【正文】 功 消耗大幅下降甚至為零，剩余的無功補償容量就會導致過電壓。 注意 ： HVDC 換流器交流側為諧波電流源，直流側為諧波電壓源。 注意 ：系統(tǒng)在不同運行方式下， SCR 可能不同。但是過大，當電流迅速變化時在直流電抗器上產(chǎn)生的過電壓就越大；另外作為一個延時環(huán)節(jié)，過大對直流電流的自動調節(jié)不利。（不考慮換相角γ時，；考慮換相角γ時，） 2. 只考慮基波時的功率因數(shù)： () 3. 考慮諧波時的功率因數(shù)： () 上式是不考慮換相角時的情況。等間隔觸發(fā)； （ 4） 直流電流恒定（水平無紋波）； （ 5） 不考慮換相角的影響； 在上述基本假設 條件下，分析得出的諧波，稱之為“特征諧波”。 二、 高壓直流輸電系統(tǒng)的基本構成： 1. 雙端直流輸電的基本構成： （ 1） 單極大地回線（相對于大地只有一個正極或者負極）： 圖 2 1 （ 2） 單極金屬回線： 圖 2 2 （ 3） 雙極大地回線（最常用）： 圖 2 3 （ 4） 雙極單端接地（很少用）： 圖 2 4 （ 5） 雙極金屬回線（較少用）： 圖 2 5 （ 6） 并聯(lián)式背靠背： 圖 2 6 （ 7） 串聯(lián)式背靠背： 圖 2 7 2. 多端直流輸電的基本構成： （ 1） 三端并聯(lián)型； 圖 2 8 （ 2） 三端串聯(lián)型； 圖 2 9 注意 ：這里的“雙端”、“多端”指的是所接換流站的個數(shù)（交流電網(wǎng)接入點的個數(shù)），而不是換流器的個數(shù)。 4. 高壓直流輸電的適用范圍： 答： 。（頻率相同，幅值相同）； （ 3） 觸發(fā)順序： 112233445566； （ 4） 直流輸出電壓瞬時值波形和紋波頻率：每工頻基波含 12 個均勻波頭； （ 5） 直流輸出平均電壓：等于兩個全控橋直流輸出平均電壓之和； （ 6） 雙橋換流器的優(yōu)點： a) 在晶閘管元件耐壓能力和串聯(lián)數(shù)不變的條件下，雙橋輸出電壓是單橋的兩倍；采用橋串聯(lián)代替元件串聯(lián)； b) 直流輸出電壓的諧 波幅值比單橋更小，諧波頻率更高，因而更易于濾除； c) 交流公共母線的電流諧波比單橋更小，最低次諧波次數(shù)更高； d) 當雙橋中發(fā)生任一橋故障時，可以將故障橋隔離（短接），另一正常單橋仍可繼續(xù)工作； （ 1） 逆變器實現(xiàn)逆變的條件： a) 外接直流電源，其極性必須與晶閘管的導通方向一致； b) 外接交流系統(tǒng)，其在直流側產(chǎn)生的整流電壓平均值應小于直流電源電壓； c) 晶閘管的觸發(fā)角 α 應在的范圍內(nèi)連續(xù)可調。 1 次諧波。 （ 3） 晶閘管換流器對晶閘管元件的基本要求： a) 耐壓強度高； b) 載流能力強； c) 開通時間和電流上升率的限制，即約為 100A/s； d) 關斷時間與電壓上升率的限制，即約為 200V/s。 （ 7） 并聯(lián)濾波器與串聯(lián)濾波器相比有什么優(yōu)點 : a) 濾波效果好； b) 串聯(lián)濾波器必須通過主電路的全部電流，并對地采用全絕緣，而并聯(lián)濾波器的一端接地，通過的電流只是由它所濾除的諧波電流和一個比主電路小得多 的基波電流，絕緣要求也低。 4. 直流功率調制的影響 — 低頻振蕩抑制： （ 1） 基本概念 ： 由系統(tǒng)缺乏阻尼或系統(tǒng)負阻尼引起的輸電線路上的功率波動頻率一般在 ~，通常稱為低頻振蕩。 （ 2） 后果：導致鐵芯飽和，產(chǎn)生諧波，引起振動和噪聲，引起發(fā)熱，嚴重時損壞變壓器，引起保護誤動等。因為它們并不向 HVDC 提供任何功率，而只是與逆變站并列運行，供電給常 規(guī)的隨頻率而變化的負荷。 3. VSCHVDC 主要設備： （ 1） 主要設備及其作用： a) 電壓源換流器：實現(xiàn)整流和逆變； b) 直流電容：電壓支撐、抑制直流電壓波動降低直流諧波； c) 換流電感： Boost 控制、影響輸送能力、功率調節(jié)； d) 交流濾波器：濾除交流側的諧波； e) 直流電纜：傳輸電能； f) 測控與保護系統(tǒng)：測量、控制、保護； g) 開 關設備：投切 VSCHVDC 系統(tǒng)； h) 冷卻系統(tǒng)：冷卻半導體、變壓器、電抗器等。 （ 2） 分 層控制：系統(tǒng)層控制，裝置層控制，器件層控制。 注意 ： SVPWM 只是利用矢量概念實現(xiàn)脈沖調制，并不是一般意義上的矢量控制，而仍然屬于標量 控制。 （ 3） 諧波： a) LCCHVDC：交流側 12k177。 注意 ：正常情況下，整流側是直流電流或直流功率控制，逆變側是δ角或直流電壓控制。 iii. 基本過程： 如果出于某種原因直流電壓降至以下，電流指令的最大限幅值開始下降。 最少交流濾波器組數(shù)限制是指在對應運行方式和運行功率水平條 件下所必須投入的濾波器組數(shù)以及組合形式，否則將不能保證濾波效果，達不到濾波性能要求。 c) 逆變側工作原理： 當δ 下限時→ 調 1 檔分接頭， AC 電壓↑ → δ ↑； 當δ 上限時→ 調 1 檔分接頭， AC 電壓↓ → δ ↓； 一般來講，當δ =下限或上限時，調 1 檔使左右。使其轉入逆變運行狀態(tài)，于是平波電抗器和線路電感、電容中儲存的能量就迅速回送到交流系統(tǒng)。若已達到預定的再起動次數(shù)，均未成功，可認為故障是連續(xù)性的，此時就發(fā)出停運信號，使直流系統(tǒng)停運。這樣可以避免起動時第四個觸發(fā)的閥臂發(fā)生過電壓，這種過電壓在最惡劣的情況下可能達到 4 倍的額定值。選擇環(huán)節(jié)把定電流調節(jié)改為 定調節(jié)，最后穩(wěn)定在新的運行點 B，完成了潮流反轉。（下面的是網(wǎng)上的答案，僅供參考） 答：因為交流輸電存在系統(tǒng)穩(wěn)定問題，由其功角特性可知，交流輸電距離越長，其穩(wěn)定裕度越小。 對逆變器而言，用β表示的外特性系統(tǒng)越強，內(nèi)電抗越小，其外特性越平坦，穩(wěn)定性越高；運行頻率越高，內(nèi)電抗越大，其外特 性越陡，穩(wěn)定性越差。（這個沒太搞懂，大家找找教材看看有木有，懂的話教教我） （ 9） 低壓限電流的作用：本材料 P5758 頁。 無功補償設備包括機械投切的電容器和電抗器、同步調相機和靜止無功補償裝置三類。多端直流輸電系統(tǒng)中的換流站既可以作為整流站運行，也可以作為逆變站運行，運行方式更加靈活，能夠充分發(fā)揮直流輸電的經(jīng)濟性和靈活性。 （ 2） 特點： 輸送容量大、電壓高，可用于電力系統(tǒng)非同步聯(lián)網(wǎng)。 