《高壓直流輸電原理與運(yùn)行》復(fù)習(xí)提綱及答案

高壓直流輸電原理與運(yùn)行》復(fù)習(xí)提綱1章〔1〕高壓直流輸電的概念和分類(lèi)概念：高壓直流輸電由將溝通電變換為直流電的整流器、高壓直流輸電線路以及將直流電變換為溝通電的逆變器三局部組成。--半控型的晶閘管，實(shí)行電網(wǎng)換相。VSC高壓直流輸電：全控型電力電子器件，承受器件換相。分類(lèi)：長(zhǎng)距離直流輸電〔兩端直流輸電〕，背靠背〔BTB〕直流輸電方式，交、直流并聯(lián)輸電方式，交、直流疊加輸電方式，三級(jí)直流輸電方式。〔2〕直流系統(tǒng)的構(gòu)成直流單級(jí)輸電：大地或海水回流方式，導(dǎo)體回流方式。直流雙極輸電：中性點(diǎn)兩端接地方式，中性點(diǎn)單端接地方式，中性線方式。直流多回線輸電：線路并聯(lián)多回輸電方式，換流器并聯(lián)的多回線輸電方式。多端直流輸電：并聯(lián)多端直流輸電方式，串聯(lián)多端直流輸電方式?！?〕高壓直流輸電的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)性：高壓直流輸電的合理性和適用性表達(dá)在遠(yuǎn)距離、大容量輸電中。具有潮流快速可控的特點(diǎn)缺點(diǎn)：①直流輸電換流站的設(shè)備多、構(gòu)造簡(jiǎn)潔、造價(jià)高、損耗大、運(yùn)行費(fèi)用高、牢靠性也較差。置大量、成組的濾波器消退這些諧波。③電網(wǎng)換相方式的常規(guī)直流輸電在傳送有功功率的同時(shí)，會(huì)吸取大量無(wú)功功率，可達(dá)有功功率的50％~60％，需要大量的無(wú)功功率補(bǔ)償裝置及相應(yīng)的把握策略。④直流輸電的接地極和直流斷路器問(wèn)題都存在一些沒(méi)有很好解決的技術(shù)難點(diǎn) 。〔4〕目前已投運(yùn)20個(gè)直流輸電工程〔詳見(jiàn)p14〕2023年，我國(guó)已建成世界上第一條土800KV的最高直流電壓等級(jí)的特高壓直流輸電工程。五直：天-廣工程〔5002023年〕，三-廣工程〔2023年〕，貴-I回工程〔2023年〕，貴-II回工程〔2023年〕〔±800KV〕〔5〕輕型直流輸電特點(diǎn)：電壓源換流器為無(wú)源逆變，對(duì)受端系統(tǒng)沒(méi)有要求，故可用于向小容量系統(tǒng)或不含旋轉(zhuǎn)電機(jī)的負(fù)荷供電。電壓源換流器產(chǎn)生的諧波大為減弱，對(duì)無(wú)功功率的需要也大大削減，同時(shí)器和平波電抗器。不用消滅換相失敗故障〔低電壓大電流〕。模塊化設(shè)計(jì)使VSC直流輸電工程縮短工期?？蓪?shí)現(xiàn)無(wú)人值班或少人值守運(yùn)行。把握器可依據(jù)溝通系統(tǒng)的需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，所以?xún)蓚?cè)電壓源型換流器不需要通信聯(lián)絡(luò)，從而削減通信的投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用?？刹谎b設(shè)換流變壓器，同時(shí)可簡(jiǎn)化開(kāi)關(guān)，從而進(jìn)一步降低造價(jià)，提高 VSC直流輸電的競(jìng)爭(zhēng)力。第2章高壓直流輸電系統(tǒng)的主要設(shè)備高壓直流輸電系統(tǒng)的組成〔主要設(shè)備〕裝置、遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。高壓直流輸電系統(tǒng)的根本工作原理通過(guò)換流裝置，將溝通電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡瑢⒅备邏褐绷鬏旊娤到y(tǒng)的主要設(shè)備的功能〔12脈波換流單元，由于諧波少〕換流變壓器：①參與實(shí)現(xiàn)溝通電與直流電之間的相互變換。②實(shí)現(xiàn)電壓變換。③抑制直流故障電流。④減弱溝通系統(tǒng)入侵直流系統(tǒng)的過(guò)電壓。⑤削減換流器注入溝通系統(tǒng)的諧波。⑥實(shí)現(xiàn)交、直流系統(tǒng)的電氣隔離。平波電抗器：作用在第〔4〕題無(wú)功補(bǔ)償裝置：補(bǔ)償換流器消耗的無(wú)功功率濾波器：按連接方式分類(lèi)：串聯(lián)濾波器和并聯(lián)濾波器，用做換流器諧波抑制用途的濾波器確定為并聯(lián)連接方式。按用途分：溝通和直流濾波器。流器吸取的無(wú)功功率。直流濾波器：抑制換流器產(chǎn)生的注入直流線路的諧波電流。直流輸電線路：為整流站向逆變站傳送直流電流或直流功率供給通路。接地極：鉗制中性點(diǎn)電位和為直流電流供給返回通路。直流平波電抗器〔大電感〕的主要作用防止輕載時(shí)直流電流斷續(xù)。抑制直流故障電流的快速增加，削減逆變器繼發(fā)換相失敗的幾率。削減直流電流紋波，與直流濾波器一起共同構(gòu)成換流站直流諧波濾波電路。防止直流線路或直流開(kāi)關(guān)站產(chǎn)生的陡波沖擊波進(jìn)入閥廳，從而使換流閥免遭過(guò)電壓應(yīng)力過(guò)大而損壞。3章?lián)Q流器工作原理2扛流電〔1〕3-1高壓直流輸電系統(tǒng)接線圖系統(tǒng)1 中：UR和UI為換流器，可實(shí)現(xiàn)溝通電向直流電或直流電向溝通電的轉(zhuǎn)換。T為換流變壓器，它向換流器供給適當(dāng)?shù)燃?jí)的不接地三相電壓源。 〔長(zhǎng)距離、大容量高壓直流輸電系統(tǒng)中，l--變壓器全部承受單相雙繞組型式。 〕。La為平波電抗器，其作用是防止輕負(fù)荷時(shí)直流電流斷續(xù)，抑制直流故障電流的快速增加，以及減小直流電流紋波等。ACFDCFP

