《直流换流站》PPT课件.ppt

高压直流输电技术主讲人刘春艳 直流输电系统的构成及换流站主要设备直流输电换流技术直流输电运行方式直流输电的特点及应用场合 第一部分直流输电系统的构成及换流站主要设备 一直流输电系统的构成1 两端直流输电系统 单极系统 双极系统2 多端直流输电系统3 背靠背直流输电系统 二换流站的主要设备换流变压器换流器平波电抗器交流滤波器直流滤波器无功补偿设备 避雷器直流开关控制保护装置远动通信系统直流测量设备接地极及接地极线路 1 换流变压器 功能 电压配合 隔离 限流 抽头调节改善运行性能 特点 谐波 阀侧绕组绝缘 AC DC 自动调抽头 多绕组等 类型 三相三线圈 三相双线圈 单相三线圈 单相双线圈 2 换流器 核心部分 重点讲解学习 功能 换流 开关 与控制系统配合实现运行控制 特点 结构 四重阀 双重阀 户外式 户内式 冷却方式 触发方式 试验等 类型 汞孤阀 晶闸管阀 光直接触发晶闸管阀 IGBT换流阀 3 平波电抗器 功能 滤波 限流 防止电流断续 降低过电压 防止换相失败等 特点 电感值 0 3 1 0H 类型 油浸式 干式 4 直流滤波器 功能 滤波 类型 无源和有源两种 5 交流滤波器 功能 滤波 无功补偿 类型 无源 连续可调 有源的正在研究 6 无功补偿设备 ACF 电容器 调相机 静补 7 避雷器 换流站的避雷器种类多 运行条件复杂 特点 续流为直流 通流能力强 正常运行时发热较严重 有时两端均不接地类型 曾采用碳化硅避雷器 现均采用氧化锌避雷器 8 直流开关 灭弧问题 目前只用于回路方式转换 9 控制保护设备 功能 起动 停运 自动调节 运行性能改进等 类型 微机控制 各公司所用硬件 软件不同 发展很快 10 远动通信 功能 传送两换流站之间的信息 换流站与调度以及其他所需信息 类型 电力线载波 微波 光纤通信 11 直流测量设备 直流CT 直流PT 微分CT等 12 接地极及接地极线路功能 固定直流侧电位 长期通过运行电流 改变直流侧运行方式 提高运行可靠性等 特点 地下埋设物电腐蚀 中性点接地变压器的磁饱和等 第二部分直流输电换流技术 一 换流技术与直流输电的关系 1 直流输电必须进行换流2 直流输电换流技术的发展 汞弧阀换流 晶闸管阀换流 新型可关断器件的应用 二 直流输电换流技术 1 换流的基本概念 基本换流单元 6脉动换流单元 12脉动换流单元 换流阀 电力器件 与换流器 整流与逆变电路 换流阀的导通条件和关断条件 换流阀的单向导电性 2 6脉动整流器工作原理 如何将交流电变为直流电 整流器的工况 整流器的电压 电流波形3 6脉动逆变器工作原理 如何将直流电变为交流电 逆变器的工作条件 逆变器的电压 电流波形 请参讲义第二章整流电路及有源逆变电路 单桥整流器的运行方式 工况2 3 正常运行方式工况3 非正常运行方式工况3 4 故障运行方式 工况2 3 在600的重复周期中 2个阀和3个阀轮流导通的运行方式 4 换流原理中的电角度 触发角 换相角 关断角 导通角 5 12脉动换流器 12脉动换流器的构成 12脉动换流器的特点 6 直流输电稳态计算常用公式 整流侧直流电压Ud1 N1 1 35U1cos 3 X 1Id 逆变侧直流电压Ud2 N2 1 35U2cos 3 X 2Id Ud2 N2 1 35U2cos 3 X 2Id 直流电流Id Ud1 Ud2 R 直流功率Pd1 Ud1Id 整流侧 Pd2 Ud2Id 逆变侧 换流器消耗的无功Q1 Pd1tg 1 整流侧 Q2 Pd2tg 2 整流侧 换流器的功率因数cos 1 cos cos 1 2 整流器 cos 2 cos