【正文】 經(jīng)換流閥的電流為零時，它才能關(guān)斷（惟一的 關(guān)斷條件），是靠外回路的能力來進行關(guān)斷的。 (2)換流閥的導(dǎo)通條件是陽極對陰極為正電壓和控制極對陰極加能量足夠的正向觸發(fā)脈沖兩個條件，必須同時具備，缺一不可。不可能有反向電流。 E a E bE c A B V 1 V 4 V 6 V 2 CI d N L d i 1 i 5 i 4 i 6 i 2I dO i 3 a b c 圖 六脈 波 整流原理接線圖 目前，直流輸電工程廣泛采用的晶閘管換流閥的特點有： (1)換流閥的單向?qū)щ娦浴?(5)三相六個閥以 l/6周期 (60176。 (3)直流側(cè)平波電抗器具有很大的電感值，使直流側(cè)電流濾波后其波形是平直的，沒有波紋。為了闡述簡潔明晰，在以下的分析中若非特殊說明采用如下假設(shè)條件： (1)三相交流電源的電動勢是對稱的正弦波，頻率恒定。 此外，比較常用的還有 12脈波換流電路，但由于 12脈波換流器是由兩個 6脈波換流器串聯(lián)而成，因此可用 6脈波換流器來進行原理分析，其原理接線圖如圖 所示。運行于前一種狀態(tài)的換流器稱為整流器，運行于后一種狀態(tài)的換流器稱為逆變器 [10]。 換流器的主要元件是閥橋和換流變壓器。 換流器的工作原理 換流技術(shù)是指交流電力與直流電力之間相互交換的技術(shù)。為了排除變壓器故障和使直流聯(lián)絡(luò)線停運，在交流側(cè)裝有斷路器。除導(dǎo)線數(shù)目和所需空間外，直流線路在其他方面與交流線路十分相似。它們可以是架空線，也可以是電纜。如果必須限制流經(jīng)大地的電流，可以用金屬性回路的導(dǎo)體作為直流線路的一部分。大多數(shù)的直流聯(lián)絡(luò)線設(shè)計采用大地作為中性導(dǎo)線，至少在較短的時間內(nèi)是這樣。用作交流濾波的電容 12 也可提供部分無功功率。對于強交流系統(tǒng)，通常采用并聯(lián)電容補償?shù)男问?。穩(wěn)態(tài)條件下，換流器所消耗的無功功率占傳輸功率的 40％～ 60％ 左右，而暫態(tài)情況下無功功 率消耗更大。 (5)無功補償裝置。直流濾波器一般安裝在直流線路兩端，用來降低流入直流線路和接地極引線中的諧波分量。交流濾波器一般安裝在換流變壓器的交流側(cè)母線上。換流器在運行時在交流和直流兩側(cè)均產(chǎn)生諧波電壓和諧波電流，這些諧波會導(dǎo)致電容器和附近的電機過熱，并干 擾遠動通信系統(tǒng)。這些大電抗具有很大的電感值，可以降低直流線路中的諧波電壓和電流，防止逆變器換相失敗，防止輕負荷電流不連續(xù)，限制直流電流短路期間整流器中的峰值電流。換流器包括 6脈動或 12脈動安排的高壓閥。 (2)換流器 (閥橋 )。換流變向 閥橋提供適當(dāng)?shù)燃壍牟唤拥厝嚯妷涸?。下圖是一個雙極聯(lián)絡(luò)線系的基本組成元件示意圖，其他類型的接線，其主要元件與此圖所示基本相同。 10 大多數(shù)點對點 (兩端 )帶線路 ss的 HVDC輸電系統(tǒng)是雙極的，只在偶發(fā)事故時作單極 運 行。目前世界各國己修建和準備投建的 “背靠背 ”直流工程較多，其主 要 優(yōu)點是有利于系統(tǒng)增容時限制短路容量，從而不致更換大量的電氣設(shè)備。背靠背直流輸電由于整流器和逆變器均裝設(shè)在一個閥廳內(nèi)，直流側(cè)諧波不會造成對通信線路的干擾，因此可降 低對直流側(cè)濾波的要求，省去直流濾波器，減小平波電抗器的電感值。 