換流站及其主要設(shè)備

1、換換 流流 站站 及及 其其主主 要要 設(shè)設(shè) 備備一、概述一、概述 l換流站的主要設(shè)備有：換流站的主要設(shè)備有：l閥廳閥廳l控制樓控制樓l換流變壓器換流變壓器l交流開關(guān)場交流開關(guān)場l濾波器濾波器l無功補(bǔ)償設(shè)備無功補(bǔ)償設(shè)備l接地極接地極l輔助設(shè)備輔助設(shè)備 站用電系統(tǒng)站用電系統(tǒng)二、換流站主接線二、換流站主接線l）換流器）換流器l它們完成交直流和直一交流轉(zhuǎn)換，由閥橋和它們完成交直流和直一交流轉(zhuǎn)換，由閥橋和有抽頭切換器的變壓器構(gòu)成有抽頭切換器的變壓器構(gòu)成 。二、換流站主接線二、換流站主接線l）直流平波電抗器）直流平波電抗器 l這些大電抗器具有高達(dá)這些大電抗器具有高達(dá)1H 的電感，在每個(gè)換的電感，在每個(gè)換

2、流站與每極串聯(lián)。流站與每極串聯(lián)。l作用作用二、換流站主接線二、換流站主接線l）諧波濾波器）諧波濾波器l換流器在交流和直流兩側(cè)均產(chǎn)生諧波電壓和諧換流器在交流和直流兩側(cè)均產(chǎn)生諧波電壓和諧波電流。波電流。l作用：濾波作用：濾波 二、換流站主接線二、換流站主接線l）無功功率支持）無功功率支持l換流器內(nèi)部要吸收無功功率，穩(wěn)態(tài)條件下，所換流器內(nèi)部要吸收無功功率，穩(wěn)態(tài)條件下，所消耗的無功功率是傳輸功率的消耗的無功功率是傳輸功率的50 左右。左右。二、換流站主接線二、換流站主接線l）接地極）接地極二、換流站主接線二、換流站主接線直流線路與接地極線路同塔架設(shè)直流線路與接地極線路同塔架設(shè)l）直流輸電線）直流輸電線

3、 l可以是架空線，也可以是電纜。除了導(dǎo)體數(shù)和可以是架空線，也可以是電纜。除了導(dǎo)體數(shù)和間距的要求有差異外，直流線路與交流線路十間距的要求有差異外，直流線路與交流線路十分相似。分相似。二、換流站主接線二、換流站主接線l）交流斷路器）交流斷路器l為了排除變壓器故障和使直流聯(lián)絡(luò)線停運(yùn)，在為了排除變壓器故障和使直流聯(lián)絡(luò)線停運(yùn)，在交流側(cè)裝有斷路器，它們不是用來排除直流故交流側(cè)裝有斷路器，它們不是用來排除直流故障的，因?yàn)橹绷鞴收峡梢酝ㄟ^換流器的控制更障的，因?yàn)橹绷鞴收峡梢酝ㄟ^換流器的控制更快地清除?？斓厍宄?。二、換流站主接線二、換流站主接線斷路器斷路器l8）換流變壓器）換流變壓器利用原副邊的匝數(shù)不同取得所需

4、電壓，與電力利用原副邊的匝數(shù)不同取得所需電壓，與電力變壓器基本相同，但須注意幾個(gè)問題。變壓器基本相同，但須注意幾個(gè)問題。l9）晶閘管裝置的過電壓、過電流保護(hù)）晶閘管裝置的過電壓、過電流保護(hù)P200l10）觸發(fā)回路）觸發(fā)回路P197l11）元件的均壓）元件的均壓l12）閥的安裝形式）閥的安裝形式l13）冷卻方式）冷卻方式二、換流站主接線二、換流站主接線水冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng)l1）交流側(cè)）交流側(cè)過電壓、過電流、甩負(fù)荷過電壓、過電流、甩負(fù)荷l2）整流橋臂短路）整流橋臂短路元件損壞，導(dǎo)致非特征諧波的產(chǎn)生元件損壞，導(dǎo)致非特征諧波的產(chǎn)生直流側(cè)電壓下降直流側(cè)電壓下降交流側(cè)電流含直流分量，引起交流互感器二次波形失真