cos 2 2 逆变器 换流器的换相角 1 arccos cos 2X 1Id 2U1 整流器 2 arccos cos 2X 2Id 2U2 逆变器 换流变压器视在功率S1 3 Ud01Id 整流侧 S2 3 Ud02Id 逆变侧 7 换流器的外特性 无调节器的外特性 实际工程中有调节器的外特性 第三部分直流输电运行方式 1 运行接线方式 单极直流输电工程 双极直流输电工程2 全压和降压方式 全压运行方式 降压运行方式 3 功率正送与反送方式 功率正送方式 功率反送方式4 双极对称与不对称方式 双极对称方式 双极不对称方式 双极电压不对称 双极电流不对称 双极电压和电流均不对称 5 运行控制方式 定功率控制方式 定电流控制方式 无功功率控制方式 交流电压控制方式6 直流输电系统的损耗 换流站的损耗 小于额定容量的1 直流线路损耗 主要是电阻损耗 第四部分直流输电的特点及应用场合 一直流输电的特点 1直流架空线路结构简单 造价低 损耗小 输送能力强 线路电容不起作用 沿线电压分布均匀 不需装设并联电抗器 2直流电缆线路承受的电压高 输送容量大 造价低 损耗小 寿命长 且输送距离不受限制 3直流输电无交流输电的稳定问题 有利于远距离大容量送电 4用直流输电实现电力系统非同步联网具有一系列的优点 5利用直流输电的快速控制改善交流系统的运行性能 6可方便地进行分期建设 有利于发挥投资效益 7利用大地为回路提高输电系统运行的灵活性和可靠性 8直流输电换流站设备多 结构复杂 造价高 损耗大 运行费用高 9换流器运行中产生谐波 在换流站需装设交 直流滤波器 10换流器运行中消耗大量的无功 在换流站需装设无功补偿装置 11利用大地为回路而引起的一些技术问题 如 接地极附近直流电流对地下金属埋设物的电腐蚀 地下直流电流通过中心点接地变压器使变压器饱和等 12直流断路器由于没有电流过零点可利用 制造困难 使多端直流输电发展缓慢 二直流输电应用埸合 1远距离大容量输电2电力系统联网3直流电缆送电4交流线路的增容改造5轻型 柔性 直流输电6特高压直流输电 特高压直流输电1 特高压直流输电的现状 目前世界上已运行的直流输电工程最高电压为士600kV 尚无特高压直流输电工程运行 对于特高压直流工程 国外研究的结论是 士800kV的工程在技术上是可行的 士1000kV不经过很大努力进行研究是困难的 士1200kV若技术上没有重大突破是不可能的 2 特高压直流输电接线方式 每极一组12脉动换流器 每极两组12脉动换流器串联 每极两组12脉动换流器并联 中国直流输电的发展1 发展概况2 已运行的直流输电工程3 计划建设的直流输电工程 中国已运行的直流输电工程工程名称容量电压距离投运时间 MW KV Km 年 1 舟山50 1005419872 葛洲坝 上海1200士50010451989 19903 天生桥 广东1800士5009412000 20014嵊泗60士5066 220025 三峡 常州3000士5008602002 20036 三峡 广东3000士5009602003 20047 贵州 广东I3000士50088020048灵宝背靠背360120 20059 三峡 上海3000士5001047200610 贵州 广东II3000士5001194200711 高岭背靠背2 7502 士125 2008总计1997070472009年6月止 中国计划建设的直流输电工程工程名称功率电压距离投运时间 MW kV km 年 1 灵宝背靠背扩建750166 7 20092 宝鸡 德阳3000士50056020103 向家坝 奉贤特高压6400士80020002