這種方式用于不同額定頻率或者相同額定頻率非同步運行的交流系統(tǒng)的互聯(lián)。這種方式由于增加了一根導(dǎo)線，在經(jīng)濟上將增加一定的投資 [7]。 2 1 6 2 1 6 3 3 4 1 2 2 1 5 1換流變 壓器； 2換流器； 3平波電抗器； 4直流輸電線路； 5接地極系統(tǒng)； 6兩端交流系統(tǒng)接地方式接線圖 9 圖 雙極一端中性點 （ 3）雙極金屬中性線方式 ： 將雙極兩端的中性點用導(dǎo)線連接起來，就構(gòu)成雙極中性線方式，見圖 。 2 1 6 2 1 6 3 3 4 1 2 2 1 5 5 1換流變壓器； 2換流器； 3平波電抗器； 4直流輸電線路； 5接地極系統(tǒng)； 6兩端交流系統(tǒng)圖 雙極兩端中性點接地方式接線圖 （ 2）雙極一端中性點接地方式 ： 這種運行方式如圖 ，它是在整流側(cè)或逆變側(cè)中性點單端接地，正常運行時和上述方式相同。 實際上，由于兩側(cè)變壓器的阻抗和換流器控制角的不平衡，總有不平衡電 流以大地作為回路流過。可具有大地回路或中性回路，分述如下： （ 1）雙極兩端中性點接地方式：如圖 8 性點均接地，雙極對地電壓分別為 +V和 V。 2 1 6 2 5 1 6 3 3 4 1換流變壓器； 2換流器； 3平波電抗器； 4直流輸電線路； 5接地極系統(tǒng)； 6兩端交流系統(tǒng)圖 單極金屬回線方式接線圖 此外，當(dāng)雙極直流輸電工程在單極運行時，還可以接成雙導(dǎo)線并聯(lián)大地回線方式，其接線圖如圖 。其缺點是當(dāng)負荷電流在流過導(dǎo)線時，要產(chǎn)生不小的電壓降，所以仍要考慮適當(dāng)?shù)慕^緣 7 強度。 2 1 6 2 5 1 6 3 3 4 5 1換流變壓器； 2換流器； 3平波電抗器； 4直流輸電線路； 5接地極系統(tǒng)； 6兩端交流系統(tǒng) 圖 單極大地回線方式接線圖 （ 2）單極金屬回線方式： 單極金屬回線方式是利用兩根導(dǎo)線構(gòu)成直流側(cè)的 單極回路，見圖 ,其中一根低絕緣的導(dǎo)線（也稱金屬返回線）用來代替單極大地回線中的地回線 。如圖 。單極系統(tǒng)的接線方式有單極大地（海水）回線方式和單極金屬回線方式兩種。 單極直流輸電系統(tǒng)可以采用正極性和負極性。此外，直流輸電的應(yīng)用范圍廣泛，還可用于磁流體發(fā)電、太陽能電池、燃料電池和熱核聚變直接發(fā)電等多種新型發(fā)電方式的配套和超導(dǎo)輸電等方面 [5]。 (5) 輕型直流輸電（ HVDC Light）。 (3) 電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。 (2) 直流電纜送電。當(dāng)采用新型可關(guān)斷半導(dǎo)體器件進行換 5 流時，直流斷路器的功能將由換流器來承擔(dān)，這一問題將得到解決 [4]。國外雖然對直流斷路器進行了大量的研究和試制，但是到目前為止仍然沒有滿意的產(chǎn)品提供給工程使用，使多端直流輸電工程發(fā)展緩慢。對于每項具體的直流輸電工程，在工程設(shè)計時，對上述問題必須進行充分的研究，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施。 （ 4） 直流輸電利用大地（或海水）為回路而帶來的一些技術(shù)問題。 （ 3） 晶閘管換流器在進行換流時需要消耗大量的無功功率（占直流輸送功率的40%~60%），每個換流站均需裝設(shè)無功補償設(shè)備；當(dāng)交流濾波器所提供的無功功率不能滿足無功補償?shù)囊髸r，還需靜電電容器；當(dāng)換流站接于弱交流系統(tǒng)時，為提高系統(tǒng)動態(tài)電壓的穩(wěn)定性 和改善換相條件，有時還需要裝設(shè)同步調(diào)相機或靜止無功補償裝置，這同樣要增加換流站的投資和運行費用。交、直流濾波器使換流站的造價、占地面積和運行費用均大幅度提高。它畸變直流電壓波形、向直流側(cè)發(fā)出一系列的諧波電壓，在直流線路上產(chǎn)生諧波電流。為減少流入交流系統(tǒng)的諧波電流，保證換流站交流母線電壓的畸變率在允許的范圍內(nèi)，必須裝設(shè)交流濾波器。 （ 2） 換流器對交流側(cè)來說，除了是一個負荷（在整流站）或電源（在你逆變站）以外，它還是一個諧波電流源。因此，換 流站的造價比同樣規(guī)模的交流變電站的造價要高出數(shù)倍。 直流輸電與交流輸電相比，也有如下缺點： 4 （ 1） 直流輸電換流站比交流變電站的設(shè)備多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高、損耗大、運行費用高、可靠性也較差。雙極直流輸電工程科按極來分期建設(shè)，先建一個極單極運行，后再建另一個極。 第七，可以分段建設(shè)，分期投資。一般，正 常運行采用雙極方式，一根導(dǎo)線是正極，另一根是負極，中性點接地。 第六，接線方式靈活，提高了運行可靠性。此外，當(dāng)直流線路發(fā)生短路故障時，同樣也可以通過整流器的調(diào)節(jié)來限制短路電流。可能會超出部分原有斷路器的遮斷容量。 第五，限制系統(tǒng)的短路電流。 第四，調(diào)節(jié)快速、運行可靠。同時，由于直流輸電與系統(tǒng)頻率、相位無關(guān)，故直流輸電可連接兩個頻率不相同的交流系統(tǒng)。這樣勢必增加了費用，提高了交流輸電線路的成本。如果輸送功率過大或輸電距離過長，線路兩端功角差過大，就不能保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。 第三，通過直流輸電線路連接的兩端交流輸電系統(tǒng)不需要同步運行，并且輸電距離不受電力系統(tǒng)同步運行穩(wěn)定性的限制。同時，交流輸電線路末端或中間因電容效應(yīng)而使電壓升高，需在線路中安裝并聯(lián)電抗器補償，以確保其正常運行。 第二，適宜于遠距離輸電。在輸送相同功率的條件下，直流輸電可節(jié)省大量的有色金屬、鋼材、絕緣材料等。對于架空線路， 常見三相交流輸電線路需要三根導(dǎo)線，而單極直流輸電只需兩根導(dǎo)線。特別是在大功率、遠距離、海底電纜送電和交流系統(tǒng)間非同步互聯(lián)等方面，直流輸電相對交流輸電有著明顯的優(yōu)勢。這樣交流電幾乎完全替代了直流電，并發(fā)展成今日規(guī)模巨大的電力系統(tǒng)。因此，加速高壓直流輸電技術(shù)的研究和工程建設(shè)是一項非常緊迫的任務(wù)。 高壓直流輸電系統(tǒng)的優(yōu)缺點 目前我國對高壓直流輸電的應(yīng)用只能算是試驗性階段，與國外發(fā)達國家相比，還有很大差距。 2 2020~2020年，又有三峽 廣東、貴州 廣東Ⅰ、靈寶背靠背、三峽 上海、貴州 廣東Ⅱ和高齡背靠背 6項直流輸電工程投入運行 [2][3]。 500kV，容量 1800MW，線路長約 965km。它的建成標(biāo)志著我國高壓直流輸電技術(shù)上了一個臺階，為今后我國直流輸電的建設(shè)和發(fā)展積累了豐富的經(jīng)驗。 