5、。交流側(cè)電流含直流分量，引起交流互感器二次波形失真。與故障元件同一半橋的健全元件也有故障電流通過。與故障元件同一半橋的健全元件也有故障電流通過。三、換流器的故障狀態(tài)三、換流器的故障狀態(tài)l3）逆變橋臂短路）逆變橋臂短路逆變閥短路破壞了直流輸電的正常運(yùn)行，但不會造成逆變閥短路破壞了直流輸電的正常運(yùn)行，但不會造成過大的故障電流。過大的故障電流。l4）直流端口出口短路）直流端口出口短路不會產(chǎn)生嚴(yán)重的過電流不會產(chǎn)生嚴(yán)重的過電流對交流側(cè)有擾動，相當(dāng)于切去有功電源和無功負(fù)荷。對交流側(cè)有擾動，相當(dāng)于切去有功電源和無功負(fù)荷。l5）晶閘管不觸發(fā)）晶閘管不觸發(fā)脈沖偶爾失落，可自行恢復(fù)。脈沖偶爾失落，可自行恢復(fù)。脈沖

6、永久丟失，逆變電路不能觸發(fā)，引起換相失敗。脈沖永久丟失，逆變電路不能觸發(fā)，引起換相失敗。三、換流器的故障狀態(tài)三、換流器的故障狀態(tài)l6）誤導(dǎo)通）誤導(dǎo)通對整流元件，引起輸出電壓的不規(guī)則（諧波）。對整流元件，引起輸出電壓的不規(guī)則（諧波）。對逆變的誤導(dǎo)通會引起換相失敗。對逆變的誤導(dǎo)通會引起換相失敗。l7）換相失?。Q相失敗反壓角太小。反壓角太小。電源電壓下降，換相電壓下降引起失敗。電源電壓下降，換相電壓下降引起失敗。換相重疊角太大。換相重疊角太大。交流系統(tǒng)電壓不對稱，引起交流側(cè)過零時(shí)間改變，使交流系統(tǒng)電壓不對稱，引起交流側(cè)過零時(shí)間改變，使反壓角改變。反壓角改變。直流電流對換相的影響。直流電流對換相的影

7、響。三、換流器的故障狀態(tài)三、換流器的故障狀態(tài) 直流輸電系統(tǒng)的分類直流輸電系統(tǒng)的分類 l由于目前各種類型的直流斷路器都還處于研制由于目前各種類型的直流斷路器都還處于研制階段，致使直流輸電系統(tǒng)還不能像交流系統(tǒng)一階段，致使直流輸電系統(tǒng)還不能像交流系統(tǒng)一樣構(gòu)成各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，所以目前直流輸電大樣構(gòu)成各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，所以目前直流輸電大多是兩端供電系統(tǒng)。多是兩端供電系統(tǒng)。l該系統(tǒng)常見的接線類型有：該系統(tǒng)常見的接線類型有： 直流輸電系統(tǒng)的分類直流輸電系統(tǒng)的分類l）單極線路方式）單極線路方式l是用一根架空導(dǎo)線或電纜線，以大地或海水作是用一根架空導(dǎo)線或電纜線，以大地或海水作為返回線路組成的直流輸電系統(tǒng)為返回線路

8、組成的直流輸電系統(tǒng) 直流輸電系統(tǒng)的分類直流輸電系統(tǒng)的分類l2)雙極線路方式雙極線路方式 l雙極線路方式有兩根不同極性（即正、負(fù)極）雙極線路方式有兩根不同極性（即正、負(fù)極）的導(dǎo)線，可具有大地回路或中性線回路。的導(dǎo)線，可具有大地回路或中性線回路。l雙極兩線中性點(diǎn)兩端接地方式雙極兩線中性點(diǎn)兩端接地方式l雙極兩線中性點(diǎn)單端接地方式雙極兩線中性點(diǎn)單端接地方式直流輸電系統(tǒng)的分類直流輸電系統(tǒng)的分類l雙極中性線方式雙極中性線方式l將雙極兩端的中性點(diǎn)用導(dǎo)線連接起來，就構(gòu)成將雙極兩端的中性點(diǎn)用導(dǎo)線連接起來，就構(gòu)成雙極中性線方式雙極中性線方式 。這種方式由于增加了一根。這種方式由于增加了一根導(dǎo)線在經(jīng)濟(jì)上將增加一定的