濾波器和直流濾波器，其作用分別是抑制換流器注入交、直流系統(tǒng)的諧波。溝通濾波器還有無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓δ?。此外，高壓直流輸電系統(tǒng)還有直流線路和把握保護(hù)系統(tǒng)〔3-1中未標(biāo)出〕。I2PDCF4--TnTI

愧梳站2VT 〔2〕6脈波整流器工作原理及各種工n況I,各種工況：3種運(yùn)行方式，2-360°的重復(fù)周期中，23通的運(yùn)行方式。單橋整流器工作在工況2-3狀態(tài)的前提條件：觸發(fā)延遲角0<a<90°-u/2，同時(shí)換u<600a10~20°，換相角u=15°~25°。特點(diǎn)：在每頻周期中，由6個(gè)持續(xù)60°且外形完全一樣的波形組成， 習(xí)慣樣的60。周期為重復(fù)周期，單橋整流器又稱(chēng)為6脈波整流器。每一個(gè)重復(fù)周期中，整流電壓由兩局部組成，一局部為溝通系統(tǒng)等值電源線閥臂同時(shí)導(dǎo)通的狀態(tài)。360°的重復(fù)周期中，始終只有3個(gè)閥臂輪流導(dǎo)通的運(yùn)行方式。單橋整流器工作在工況3狀態(tài)的前提條件是觸發(fā)延遲角a=0 30°，同時(shí)換相u=60°。假設(shè)直流輸送功率過(guò)大，致使直流電流增加較多時(shí)，滿(mǎn)足工況3的要求則過(guò)渡到3.特點(diǎn)：1)消滅強(qiáng)制延遲現(xiàn)象。觸發(fā)延遲角越小，則強(qiáng)迫觸發(fā)延遲角越大。3個(gè)閥臂同時(shí)導(dǎo)通。3-460°的重復(fù)周期中，34通的運(yùn)行方式。3-4狀態(tài)的前提條件是30a<=90°-u/2，同時(shí)換相角60°<uv=120°。假設(shè)直流電流增加很多，比方直流線路短路時(shí)，換相角」將會(huì)從正常運(yùn)行時(shí)的1212脈波整流器的工作原理6脈波逆變器工作原理及工況逆變器成功實(shí)現(xiàn)逆變需要同時(shí)滿(mǎn)足的三個(gè)條件1?外接直流電源，其極性必需與晶閘管的導(dǎo)通方向全都。2?外接溝通系統(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。3?a90°~180°的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。12當(dāng)關(guān)斷角過(guò)小時(shí)，12脈波逆變器會(huì)發(fā)生換相失敗，導(dǎo)致逆變器直流側(cè)短時(shí)間的行。假設(shè)只有發(fā)生一次換相失敗，直流電流增高較小，整流側(cè)定直流電流把握動(dòng)作，很快就能將直流電流調(diào)回到預(yù)定值。4章高壓直流輸電的諧波抑制與無(wú)功補(bǔ)償諧波的污染與危害〔作業(yè)題〕主要表現(xiàn)在對(duì)電力與信號(hào)的干擾影響方面。對(duì)電力的危害：①〔換流變壓器過(guò)負(fù)荷〕等的附加諧波損耗與發(fā)熱，縮短使用壽命；②

.旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī).諧波諧振過(guò)電壓，造成電氣元器件及設(shè)備的故障與損壞；③

.電能計(jì)量錯(cuò)誤。在對(duì)信號(hào)干擾方面有：①.對(duì)通信系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾，使電信質(zhì)量下降；② .使重要的和敏感的自動(dòng)把握、保護(hù)裝置誤動(dòng)作；③.危害到功率處理器自身的正常運(yùn)行。諧波的分類(lèi)換流器溝通側(cè)的特征諧波i6k±1次的諧波，6k±16脈波換流器溝通側(cè)的特征諧波，的表達(dá)式為：ia2：3l

1111

1sin19w1^)(sidn呻——si門(mén)5皿/譏一7n7Wt—sin1仙譏一sin13wt-—sin17w. 57 j 11 13

17 it-—兀 1912k±112脈波換流器溝通側(cè)的特征諧波。A相電流為：iA (sinwt sin11wt

1111

sin23wt sin25wt11 r13

sin13wd23

125 r 「換流器直流側(cè)的特征諧波換流器溝通側(cè)的非特征諧波〔不考〕換流器直流側(cè)的非特征諧波產(chǎn)生直流側(cè)非特性諧波的因素：2〕2〕126脈波換流器的換流變壓器的漏抗不相等和6脈波換流器直流側(cè)特征諧波6W66〔2A+1〕次諧波的差值作為非特征諧波。3〕行計(jì)算，充分考慮各次諧波幅值和相位的差異&4〕換流變壓器三相漏抗不平衡也將使直流電壓中產(chǎn)生非特征諧波。諧波抑制設(shè)備〔填空或選擇〕濾波器、平波電抗器、中性點(diǎn)沖擊電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置分組容量確實(shí)定原則〔不考〕無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備〔填空或選擇〕主要有機(jī)械投切的電容器和電抗器、同步調(diào)相機(jī)和靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置前兩類(lèi)是傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置，最終一類(lèi)是型的。(10)FC-TCRSVC

3類(lèi)141FOTCRC的根本構(gòu)造如圖4-23TCR與濾波器相井聯(lián)使用：通常TCR1也以保證既能輸出容性無(wú)功也能輸感性無(wú)功二實(shí)際應(yīng)用中、常用一個(gè)濾波網(wǎng)絡(luò)〔LCSR〕來(lái)取代單純的電功，而在