當需要潮流反轉時，可將電流裕度指令從 2 側轉送到 1 側，因此 1 側的電流整定值減小到 Id0 Δ Id0 ， 2 側的電流整定值變?yōu)?Id0，這時換流器 1 檢測出的電流大于新的整定值，電流調節(jié)器便不斷地增大α角，企圖降低電流。接著整流器解鎖，進行軟起動。 d) 自動再起動： i. 概念： 自動再起動用于在直流架空線路瞬時故障時，迅速恢復送電的措施。起動時間一般為 100ms ～ 200ms 左右。 i. 主要調節(jié)方式： ① 保持換流變閥側空載電壓恒定： 分接頭主要用于 AC 電壓的波動，故分接頭調節(jié)一般較少，所要求分接頭調節(jié)范圍也較小?？梢跃S持直流線路末端電壓恒定，也可以維持線路首端。 （ 3） 定電流控制： a) 為了直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定運行，整流器上都裝有定電流調節(jié)裝置，自動地保持電流為定值；逆變器定δ。； b) 直流電壓控制：調整α → 維持恒定； c) 直流電流控制：只有當整流側轉入α min 控制才自動轉為該方式； d) 快速交流電壓控制：當限制交流系統(tǒng)過電壓，當 ↑ ↑ ，換流變分接頭來不及調節(jié)，調δ ↑ → 吸收無功↑ → ↓ ↓。 （ 5） 換流器保護： a) 換流器過電流保護； b) 換流器直流過電壓保護； c) 交流側過電壓保護； d) 觸發(fā)脈沖監(jiān)控； e) 閥自身保護； f) 輔助設備保護。 圖 8 17 單相兩電平 VSC 注意 ：單相 VSC 可控運行的前提是直流電壓不低于交流側電壓峰值。 注意 ：目前已投運的柔直系統(tǒng)絕大多數(shù)由 ABB 公司設計制造， VSCHVDC 換流器采用基本 VSC 實現(xiàn)，本身不能單極運行，僅直流線路可以單極運行。 注意 ：根本問題在于使用的開關器件是半控型器件晶閘管，只能控制開通而不能控制其關斷，換向必須靠交流側電源。 （ 4） 作用機理：汽輪發(fā)電機的速度電動勢分量與換流器觸發(fā)角控制之間的緊密耦合與內(nèi)在的反饋關系。 （ 2） 熱力效應： a) 直流電流作用下電極溫度升高，可能蒸發(fā)土壤水分，導電性能變差，電極將出現(xiàn)熱不穩(wěn)定，嚴重時會使土壤燒結成幾乎不導電的玻璃狀，電極將喪失運行能力。 () () （這里有些參數(shù) PPT 沒細講，我也沒搞懂，求指教） （ 4） 換相失敗的危害： a) 換相失敗引起輸送功率中斷威脅系統(tǒng)安全穩(wěn)定； b) 交流系統(tǒng)短路時，電壓跌落可能引起多個換流站同時發(fā)生換相失敗，導致多回直流線路功率中斷，引起系統(tǒng)潮流大范圍轉移和重新分布； c) 影響故障切除后受端系統(tǒng)電壓恢復， 進而影響故障切除后直流功率快速恢復，可能會威脅交流系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。 只考慮濾波而不考慮無功補償，求得的最小安裝容量即經(jīng)濟容量；令“基波容量 /安裝容量”比值最大，即安裝容量的最大利用。即：α k+1=α k+60176。逆變側定δ運行； c) 諧波幅值隨 諧波次數(shù)的增加而減?。? d) n=0 時的直流分量就等于直流電壓平均值。 由直流輸電系統(tǒng)等值電路可見，兩側電路工作時，應該具有相同電流和端口電壓，表現(xiàn)在曲線上，就是兩側換流器的外特性曲線的交點，這就是工作點。 