDC必須有一個換流站采用定直流電壓控制！ 定交流電壓控制（控制交流母線電壓頻率和幅值）：圖8- 1

44、2定交流電壓控制b) 裝置層控制：根據(jù)系統(tǒng)層控制形成的參考值，形成換流器目標輸出波形參考信號（M、）。圖8- 13i. 常用的一般包含兩個控制環(huán)：功率類外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)。電流內(nèi)環(huán)有利于換流器限流。ii. 換流器直接電流控制：圖8- 14換流器直接電流控制iii. 換流器間接電流控制：圖8- 15換流器間接電流控制c) 器件層控制：i. PWM控制原理：沖量相等而形狀（如大小波形）不同的窄脈沖作用于慣性系統(tǒng)，其效果基本相同。（沖量即指窄脈沖的面積（變量對時間積分）；效果基本相同，是指系統(tǒng)的輸出響應(yīng)波形基本相同）ii. PWM調(diào)制方法：把希望輸出的波形作為調(diào)制信號（參考波，Vcontrol），把接受

45、調(diào)制的信號作為載波（Vtri），通過信號波的調(diào)制得到所期望的PWM波形。通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波，其中等腰三角波應(yīng)用最多。圖8- 16 PWM調(diào)制波的形成PWM頻率與載波Vtri頻率相同，輸出電壓VA0幅值由調(diào)制波Vcontrol幅值決定，輸出電壓基頻由Vcontrol頻率決定。 iii. 脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形也稱SPWM波形。為了提高直流電壓利用率，可注入三次諧波。圖8- 17 單相兩電平VSC注意：單相VSC可控運行的前提是直流電壓不低于交流側(cè)電壓峰值。圖8- 18 三相兩電平VSC注意：三相VSC可控運行的前提是直流電壓不低于交流線電壓倍。iv.

46、空間矢量PWM（SV-PWM）：圖8- 19圖8- 20 SV-PWM的八個開關(guān)狀態(tài)圖8- 21 八個開關(guān)狀態(tài)對應(yīng)空間矢量位置 步驟：確定Vd, Vq, Vref, ；確定時間區(qū)域T1, T2, T0；確定S1S6的開關(guān)時間。 優(yōu)點：諧波??；直流電壓利用率高（是SPWM的倍）。注意：SV-PWM只是利用矢量概念實現(xiàn)脈沖調(diào)制，并不是一般意義上的矢量控制，而仍然屬于標量控制。v. 特定諧波消除調(diào)制方法（SHE-PWM）： 目標：滿足調(diào)制比前提下，消去部分低次諧波。 原理：選擇合適觸發(fā)角，既滿足基波輸出要求，又滿足消除某些低次諧波要求。vi. 最優(yōu)PWM（OPWM）： 目標函數(shù)：指定諧波消除、最小化

47、總諧波畸變率、最小化畸變系數(shù)、最大轉(zhuǎn)矩。 數(shù)值計算方法：牛頓法、人工智能優(yōu)化算法（GA、SA、CSA、PSO等）。vii. 換流閥觸發(fā)技術(shù)：圖8- 22 采用光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)換流閥7. VSC-HVDC保護配置：（1） 區(qū)域劃分：外部交流系統(tǒng)，換流站內(nèi)部，直流側(cè)線路。圖8- 23 VSC-HVDC保護區(qū)域劃分圖（2） 故障形式：a) 外部交流系統(tǒng)故障：電壓不平衡（不對稱故障或不對稱負荷引起）；過壓/欠壓；雷電過電壓（近端架空線路遭受雷擊引起）；操作過電壓投切線路設(shè)備引起等。b) 換流站內(nèi)部故障：內(nèi)部交流母線故障；站內(nèi)直流母線故障；閥體故障；元件失效等。c) 直流線路故障：斷線；單極接地；雙極短路；

48、架空直流線路雷擊過電壓。（3） 保護配置原則與特點：a) 可靠性，靈敏性，選擇性，快速性，可控性（通過控制換流器等減輕故障的危害），安全性（保障人身安全和設(shè)備安全），可維護性（保護功能及參數(shù)便于調(diào)整）。b) 特點：采取分區(qū)重疊配置（交流側(cè)保護區(qū)，換流器保護區(qū)，直流線路保護區(qū)）；分層配置（系統(tǒng)級保護，裝置級保護，器件級（閥級）保護）。（4） 交流側(cè)保護：a) 交流線路保護；b) 換流變壓器保護：差動保護、過流保護、中性點偏移保護、變壓器本體保護（油、氣、）；c) 換流電抗器保護；d) 交流開關(guān)場和交流濾波器保護。（5） 換流器保護：a) 換流器過電流保護；b) 換流器直流過電壓保護；c) 交流側(cè)

49、過電壓保護；d) 觸發(fā)脈沖監(jiān)控；e) 閥自身保護；f) 輔助設(shè)備保護。（6） 直流線路保護：a) 直流欠壓保護；b) 直流過壓保護；c) 直流電壓不平衡保護；d) 直流故障再啟動邏輯等。8. VSC-HVDC與LCC-HVDC比較：（1） 結(jié)構(gòu)：圖8- 24 VSC-HVDC與LCC-HVDC結(jié)構(gòu)比較（2） 對連接的交流電網(wǎng)的要求：a) LCC-HVDC：要求保持連接交流電網(wǎng)的電壓和頻率穩(wěn)定，且具有足夠大短路容量；交流電網(wǎng)需要提供無功功率，否則有換相失敗風險。b) VSC-HVDC：對連接系統(tǒng)短路容量沒有要求，且可以直接連接無源網(wǎng)絡(luò)。（3） 諧波：a) LCC-HVDC：交流側(cè)12k±

