直流输电基本原理和稳态模型

这是一篇关于直流输电基本原理和稳态模型的思维导图。包含组成及作用、基本原理、控制方式、稳态模型等内容。

直流输电

• Hvdc发展历史
  • 已投运高压等级：400，500，660，800
  • 我国第一个试点工程---舟山工程，1989年 ////世界上第一条瑞典本土至果特兰岛
  • 1990年，第一个跨大区、跨系统、超高压、大容量、远距离HVDC---葛洲坝到上海南桥（500KV，1200MW、1.2KA）
  • 第一个交直流并联工程，世界上一个架空电路上有有源滤波器----天生桥到广州（500KV，1800MW，1.8KA）
  • 世界上第一个高海拔环流，首次使用三调谐滤波器--贵州安顺到广东
  • 第一个背靠背HVDC--西北到河南（灵宝工程），2005年
  • 800KV工程
    • 云南-广东500万千瓦
    • 向家坝-上海 640万千瓦
    • 锦屏-苏南 720万千瓦
  • 银传-山东直流输电
    • 世界上首个660KV
    • 4000MW
    • 2011年2月
  • 首条规划的1100KV---淮东到重庆
• 优势与应用
  • 优势
    • 适合远距离输电，经济性好，造价低，不存在容性电流
    • 控制与调节快速，有利于互联网各自调度与运行
    • 可连接两个不同步交流系统
    • 无同步稳定性问题
    • 不增加短路容量
  • 应用
    • 远距离输电
    • 跨海峡的电缆送电
    • 不同频率并网
    • 大区联网
    • 非工频发电站与系统联网
• 类型与结构
  • 结构分为
    • 两端直流型
    • 背靠背
    • 多端
  • 按直流导线正负性
    • 单极
      • 一根负极性+大地
    • 双极
      • 一正一负
    • 同极
      • 至少2根导线，同极性，通常为负+大地
• 组成及作用
  • 换流变压器
    • 作用
      • 相换流站提供电压
      • 磁偶合、隔离交流和直流部分
      • 抑制从交流侧入侵的过电压
      • 减少谐波
    • 分类
      • 三相三绕组、三相两绕组、单相双绕组、单相三绕组
    • 特点
      • 绝缘要求高、有载调压高、损耗高
  • 换流站（由阀桥和有抽头的变压器组成）
    • 阀组件：晶闸管、电抗器、电容器
    • 整流器30%-50%
    • 逆变器40%-60%
  • 平波电抗器
    • 作用：减少直流电压电流波动，防止轻负荷时电流不连续，受扰时抑制直流电流上升
  • 滤波器
    • 直流
      • 单桥（谐波为6n）
      • 双桥（谐波为12n）
    • 交流
      • 单桥6n+1
      • 双桥12n+1
    • 抑制谐波措施 ：增加换流器的脉动数//加装滤波器
  • 无功补偿设备
    • 换流器稳态条件下消耗的无功功率为传输功率的50%，暂态更多
    • 电容器组、精止无功补偿器、调相机
  • 交流断路器
• 基本原理
  • 基本假设
    • 交流系统是三相对称、正弦，不考虑谐波
    • 平波电抗器足够大，直流电流恒定、无纹波
    • 理想变压器
    • 理想开关，导通是电阻为0，开时为无穷大
  • 晶闸管
    • 导通
      • 正电压（阳极高于阴极）
      • 触发脉冲
      • 一经导通，脉冲消失仍为导通状态
    • 关断
      • 阀电流减少为0
      • 阀电压保持一段时间非负
  • 不计回路电感影响
    • 触发延池角a=0
      • 导通角均为120
      • 每隔60度一次换相，一个周期发生6次换相
      • 6个脉冲，任一时刻只有2个阀导通
      • 理想空载直流电压Vd0
    • 有触发延迟角
      • a[0-90度]--整流///[90-180]度---逆变
      • 导通角120，任一时刻只有2个阀道导通
      • 换相瞬时完成
      • 直流电压平均值Vd0*cosa
      • 电流基波有效值
      • 基波复功率
        • a[0,90],P>0,整流
        • a[90，180]，P>0，逆变
        • a[0，180]，Q>0,吸收无功
  • 考虑回路电感
    • 换相过程
      • 不能瞬时完成换相，换相角y
        • 正常运行，y<60度
        • 不正常运行，y>60度，有3个以上的阀同时导通
        • 与运行参数Id,Em,a,Lc有关，Id,Lc越大，Em越小，y越大;a接近0或180最大，接近90最小
      • 3个阀同时导通
      • 换相角计算
        • 子主题
      • 子主题
    • 直流电压
      • 平均值
      • 计及换相角后，整流与逆变的分界触发延迟角为90-y/2
      • 计及换相角后,换流器正常触发延迟角为[0，180-y]
• 稳态模型
  • 整流器
    • 子主题
  • 逆变器
    • • 触发延迟角 a
      • 换相角y
      • 熄弧角
        • =a+y
      • 触发超前角
      • 熄弧超前角
  • 两端直流输电
  • 多桥换流器
    • 偶数个电桥在直流侧串联，在交流侧关联
    • 消去桥间耦合不利措施
      • 安装交流滤波器
      • 安装平衡电容器
• 控制方式
  • 控制措施
    • 自动控制晶闸管触发角--快速调整，1-10ms
    • 调整换流变压器的电压比，慢速调整，5-6s
  • 控制方式
    • 整流侧定电流（定功率），逆变侧定熄弧超前角（定电压）---正常工作方式
    • 整流侧定最小触发角，逆变侧定电流---非正常工作方式，整流侧交流电压过低或逆变侧交流电压过高
      • 整流侧定电流（定功率），逆变侧定熄弧超前角（定电压）---正常工作方式
    • 整流侧最小触发角，逆变侧定触发超前角---正常工作方式
      • 整流侧定电流（定功率），逆变侧定熄弧超前角（定电压）---正常工作方式