9、投資導(dǎo)線在經(jīng)濟(jì)上將增加一定的投資 直流輸電系統(tǒng)的分類直流輸電系統(tǒng)的分類lD “背靠背背靠背”( back-to-back ）換流方式）換流方式 l沒有直流輸電線路，而將整流站和逆變站建在沒有直流輸電線路，而將整流站和逆變站建在一起的直流系統(tǒng)稱為一起的直流系統(tǒng)稱為“背靠背背靠背”換流站。這種換流站。這種方式適用于不同額定頻率或者相同額定頻率非方式適用于不同額定頻率或者相同額定頻率非同步運(yùn)行的交流系統(tǒng)之間的互聯(lián)。因?yàn)闆]有直同步運(yùn)行的交流系統(tǒng)之間的互聯(lián)。因?yàn)闆]有直流輸電線路，所以直流系統(tǒng)可選用較低的額定流輸電線路，所以直流系統(tǒng)可選用較低的額定電壓。這樣，整個(gè)直流系統(tǒng)的絕緣費(fèi)用可降低。電壓。這樣，整個(gè)

10、直流系統(tǒng)的絕緣費(fèi)用可降低。目前世界各國已修建和準(zhǔn)備投建的目前世界各國已修建和準(zhǔn)備投建的“背靠背背靠背”直流工程較多，其主要用途是系統(tǒng)的增容時(shí)限直流工程較多，其主要用途是系統(tǒng)的增容時(shí)限制短路容量，從而不致更換大量的電氣設(shè)備。制短路容量，從而不致更換大量的電氣設(shè)備。 我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史l1、葛洲壩一南橋直流輸電工程（簡稱葛一南、葛洲壩一南橋直流輸電工程（簡稱葛一南直流工程）直流工程） l1982 年開始對葛洲壩水電站向華東送電進(jìn)行年開始對葛洲壩水電站向華東送電進(jìn)行可行性研究，由于直流輸電在遠(yuǎn)距離輸電和聯(lián)可行性研究，由于直流輸電在遠(yuǎn)距離輸電和聯(lián)網(wǎng)方面的優(yōu)點(diǎn)，最終選擇

11、了直流輸電方案。該網(wǎng)方面的優(yōu)點(diǎn)，最終選擇了直流輸電方案。該工程既解決了葛洲壩電站向華東上海地區(qū)的送工程既解決了葛洲壩電站向華東上海地區(qū)的送電問題，又實(shí)現(xiàn)了華中與華東兩大電網(wǎng)的非同電問題，又實(shí)現(xiàn)了華中與華東兩大電網(wǎng)的非同期聯(lián)網(wǎng)，它具有輸電和聯(lián)網(wǎng)的雙重性質(zhì)。期聯(lián)網(wǎng)，它具有輸電和聯(lián)網(wǎng)的雙重性質(zhì)。 我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史l葛南直流工程為雙極葛南直流工程為雙極kV 、200A 、1200MW ，輸送距離約，輸送距離約。l1985 年年10 月開工，月開工，1989 年年9 月極月極 投入運(yùn)投入運(yùn)行，行，1990年年8 月全部工程建成，并投人商業(yè)運(yùn)月全部工程建成，并投人商業(yè)運(yùn)

12、行。原瑞士行。原瑞士BBC 公司和德國西門子公司提供。公司和德國西門子公司提供。 我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史l2、天生橋廣州直流輸電工程（簡稱天一、天生橋廣州直流輸電工程（簡稱天一廣直流工程）廣直流工程）l1991 年開始進(jìn)行可行性研究，年開始進(jìn)行可行性研究，1997 年與德國年與德國西門了公司簽訂了供貨合同，西門了公司簽訂了供貨合同，2000年年12 月極月極 投人運(yùn)行，投人運(yùn)行，2001 年工程全部建成。該工程年工程全部建成。該工程為西電東送工程的一部分。直流工程為雙極為西電東送工程的一部分。直流工程為雙極500

13、 、 1800 A 、1800，西起天生，西起天生橋水電站附近的馬窩換流站，東至廣州的北郊橋水電站附近的馬窩換流站，東至廣州的北郊換流站。全長約換流站。全長約960 。 我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史l3、嵊泗直流輸電工程l嵊泗直流輸電工程是中國自行設(shè)計(jì)和建造的雙極海底電纜直流工程。主要解決從上海向嵊泗島及寶鋼馬跡山碼頭的送電問題，同時(shí)也專慮到嵊泗島上的風(fēng)力發(fā)電發(fā)展到一定規(guī)模時(shí)也具有向上海反送的功能，工程的主要特點(diǎn)是受端為弱交流系統(tǒng)。工程為雙極50、A 、，共66.2km，其中59.7km為海底電纜。我國高壓直流輸電的發(fā)

