直流輸電主接線和運(yùn)行方式

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1、直流輸電主接線和運(yùn)行方式王明新中國電力科學(xué)研究院2005年8月一、直流輸電系統(tǒng)主接線直流輸電是什么?在電網(wǎng)中，以直流電的方式實(shí)現(xiàn)電能傳輸，兼顧輸電和聯(lián)網(wǎng)作用的電力設(shè)施（1）直流系統(tǒng)將接收交流電整流---轉(zhuǎn)換為直流輸電---再逆變?yōu)榻涣麟娝统?，按設(shè)定的功率輸電。（2）直流系統(tǒng)主要由換流器和相應(yīng)的變壓器，交流濾波器（包括電容器和電抗器等無功補(bǔ)償裝置）和直流濾波器（包括平波電抗器），直流線路等主設(shè)備，以及二次控制保護(hù)系統(tǒng)組成。（3）直流系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)雙極大地回線,并通過直流斷路器、隔離刀閘，可以組成單極大地回線、單極金屬回線等結(jié)構(gòu)。本節(jié)主要介紹：換流器的接線；換流變壓器與換流器的連接方

2、式；交流濾波器的接入系統(tǒng)方式；直流開關(guān)場的接線；以及一些換流站特殊的接線方式。常規(guī)交流開關(guān)場的接線方式不在本節(jié)討論范圍之內(nèi)。2.換流閥組接線換流器通常采用三相橋式整流電路，早期的直流輸電工程多采用6脈動(dòng)閥組作為基本換流單元，由于6脈動(dòng)換流閥組會(huì)在換流器的交直流側(cè)產(chǎn)生較多的低次諧波電流，因此現(xiàn)代超高壓直流工程均采用12脈動(dòng)閥組作為基本換流單元。6脈動(dòng)換流閥組12脈動(dòng)閥組每極采用幾組12脈動(dòng)換流單元主要與以下因素有關(guān)：①單個(gè)12脈動(dòng)換流單元的最大制造容量；②換流變壓器的制造及運(yùn)輸限制；③分期建設(shè)的考慮；④可靠性及可用率；⑤投資考慮；⑥交流系統(tǒng)的要求。三種接線方式的投資估計(jì)接線方案每

3、極1組12脈動(dòng)沖單元每極2組12脈動(dòng)單元串聯(lián)每極2組12脈動(dòng)單元并聯(lián)閥及相關(guān)設(shè)備投(含閥廳)100%120%150%?180%換流閥通常布置在戶內(nèi)(也有布置在戶外：的如卡布拉·巴薩直流工程的油冷閥以及ABB公司推出的戶外閥)，戶內(nèi)閥的布置可以是懸掛式，也可以是支撐式。懸掛式或支撐式閥通常都采用一個(gè)四重閥作為一個(gè)閥塔。3.換流變壓器與換流閥的連接?三相三繞組換流變壓器，對(duì)于每極1組12脈動(dòng)換流器，每極只用一臺(tái)，多用于容量較小的直流工程。?三相雙繞組換流變壓器，對(duì)于每極1組12脈動(dòng)換流器，多用于中型直流工程，每極需兩臺(tái)。?單相三繞組換流變壓器，對(duì)于每極1組12脈動(dòng)換流器，每極需3臺(tái)

4、。?單相雙繞組換流變壓器，對(duì)于1組12脈動(dòng)換流器，每極需6臺(tái)，多用于大型直流工程。?單相三繞組換流變壓器，對(duì)于每極2組12脈動(dòng)換流器串聯(lián)或并聯(lián)，每極需6臺(tái)，多用于大型直流工程。換流變壓器與閥廳的布置有以下幾種：①換流變壓器(單邊插入)閥廳布置，可適用于各種接線方式；②換流變壓器雙邊插入閥廳布置，可適用于每極兩組12脈動(dòng)換流器的情況；③換流變壓器脫開閥廳布置，可適用于各種接線方式。換流變壓器閥側(cè)套管插入閥廳布置的優(yōu)點(diǎn)是：①可利用閥廳內(nèi)良好的運(yùn)行環(huán)境來減小換流變壓器閥側(cè)套管的爬距；②可防止換流變壓器閥側(cè)套管的不均勻濕閃；③可省掉從換流變壓器至閥廳電氣引線的單獨(dú)穿墻套管。換流變壓器閥

5、側(cè)套管插入閥廳布置的缺點(diǎn)是：①閥廳面積顯著增大，增加了閥廳及其附屬設(shè)施的造價(jià)及年運(yùn)行費(fèi)用；②增加了換流變壓器的制造難度；③換流變壓器的運(yùn)行維護(hù)條件較差；④換流變壓器的備用相更換不方便。幾種布置方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能交流濾波器的接入系統(tǒng)方式(1)濾波器大組直接接在換流站交流母線上(或接入串中)。通常濾波器大組是由幾個(gè)濾波器分組接在一個(gè)濾波器小母線上而形成。(2)濾波器大組直接T接在換流變壓器的進(jìn)線回路上。(3)濾波器分組直接接在換流站交流母線上(或接入串中)。(4)濾波器分組直接接在換流變壓器單獨(dú)的繞組上。交流濾波器接入系統(tǒng)方式的特點(diǎn)5.直流開關(guān)場的接線直流開關(guān)場的設(shè)備主要包括：平波

6、電抗器、直流濾波器(部分工程不裝直流濾波器)、直流測量裝置(PT、CT)、避雷器、沖擊電容器、耦合電容器、開關(guān)設(shè)備及母線和絕緣子等。雙極直流工程，直流開關(guān)場的接線通常要適應(yīng)雙極運(yùn)行、單極大地回線方式和單極金屬回線方式運(yùn)行以及雙導(dǎo)線并聯(lián)大地回線方式等多種運(yùn)行方式之間的轉(zhuǎn)換，因此需要在中性線上裝設(shè)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換開關(guān)以便實(shí)現(xiàn)各種接線方式的轉(zhuǎn)換。2.直流輸電的主要特點(diǎn)（1）直流系統(tǒng)功率可控，調(diào)節(jié)速度快，便于采取措施，有利于互聯(lián)交流系統(tǒng)穩(wěn)定。（2）直流輸電線路本身不存在穩(wěn)定和集膚效應(yīng)問題，有利于長距離和電纜送電。（3）直流系統(tǒng)使兩端交流電網(wǎng)異步連接，可以防止電網(wǎng)事故擴(kuò)大，便于實(shí)施快速停運(yùn)解列

7、。（4）直流系統(tǒng)會(huì)在交直流兩側(cè)產(chǎn)生特征諧波；不采用雙極平衡方式和單極金屬回線時(shí)，接地極電流增大會(huì)對(duì)接地極和附近金屬管線產(chǎn)生腐蝕，造成鄰近中性線接地的交流變壓器直流偏磁。二、直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行方式基本運(yùn)行方式雙極全壓定功率平衡方式（1）雙極運(yùn)行功率可以根據(jù)調(diào)度計(jì)劃運(yùn)行在最小功率和額定功率之間。（2）調(diào)度需要考慮直流輸送功率的最大變化對(duì)交流系統(tǒng)的影響。2、雙極平衡運(yùn)行方式1）雙極降壓：由于氣候等原因威脅兩端換流站設(shè)備和直流線路絕緣時(shí)，所采用的運(yùn)行方式。此時(shí)，直流電流最大值被限制在額定電流，最大允