第三讲换流站主设备

1、高压直流输电系统高压直流输电系统High Voltage Direct Current System 华南理工大学电力学院华南理工大学电力学院2015 年年3 月月 第三章第三章 换流站及其主设备换流站及其主设备换流站设备概述换流站设备概述晶闸管换流器晶闸管换流器换流变压器换流变压器平波电抗器平波电抗器无功补偿装置无功补偿装置134233 43 5换流站的布局换流站的布局3 6换流站设备概述换流站设备概述11.11.1、换流站一个极的主接线换流站一个极的主接线 1.21.2、换流器、换流器u 整流：将交流电力变换成直流电力u 逆变：将直流电力变换成交流电力 1.31.3、换流变压器、换流变压器

2、u 单相三绕组u 单相双绕组角形套管 星形套管 1.41.4、平波电抗器、平波电抗器u 干式u 油浸式 1.51.5、滤波器、滤波器 滤波并提供一部分无功 直流滤波器 交流滤波器 1.61.6、无功补偿装置、无功补偿装置 u提供无功功率u电压调节u提高电压稳定性分类：u电力电容器u同步调相机u静止无功补偿器 1.71.7、断路器、断路器 直流断路器振荡装置 1.81.8、阻尼器、阻尼器 u 阀阻尼器：阻尼阀关断时引起的振荡，抑制相过电压u 线路阻尼器：阻尼线路在异常运行情况下发生的振荡 1.91.9、过电压保护器、过电压保护器 u保护站内设备免受雷击和操作过电压之害 1.101.10、电压互感

3、器和电流互感器、电压互感器和电流互感器 1.111.11、接地电极与接地极线路、接地电极与接地极线路 u连接大地（或海水）回路、固定换流站直流侧的对地电位u一般都是很大规模。例如，高肇直流工程的接地电极是直径达到700m的圆环形。u接地极线路天广直流接地极线路工程，线路总长14.812km高肇直流接地极线路工程，贵州侧53.4km，广东侧70km 1.121.12、调节装置、调节装置 u自动控制换流器的触发相位，调节直流线路的电压、电流和功率 1.131.13、继电保护装置、继电保护装置 u检测换流站内设备（特别是换流器）和直流线路的故障、并发出故障处理指令 1.141.14、高频阻塞装置、高

4、频阻塞装置 u抑制换流器在换向过程中所引起的无线电干扰 晶闸管换流器晶闸管换流器2 换流阀的主要类型及特点换流阀的主要类型及特点 u汞弧阀：容易发生逆弧、熄弧的故障，安装及维护复杂u晶闸管阀：不会发生逆弧，运行可靠，维护简单，调节方便，造价日趋降低 对晶闸管元件的基本要求对晶闸管元件的基本要求u耐压强度高u载流能力大 高肇直流输电工程的额定电压500kV，额定电流3000Au开通时间和电流上升率 di/dt 的限制 开通时间1020s，电流上升率可达到100A/su关断时间和电压上升率dV/dt的限制 关断时间200s，电压上升率可达到200V/s 晶闸管换流器晶闸管换流器u晶闸管级（Thyr

5、istor Level）：由阻尼回路、分压回路、晶闸管控制单元TCU和晶闸管组成。晶闸管 晶闸管换流器晶闸管换流器u阀段（Valve Section）：13个晶闸管级与2台（天广直流4台）阀电抗器串联后，再与一只均压电容器并联构成一个阀段。 晶闸管换流器晶闸管换流器u组件（Modular Unit）：两个阀段串联后构成一个阀组件。u 单阀（Valve ） ：三个组件串联构成一个阀。 晶闸管换流器晶闸管换流器u二重阀：两个阀串联构成一个二重阀。u四重阀：四个阀串联构成一个四重阀。 晶闸管换流阀的基本结构晶闸管换流阀的基本结构 座装式 悬挂式 晶闸管串并联数目的确定晶闸管串并联数目的确定u电压设计

6、系数:u电流设计系数:VDF：葛上5.7*240/2502.736；贵广8.0*156/250=2.496CDF：贵广3600*1*3/3000=3.6。 阀的额定电压元件串联数元件的额定电压VDF阀的额定电流元件并联数元件的额定电流3CDF 换流阀的阻尼和均压回路换流阀的阻尼和均压回路uRC阻尼电路：动态均压、在晶闸管关断时阻尼振荡以及为晶闸管电子设备提供电源。u直流均压电阻：稳态均压以及为晶闸管提供监控和保护触发信号。u阀电抗器：在陡波冲击条件下减轻晶闸管所承受的电压；限制晶闸管的开通电流；以及改善阀内的电压分布。u均压电容：在陡波冲击下改善阀内的电压分布，使晶闸管等元件不受损坏。 换流阀

7、的触发系统换流阀的触发系统u将低电位的触发信号转换成n个（n为换流阀中的晶闸管数）信号，分别传送到处于高电位的晶闸管的门极回路，并在高电位对触发信号进行放大和整形，使其可靠地触发晶闸管。u技术要求：n可靠性高n同期性好n具有足够绝缘强度n抗干扰能力强n触发脉冲形成回路耗能低 换流阀应用换流阀应用 换流阀应用换流阀应用 换流阀应用换流阀应用 换流阀应用换流阀应用 换流阀应用换流阀应用 换流阀应用换流阀应用 换流变压器换流变压器3 3.1 3.1 整体结构整体结构 3.2 3.2 换流变压器的功能换流变压器的功能 3.3 3.3 换流变压器的特点换流变压器的特点 3.4 3.4 换流变压器的接线换

8、流变压器的接线 3.5 3.5 换流变压器的选择换流变压器的选择u 换流变压器容量的选择u 换流变压器电抗值的选择事故电流的幅值不会超过同一事故点三相短路电流幅值的 倍交流三相短路电流的幅值：最大事故电流：其中，换相电抗223IES )cos(cos35. 1235. 102ddVVEdII816. 02dddPIVS047. 135. 1816. 033CkXEI73. 1223CkkMXEII2323akkanLCLSEUSEXXXX22221001变压器电抗交流系统等值电抗阳极电抗 u换流变压器的分接头调压调节范围：15%20%每档档距： 1%2% 3.6 3.6 实例实例 平波电抗器平

9、波电抗器4 3 4 dL 4.1.4.1.平波电抗器的主要参数的选择平波电抗器的主要参数的选择 4.2.4.2.平波电抗器型式平波电抗器型式 4.3.4.3.工程实例工程实例u西北华中联网工程灵宝背靠背换流站用平波电抗器，由西安西电变压器公司设计。标志着中国已独立掌握了世界尖端的平波电抗器设计制造技术。这台平波电抗器长宽高分别为9.8、6.5和5.6米，总重量达124吨。 无功补偿装置无功补偿装置3 5 分类分类u静态和动态无功补偿装置u串联补偿和并联补偿装置u传统和现代无功补偿装置u运动和静止无功补偿装置u有源和无源无功补偿装置u高压和低压无功补偿装置 并联无功补偿装置的分类并联无功补偿装置的分类 静态无功补偿静态无功补偿u在负荷较为平稳的情况下，为达到降低线路损耗、调节电压水平而采取的一种静态补偿方式。u包括并联电容器组和并联电抗器组。u并联电容器：补偿感性无功和提供电压支持，具有价格低廉、安装灵活、操作简单、功率损耗小、运行稳定、维护方便等优点。 动态无功补偿动态无功补偿u指阻抗可调、补偿容量能快速实时跟踪负荷或系统的无功功率变化而变化的一种无功补偿方式。u输出能自动响应并实时跟踪给定的控制目标。l改