注意 ：高壓輸電好處是在輸送相同的視在功率 S 的前提下，高壓輸電能夠降低輸電線路流過的電流，減少線路損耗，提高輸送效率（ ,）。 β代入上式）： () iii. 用熄弧角δ表示（δ = β γ， γ是換相角）： () （） () （） 圖 3 4 理想定β的面積比理想定δ小 2 個缺口面積 : b) 曲線： i. 用逆變角β表示： 上翹 直線（負值面積隨電流增大）， 端口電壓的絕對值 隨直流電流的增加而增加（正內(nèi)阻）； ii. 用熄弧角δ表示： 下傾 直線（負值面積隨電流減小）， 端口電壓的絕對值 隨直流電 流的增加而下降（負內(nèi)阻）； 圖 3 5 逆變器外特性曲線（以定β和定δ表示） 5. 三相全控橋的等值電路： （ 1） 整流器等值電路 : 圖 3 6 整流器等值電路 () a) 內(nèi)電勢，內(nèi)阻為正的可調電壓源； b) 端口電壓隨輸出電流增大而減小。幅值最小， α =90176。 圖 6 1 四重閥示意圖 （ 2） 等間隔（ 60176。 （ 2） 交流濾波器的種類及其阻抗特性： a) 單調諧濾波器（只有一個諧振頻率）： 圖 6 4 單調諧濾波器 圖 6 5 單調諧濾波器阻抗特性 b) 雙調諧濾波器（有兩個諧振頻率）： 圖 6 6 雙調諧濾波器 圖 6 7 雙調諧濾波器阻抗特性 c) 高通濾波器： 圖 6 8 高通濾波器 圖 6 9 高通濾波器阻抗特性 （ 3） 交流側濾波器設計原則：濾除諧波的同時考慮無功補償，兼顧經(jīng)濟性。），故當關斷角小于 176。 持續(xù)、長時間的大電流流過接地極會表現(xiàn)出三類效應：電磁效應、熱力效應、電化效應。 9. HVDC 引起的次同步振蕩（ Subsynchronous Oscillation (SSO)）： （ 1） 概念：汽輪發(fā)電機軸系會與電力系統(tǒng)功率控制設備，如高壓直流輸電系統(tǒng)，靜止無功補償系統(tǒng)等，發(fā)生相互作用，產(chǎn)生的低于同步頻率的振蕩。 八、 VSCHVDC 1. 基本概念： （ 1） 定義：以基于全控器件的電壓源變換器（ VSC）為基礎的直流輸電技術。 4. VSCHVDC 構成形式： （ 1） 換流站接線方式： 圖 8 4 （ 2） 兩端 VSCHVDC 輸電系統(tǒng)：單極系統(tǒng)，雙級系統(tǒng)。 圖 8 16 PWM 調制波的形成 PWM 頻率與載波 Vtri 頻率相同，輸出電壓 VA0 幅值由調制波 Vcontrol幅值決定，輸出電壓基頻由 Vcontrol 頻率決定。 （ 3） 保護配置原則與特點： a) 可靠性，靈敏性，選擇性，快速性，可控性（通過控制換流器等減輕故障的危害），安全性（保障人身安 全和設備安全），可維護性（保護功能及參數(shù)便于調整）。一般α min =5176。 b) 整流側為定 α 方式，逆變側為定 δ 方式： 將線路的電阻歸算到整流側，可得到以下計算式： () () () 圖 9 4 1 為整流側， 2 為逆變側 上述控制方式同樣存在電壓小變化，直流電流大的變化，不利于直流輸電穩(wěn)定運行。改變β即可實現(xiàn)定δ控制?？偟淖兓秶?77。觸發(fā)整流器，同時便調節(jié)器的電流整定值按指數(shù)上升； ⑤ 通過電流調節(jié)器的作用，整流器的直流電流跟隨上升。當多橋換流器中只有一個或部分換流橋發(fā)生故障必須退出運行時，為使其它部分仍繼續(xù)運行，可通過旁路閥和旁通開關，將故