1990年投運的葛洲壩至上海的電壓177。 1987年，在浙江舟山投運了177。 70年代前半期才又先后在浙江、上海、北京、西安等地恢復(fù)實驗研究工作。直流輸電技術(shù)得到了普遍的重視 [1]。 （ 3） 1972年至今，快速發(fā)展階段。在這一階段，直流輸電設(shè)備的制造技術(shù)、施工質(zhì)量、運行水平都有了很大的提高。 （ 2） 1954年至 1972年，發(fā)展階段。直流輸電的發(fā)展可大致分為下面三個階段： （ 1） 1954年以前，試驗階段。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前包括在建工程在內(nèi)，世界上已有近百個 HVDC工程，遍布 5大洲 20多個國家。 1 高壓直流輸電系統(tǒng)的畢業(yè)論文設(shè)計 1 緒論 高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展概況 電力技術(shù)的發(fā)展是從直流輸電技術(shù)是從 20世紀 50年代開始得到應(yīng)用，并且在近年來迅速發(fā)展的一項新技術(shù)。經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，高壓直流輸電 技術(shù)的應(yīng)用取得了長足的進步。它與交流輸電相互配合，構(gòu)成現(xiàn)代電力傳輸系統(tǒng)。由于 50年代初交流系統(tǒng)高壓輸電處于發(fā)展的黃金時代，加上當(dāng)時技術(shù) 水平的限制，直流輸電發(fā)展緩慢并且不受重視。 1954年瑞典建成世界上第一條工業(yè)直流輸電線路，標(biāo)志著直流輸電進入實用階段。直流輸電技術(shù)應(yīng)用到水下輸電，不同額定頻率交流系統(tǒng)互連，遠距離大功率輸電等多個方面。 1972年晶閘管閥換流器第一次在工程中應(yīng)用，取代了汞弧閥，使直流輸電技術(shù)提高了一大步。 我國高壓直流輸電的發(fā)展 我國對高壓直流輸電的研究起步較晚，從 60年代初開始，并由于種種原因中斷了一段時間。 1977年，在上海建成并投運了我國第一條 31kV， ，地下電纜長 流輸電試驗線路。 1O0kV， 100MW，全長 54km的高壓直流工程，這是我國第一條自行設(shè)計、施工、全部設(shè)備國產(chǎn)化的線路。 500kV，傳輸功率 1200MW，輸送距離約 1045km的高壓直流輸電線路是我國當(dāng) 時規(guī)模最大的直流工程。 2020年天生橋至廣州直流輸電系統(tǒng)投運，其額定工作電壓177。南方電網(wǎng) 以它為系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線，形成了我國第一個高壓大容量交直流并聯(lián)運行電力系統(tǒng) 。 2020年前計劃建設(shè)的直流輸電工程： （ 1）漫灣、糯扎渡送廣東 的 3000MW工程； （ 2）溪落渡、向家壩向華中、華東送電 16000MW； （ 3）西南水電送江西、福建的 3000MW項目； （ 4）廣東與海南用宜流電纜聯(lián)網(wǎng)，輸送容量為 1000MW。隨著我國各大區(qū)電力系統(tǒng)的發(fā)展，高壓直流輸電在形成全國互聯(lián)統(tǒng)一網(wǎng)中的優(yōu)越性將日益突出。 電能的輸送最早是通過直流來 實現(xiàn)的，但后來由于多相交流電路原理的逐步完善，出現(xiàn)了