TCR4-23FC-TCRSVC-次構(gòu)造圖特定頻段內(nèi)表現(xiàn)為低阻抗*TCR產(chǎn)生的諧波分宣起著濾波作用FC-TCRS\CTCR局部能平滑地轉(zhuǎn)變其輕發(fā)角而轉(zhuǎn)變其等值電納，靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置與直流系統(tǒng)的協(xié)調(diào)把握策略制定時(shí)需要考慮的因素12、直流啟動(dòng)過(guò)程中濾波器投切引起的換流母線暫態(tài)過(guò)電壓及穩(wěn)態(tài)過(guò)電壓把握3U-I特性斜率與分接頭的協(xié)調(diào)把握，避開(kāi)分接頭的頻繁振蕩投切4、直流系統(tǒng)故障及溝通系統(tǒng)故障時(shí)的協(xié)調(diào)把握，避開(kāi)因靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的不當(dāng)把握引起系統(tǒng)不穩(wěn)定及直流功率的延遲恢復(fù)5、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置把握系統(tǒng)參數(shù)及直流把握系統(tǒng)參數(shù)的協(xié)調(diào)整定6考慮弱受端系統(tǒng)負(fù)荷特性對(duì)直流把握器級(jí)靜止無(wú)功補(bǔ)償協(xié)調(diào)把握策略的影響換流器如何無(wú)功電壓把握1?低負(fù)荷下增加無(wú)功消耗幫助進(jìn)展不平衡無(wú)功的周密把握3?降低無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備投切時(shí)的暫態(tài)電壓方式5章電網(wǎng)換相直流輸電的把握與保護(hù)〔1〕根本把握方式〔換流器的相位把握〕根本把握方式：定電流把握、定電壓把握、定功率把握。另外，在逆變器還有定熄弧角把握?！?〕換流變壓器閥側(cè)電壓恒定的把握方式的特征1?不用切換分接頭，即可快速實(shí)現(xiàn)從最小值到額定值的輸送功率。2變動(dòng)造成的直流電壓變化，較小的分接頭調(diào)整范圍即可滿(mǎn)足要求輕負(fù)荷時(shí)的熄弧角變大，削減消滅換相失敗的狀況。(4)整流器、逆變器的協(xié)調(diào)把握協(xié)調(diào)把握的典型例如框圖圖 5-10圖,10 觸發(fā)角最小選擇故障種類(lèi)換流站內(nèi)故障類(lèi)型：橋臂短路、換相失敗、逆變器觸角信號(hào)閉鎖、全壓起動(dòng)作業(yè)題:常規(guī)咼壓直流輸電輕型直流輸電流站設(shè)備 多 少構(gòu)造 簡(jiǎn)潔 簡(jiǎn)潔常規(guī)咼壓直流輸電輕型直流輸電流站設(shè)備 多 少構(gòu)造 簡(jiǎn)潔 簡(jiǎn)潔造價(jià)高低運(yùn)行費(fèi)用高低諧波大小對(duì)無(wú)功功率 大 小的需求向小容量溝通系統(tǒng)及不含旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷供電班或少人值守運(yùn)行適用范圍

不能 能不能 能220KV及以上電壓等級(jí)適用于電壓低于土150KV容量不的遠(yuǎn)距離大容量輸電、海底電纜輸 超過(guò)200MW勺輸電電及不同額定頻率或一樣額疋頻率溝通系統(tǒng)間的非同步互聯(lián)等方面二、 諧波對(duì)電力系統(tǒng)危害主要表現(xiàn)在以下幾方面？答：主要表現(xiàn)在對(duì)電力與信號(hào)的干擾影響方面。對(duì)電力的危害：① .旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)〔換流變壓器過(guò)負(fù)荷〕等的附加諧波損耗與發(fā)熱，縮短使用壽命；② .諧波諧振過(guò)電壓，造成電氣元器件及設(shè)備的故障與損壞；③ .電能計(jì)量錯(cuò)誤。在對(duì)信號(hào)干擾方面有：①.對(duì)通信系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾，使電信質(zhì)量下降；② .使重要的和敏感的自動(dòng)把握、保護(hù)裝置誤動(dòng)作；③.危害到功率處理器自身的正常運(yùn)行。三、 對(duì)于換流站在運(yùn)行過(guò)程中所需無(wú)功功率為什么不能依靠或不能主要依靠所接入溝通系統(tǒng)來(lái)供給？答：由于當(dāng)換流站從溝通系統(tǒng)吸取或輸出大量無(wú)功功率時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致無(wú)功損耗，同時(shí)換流站的溝通電壓將會(huì)大幅度變化。所以在換流站中依據(jù)換流器的無(wú)功功率特性裝設(shè)適宜的無(wú)功補(bǔ)償裝置，是保證高壓直流系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要條件之一。接地極極