直流输电技术-总结与复习

ij
Id
Id
cos cos(t 120) cos cos( )
35
整流器的阀电流（续）
有效值:
IV
1
2
is2d(t)
2
3
2
3
i2j d(t)
2
3
Id2
Id 3
13 (, ) 0.577Id
13 (, )
36
换流装置的功率因数（直观分析）
2
2013年1月7日
37
• 情况（ 60 ）：
• 情况2（ 60 < 90 ）： 60
• 情况3（ > 90 ）： 30 30
45
15
50
逆变器安全运行条件
> 45时：
? 15
• 情况（ < 60 ）：
• 情况2（ 60 < < 90 ）： 60
• 情况3（ > 90 ）： 30 30
交直流输电的比较
8
HVDC优点
技术上：
1.有利于改善交流系统的稳定性 2.线路故障时的自防护能力强 3.调节速度快，运行可靠 4.限制交流系统的短路容量 5.实现交流系统的非同步联网（输电） 6.同等电压等级下，输送更多的功率
可靠性：直流输电与交流输电的可靠性相当 经济上：
1. 线路造价低 2. 运行损耗小 3. 特别适合电缆输电
无相控整流器阀臂的导通顺序及电流电压波形
13
无相控整流器（续）
• 整流器的直流电压
vd = vm vn
vm vn
脉动六次
14
平均直流电压
eba
2E sin(t )
3
2E
sin(0
3
)
横坐标向右平移30度
eba 2E cos
6
A0 =
2E cosd
2E
sin
6
6
2E
6
Vd 0
A0
换相中
1 2
(ebc
• m点电势：
OR
• n点电势：
OB
• 换向过程直流电压：
1 2
(ebc
eab )
• 缺口面积纵坐标长度：?
30
整流器的换相压降（， ）
A=
1
2E sin d
2 E cos cos( )
2
2
V
A
32
2
E cos
cos(
)
3
Vd 0 2
cos
cos(
)
Vd 0
sin
i5
2013年1月7日
L
di dt
L
d(Id i ) dt
eca
2L
di dt
eca
2E sint
22
整流器换相过程（V5 V1 ）
i
2E
2 L
cost C
2E 2X
cost C
t
:
i1
i
0;
C
2E 2X
cos
i1 i Is2(cos cost)
2013年1月7日
Is2
2E 2X
0.955
cos
2
cos
2
1 3 (, )
0.955
cos
cos
2
cos2
1cos cos( )
2
39
换流装置的功率因数
最为精确
cos
cos
2
cos
2
1cos
2
cos(
)
较精确
cos
co s (1)
c
o
s
2
较粗略
co s co s (1) co s
40
3-4工况特征（60 < <120 ）
59
谐波的危害
1. 使电机、电容器等设备由于附加损耗增加而过 热，缩短寿命；
2. 产生谐波放大甚至谐振，危及设备安全； 3. 引起电机机械振动； 4. 对电信设备产生干扰； 5. 使保护、控制设备误动作； 6. 降低测量精度。
60
特征谐波分析的假设条件
1）交流电源为对称的正弦波； 2）交流输电系统及换流变压器阻抗对称； 3）不计交流系统中各元件的电阻及换流变
32
E
1.35E
3
15
不计换相有相控整流器--延迟触发角 α
触发脉冲
vm
vn
eca 过零点
vd = vm vn
360，脉动六次
16
平均直流电压
6
A= 6
2E cosd
2E sin cos
6
2E cos
Vd
A
32
E cos
1.35E cos
Vd 0
cos
3
17
整流器电流分析
2013年1月7日
27
换相角
arccoscos
2X
Id
2E
• 换相过程所经历的电角度
• 2 3工况下小于 60 其它参数不变的情况下：
Id、E、 X 、
2013年1月7日
28
整流器的直流电压（， ）
触发脉冲
vm
vn
eca 过零点
vd = vm vn
2013年1月7日
29
电势相位关系图
10
直流输电换流原理（整流部分）
三相桥式换流器
无相控整流
电压：交流侧相电压、阀电压、直流侧共阴/阳极电压、 直流输出电压
电流：阀电流，交流侧电流
不计换相有相控
电流有效值
I
计及换相延时有相控整流器
1 T i 2 dt
T0
功率：功率因数
3-4工况特征
11
无相控整流器
• 相电势
ea eoa
41
60 < <120 时的换相
电流与直流电压波形
42
直流输电换流原理（逆变部分）
单桥逆变器
逆变器安全运行条件
逆变器等值电路
两种等值电路
多桥换流器
桥间耦合
43
单桥逆变器原理
44
逆变器的触发越前角与越前关断角
：阀的触发时刻越前于相应的线电压过零点的 电角度， ＝180° ：阀关断时刻到相应的线电压过零点的电角
基波分量有效值（基于傅氏变换）：
I1
2
3
Id
cos d
3
2
Id
3
2013年1月7日
3
6
Id
0.78Id
20
带触发滞后有相控整流器（续）
整流器换相过程
换相前 换相中 换相后
21
整流器换相过程（V5 V1 ）
i1
换相中
L
di1 dt
L
di5 dt
ea
ec
eca
i1 i ; i5 Id i
(a)中性点一端接地方式（两线制）
(b)中性点两端接地方式（两线-地制）
(c)中性线方式（三线制）
两端双极直流输电系统
6
分类（续）
(a)并联型
非同步联络站
(b)串联型
多端直流输电系统
7
HVDC概述
系统构成 分类
整流桥：单桥、双桥 单极：一线-地制、两线制 双极：两线制、两线-地制、三线制 两端、多端
《直流输电》总结与复习
内容
HVDC概述 直流输电换流原理
整流部分 逆变部分
直流输电谐波分析 HVDC控制原理与特性 HVDC故障分析和保护 AC-DC 潮流计算
2
HVDC概述
系统构成 分类
整流桥：单桥、双桥 单极：一线-地制、两线制 双极：两线制、两线-地制、三线制 两端、多端
换流装置的总功率因数（精确分 析）
有功功率
P Pd Vd I d
W 3EI
视在功率
3
32
cos
Vd
2
cos
2
2 3
Id
13(, )
3 Vd Id
13(, )
cos
2
cos
2
3
Pd
13(, )
cos
2
cos
2
38
换流装置的总功率因数（精确分
析）
cos = P
W
3
cos
2
cos
2
1 3 (, )
45
15
51
逆变器的功率因数（直观分析）
2
180
2
180 2 180 2
52
逆变器等值电路
Vd Vd0 cos d Id
等等值电路
53
逆变器等值电路（续）
Vd Vd0 cos d Id
等 等值电路
54
多桥换流器的构成
• 由基本换流器单元（三相桥）组合构成 • 直流侧串联 • 交流侧通过移相变压器并联 • 各桥的触发脉冲错开适当相位
交直流输电的比较
3
HVDC系统构成
组成 主要设备及其作用 优缺点 类型 换流器工作原理
换流站I
平波电抗器
换流站II
换流变 换流母线 压器
交流 系统 I
断路器
直流滤 波器 Vd I
换流变 压器 换流母线
Vd II
断路器
交流系 统II
无功补 偿设备
交流 滤波器
桥I
直流线路
桥II
图1.1 HVDC原理图
9
高压直流输电的缺点
1. 换流站设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运 行费用高；
2. 换流器产生大量谐波； 3. 换流器无功消耗量大; 4. 直流断路器由于没有电流过零点可以利用，灭弧