直流输电原理1

1、直流输电原理直流输电原理直流输电系统直流输电系统(direct current transmission system)(direct current transmission system) 直流输电是在送端直流输电是在送端将交流电经整流器变换将交流电经整流器变换成直流电输送至受端，再在受端用逆变器将直成直流电输送至受端，再在受端用逆变器将直流电变换成交流电送到受端交流电网的一种输流电变换成交流电送到受端交流电网的一种输电方式。以直流方式实现电能传输的系统称为电方式。以直流方式实现电能传输的系统称为直流输电系统。直流输电系统。双极大地回线方式双极大地回线方式 直流系统主设备直流系统主设备 换

2、流阀换流阀 换流变压器换流变压器 平波电抗器平波电抗器 交流滤波器交流滤波器 直流滤波器直流滤波器 直流场设备直流场设备 直流控制保护系统直流控制保护系统 接地极接地极直流输电基本原理直流输电基本原理换流原理换流原理要解决以下几个问题：要解决以下几个问题： 换流是什么意思？换流是什么意思？ 换相是什么意思？换相是什么意思？ 直流系统如何将电能从一端送到另一端？直流系统如何将电能从一端送到另一端？要掌握以下几个概念：要掌握以下几个概念： 阀电压、换相电压、直流电压阀电压、换相电压、直流电压 整流、逆变整流、逆变 触发角、换相角、熄弧角触发角、换相角、熄弧角换流设备的基本构成换流设备的基本构成 （

3、1 1）换流基本元件（可控硅）换流基本元件（可控硅）（2 2）换流基本单元（）换流基本单元（ 6 6脉动换流阀）脉动换流阀）换流基本元件（可控硅）换流基本元件（可控硅）阴极(K)阳极(A)门极(控制极G)正面为阴极背面为阳极控制极可控硅基本特性可控硅基本特性可控硅正常导通的条件：可控硅正常导通的条件：1.阳极电压必需高于阴 极电压，即阀电压为 正；2.在控制极上加上所需 的触发脉冲。可控硅正常关断的条件：可控硅正常关断的条件：1.电流减小过零；2.阀电压持续一段时间为零或为负。闭锁状态闭锁状态导通状态导通状态反向闭反向闭锁状态锁状态可控硅级结构可控硅级结构 可控硅控制单元可控硅阻尼回路均压回路

4、换流基本单元（换流基本单元（6 6脉动换流桥）脉动换流桥）桥臂6 6脉脉换流阀触发、换相顺序换流阀触发、换相顺序换相电压换相电压-整流侧整流侧交流侧交流侧相电压相电压交流侧交流侧线电压线电压整流侧阀电压、触发角整流侧阀电压、触发角换相电压换相电压-逆变侧逆变侧交流侧交流侧相电压相电压交流侧交流侧线电压线电压逆变侧阀电压、触逆变侧阀电压、触发角发角、熄弧角、熄弧角阀电压阀电压-换流阀两端电压换流阀两端电压成成6脉脉动动桥桥的的端端电电压压各各阀阀轮轮流流导导通通时时，阀阀电电压压形形6 6 脉动桥触发脉冲序列示意脉动桥触发脉冲序列示意稳态直流电流稳态直流电流整流换流器直流电压整流换流器直流电压整

5、流侧直流电压波形整流侧直流电压波形（不考虑换相阻抗）（不考虑换相阻抗）换相过程电流、电压换相过程电流、电压UAUBUCMN+-UM=(UA+UB)/2/2阀阀1 1向阀向阀3 3换相过程中，换相过程中，直流直流M M端电压变化情况端电压变化情况换相过程的直流电压换相过程的直流电压整整流流侧侧直直流流 电电 压压 波波 形形C A B C A BCB AB AC BC BA CA CB AB AC BC相电压线电压直流电压（UA+UB）/2阀电流阀电流整流侧阀直流电流波形整流侧阀直流电流波形整流侧阀整流侧阀1 1阳极阳极/ /阴极间的电压阴极间的电压逆变换流器直流电压逆变换流器直流电压逆变器直流

6、电压波形示意逆变器直流电压波形示意逆逆变变侧侧直直流流 电电 压压 波波 形形逆变侧阀电压逆变侧阀电压 双端直流系统运行时，双端换流阀连接不是同双端直流系统运行时，双端换流阀连接不是同极性相连。根据可控硅单向导通的特性，同极性相极性相连。根据可控硅单向导通的特性，同极性相连将无法形成通路。连将无法形成通路。双端直流系统换流阀接线情况双端直流系统换流阀接线情况直流系统主回路直流系统主回路 双端直流系统运行时，整流器作为电源侧双端直流系统运行时，整流器作为电源侧, ,逆变器作为负荷侧。逆变器作为负荷侧。整流器点火角的影响整流器点火角的影响直流电压与直流电压与 角的关系角的关系1212脉动换流桥接线

7、脉动换流桥接线相角差为30 Y/Y接线方式Y/D接线方式1212脉动桥触发脉冲及电压情况脉动桥触发脉冲及电压情况触发脉冲顺序：触发脉冲顺序：Y/D 6Y/D 6脉动阀脉动阀1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 11 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 1；Y/Y 6Y/Y 6脉动阀脉动阀1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 11 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 1。Y/YY/Y阀比阀比Y/DY/D阀触发滞后阀触发滞后30 30 。1212脉动阀直流电压波形比脉动阀直流电压波形比6 6脉动阀直流电压波形更加平整。脉动阀直流电压波形更加平整。换流器交流测电流换流器交流测电流

8、Y/Y桥阀侧电流Y/D桥阀侧电流12脉动换流桥电流换流器交流测电压换流器交流测电压)IX3cosU35.1(Udr111d1 N整流侧整流侧逆变侧逆变侧直流电压直流电压UdUd公式公式)IX3cosU35.1(dr2222 NUdN1N1、N2N2表示整流侧和逆变侧每极中的表示整流侧和逆变侧每极中的6 6脉动换流器数脉动换流器数, ,如如: 6: 6脉动脉动换流器换流器N1N1、N2N2取取1 1，1212脉动换流器脉动换流器N1N1、N2N2取取2 2。U1U1、U2U2表示整流侧和逆变侧换流变压器阀侧空载线电压有效值。表示整流侧和逆变侧换流变压器阀侧空载线电压有效值。Xr1Xr1、Xr2X

9、r2表示整流侧和逆变侧每相的换相电抗表示整流侧和逆变侧每相的换相电抗( (换流变的漏抗换流变的漏抗+ +阀阀的电抗的电抗) ) 。RUUdd21dI直流电流直流电流IdIdR R为直流回路电阻，主要包括：直流线路电阻、平波为直流回路电阻，主要包括：直流线路电阻、平波电抗器电阻、接地极引线电阻及接地极电阻。电抗器电阻、接地极引线电阻及接地极电阻。直流输电基本原理直流输电基本原理ddIU1d2P直流功率直流功率PdPd整流侧整流侧双极双极单极单极ddIU1dPddIU2d2P逆变侧逆变侧双极双极单极单极ddIU2dP直流输电基本原理直流输电基本原理换流带来的问题换流带来的问题（1 1）换流器需要消耗大量无功；）换流器需要消耗大量无功；（2 2）换流在交流侧产生谐波电流、在直流侧）换流在交流侧产生谐波电流、在直流侧产生谐波电压；产生谐波电压；（3 3）换流设备应力与常规交流设备有区别；）换流设备应力与常规交流设备有区别；（4 4）大地回线，接地极的