50、;1，直流側(cè)12k次；b) VSC-HVDC：與開關(guān)頻率相關(guān)的高次諧波。（4） 經(jīng)濟傳輸范圍：a) LCC-HVDC：大功率范圍內(nèi)（250MW及以上），顯得經(jīng)濟有效；b) VSC-HVDC：將經(jīng)濟功率傳輸范圍擴展到幾個MW到幾百個MW之間。（5） 無功：a) LCC-HVDC：整流側(cè)和逆變側(cè)均吸收無功；b) VSC-HVDC：整流側(cè)和逆變側(cè)均可獨立靈活控制無功：吸收、發(fā)出和零無功。（6） 應(yīng)用場合：a) LCC HVDC：用于大容量電能傳輸；b) VSC-HVDC：無源孤島供電、分布式發(fā)電接入、城市供電、（7） 控制手段及性能：a) LCC-HVDC：i. 觸發(fā)角控制、投切電容器、變壓器分接頭

51、；ii. 潮流反轉(zhuǎn)依靠電壓極性反轉(zhuǎn)實現(xiàn)；iii. 直流側(cè)故障通過晶閘管可以清除；iv. 過載能力強；v. 不具有黑啟動功能；vi. 損耗低，滿載時，每端0.8%。b) VSC-HVDC：i. PWM控制方式，有功無功的獨立控制；ii. 潮流反轉(zhuǎn)依靠電流方向反轉(zhuǎn)實現(xiàn)，實現(xiàn)方便快捷；iii. 直流側(cè)故障需要交流側(cè)跳閘清除；iv. 過載能力弱；v. 具有黑啟動功能；vi. 損耗高，滿載時，每端1.6%。（8） 工程施工和占地：VSC-HVDC整個電站按照模塊化設(shè)計，占地面積與同等容量常規(guī)直流輸電電站相比大大縮??；所有裝置可以在生產(chǎn)工廠經(jīng)過試驗檢驗后運送到電站當?shù)?，施工方便。九?直流輸電控制1. 直

52、流輸電控制方式：直流輸電系統(tǒng)的整流側(cè)維持直流電流，逆變側(cè)維持直流電壓，從而決定了直流傳輸功率。（1） 整流側(cè)：a) 直流電流控制：調(diào)節(jié) 維持恒定；b) 直流功率控制：根據(jù)運行電壓 計算給定值 維持恒定；c) 直流電壓控制：只有當直流系統(tǒng)電壓過電壓才起作用；d) 角最小控制：整流側(cè)交流電壓或逆變側(cè)交流電壓，整流側(cè)不能繼續(xù)維持恒定，轉(zhuǎn)入角最小控制，同時退出直流電流控制。一般min =5°；e) 無功功率控制或慢速交流電壓控制：只選一種，調(diào)節(jié)濾波器組數(shù) 改變無功，強交流系統(tǒng)選無功功率控制；f) 換流變壓器分接頭控制：調(diào)節(jié)交流電壓 維持在給定范圍變化，或保持閥側(cè)空載電壓恒定；g) 地電流平衡

53、控制：雙極運行時，調(diào)整兩極，保持地電流<1%。（2） 逆變側(cè)：a) 角控制：一般維持=18°；b) 直流電壓控制：調(diào)整 維持恒定；c) 直流電流控制：只有當整流側(cè)轉(zhuǎn)入min控制才自動轉(zhuǎn)為該方式；d) 快速交流電壓控制：當限制交流系統(tǒng)過電壓，當 ，換流變分接頭來不及調(diào)節(jié)，調(diào) 吸收無功 。同樣對出現(xiàn) 。e) 無功功率控制或慢速交流電壓控制：只選一種，調(diào)節(jié)濾波器組數(shù) 改變無功，強交流系統(tǒng)選無功功率控制（與整流側(cè)同）;f) 電流差值控制：防止逆變電流調(diào)節(jié)器在工作轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生不穩(wěn)定；g) 換流變壓器分接頭控制：調(diào)節(jié)交流電壓 維持在給定范圍變化，或保持閥側(cè)空載電壓恒定。注意：正常情況下，整流

54、側(cè)是直流電流或直流功率控制，逆變側(cè)是角或直流電壓控制。2. 直流輸電控制特性：（1） 直流輸電等值電路：圖9- 1 直流輸電控制電路圖圖9- 2 直流輸電等值電路 上面三個式子是分別用控制角、熄弧角和關(guān)斷角表示的直流電壓表達式。注意：這里的以表示的公式中本來求出來是個負值，這里改變了逆變器內(nèi)電勢的參考方向，故算出來是個正值。 注意：直流輸電可調(diào)量為導(dǎo)通角和變壓器分接頭。（2） 定觸發(fā)角控制：a) 整流側(cè)為定方式，逆變側(cè)為定方式：將線路的電阻歸算到整流側(cè)，可得到以下計算式： 圖9- 3 1為整流側(cè)，2為逆變側(cè)當整流器的交流電勢變化，則系統(tǒng)的運行點將偏移到A或B。由于伏安特性的斜率一般很小，交流電壓并不會有太大的變動，這樣就會引起直流電流和直流功率很大的波動。同理，逆變側(cè)交流電勢的變動，也會發(fā)生類似的結(jié)果。這種情況是不允許的。直流輸送功率大幅度波動，將引起交流系統(tǒng)的運行困難，直流電流的劇烈變化，也會影響直流系統(tǒng)的安全運行，可能造成換流器過載和逆變器的換相失敗等。b) 整流側(cè)為定方式，逆變側(cè)為定方式：將線路的電阻歸算到整流側(cè)，可得到以下計算式： 圖9- 4 1為整流側(cè)，2為逆變側(cè)上述控制方式同樣存在電壓小變化，直流電流大的變化，