14、展歷史我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史l1996 年完成各種研究工作，年完成各種研究工作，1997 年進(jìn)行設(shè)備年進(jìn)行設(shè)備訂貨，訂貨，2002 年工程全部建成。除控制保護(hù)裝年工程全部建成。除控制保護(hù)裝裝置由許繼電氣股份有限公司供貨外，其余全裝置由許繼電氣股份有限公司供貨外，其余全部設(shè)備均由西安電力機(jī)械股份有限公司承包部設(shè)備均由西安電力機(jī)械股份有限公司承包 。我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史l4、三峽常州直流輸電工程（簡稱三、三峽常州直流輸電工程（簡稱三常直流工程）常直流工程）l主要為解決三峽水電站向華東電網(wǎng)的送電問題，主要為解決三

15、峽水電站向華東電網(wǎng)的送電問題，同時(shí)也加強(qiáng)了華中與華東兩大電網(wǎng)的非同期聯(lián)同時(shí)也加強(qiáng)了華中與華東兩大電網(wǎng)的非同期聯(lián)網(wǎng)。工程為雙極網(wǎng)。工程為雙極500 、3000 A 、 3000，全長約，全長約860 k。工程于。工程于2002 年年12月極月極1 投入運(yùn)行，投入運(yùn)行，2003 年年5 月全部建成月全部建成 。我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史l2004以后投入的直流工程以后投入的直流工程l三峽廣東直流輸電工程三峽廣東直流輸電工程(2004.2-6)l工程為雙極工程為雙極500 、3000 A 、 3000，全長約全長約960

16、km。ABBl貴州廣東直流輸電工程貴州廣東直流輸電工程(2004.6)l工程為雙極工程為雙極500 、3000 A 、 3000，全長約全長約960 km。siemensl靈寶背靠背直流工程靈寶背靠背直流工程 （2005）l360MW、120kV、3000A我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史l新建成的直流線路：新建成的直流線路：l）三峽上海（）三峽上海（500kV,2007）l）貴州廣東第回直流輸電）貴州廣東第回直流輸電(500kV,2007)我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史我國高壓直流輸電的發(fā)展歷史l新建成的直流線路：新建成的直流線路：l3 ）云南廣東）云南廣東（800千伏直流輸

17、電工程千伏直流輸電工程 ） 南網(wǎng)超高壓輸電公司安寧局（以下簡稱安寧局）位南網(wǎng)超高壓輸電公司安寧局（以下簡稱安寧局）位于云南省安寧市，成立于于云南省安寧市，成立于2008年年6月月27日，屬國有大型日，屬國有大型企業(yè)。全局現(xiàn)有職企業(yè)。全局現(xiàn)有職171人，平均年齡人，平均年齡2923歲，其中本歲，其中本科及以上學(xué)歷科及以上學(xué)歷50人，碩士研究生人，碩士研究生3人。目前安寧局設(shè)有綜人。目前安寧局設(shè)有綜合科、安生部、變電部、輸電部合科、安生部、變電部、輸電部4個(gè)部門，主要負(fù)責(zé)國家個(gè)部門，主要負(fù)責(zé)國家“西電東送西電東送”和西部大開發(fā)戰(zhàn)略中云南至廣東和西部大開發(fā)戰(zhàn)略中云南至廣東800千伏千伏直流輸電工程（

18、以下簡稱直流輸電工程（以下簡稱“云廣特高壓直流工程云廣特高壓直流工程”）楚）楚雄換流站以及雄換流站以及800干伏輸電線路部分段設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)干伏輸電線路部分段設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)工作。工作。 云廣直流工程兩端換流站共云廣直流工程兩端換流站共56臺換流變壓器（含備用臺換流變壓器（含備用8臺）。其中臺）。其中28臺臺800千伏高端換流變由西門子公司和沈變、千伏高端換流變由西門子公司和沈變、西變、保變等國內(nèi)三大變壓器廠聯(lián)合設(shè)計(jì)、共同制造，其西變、保變等國內(nèi)三大變壓器廠聯(lián)合設(shè)計(jì)、共同制造，其中，中，17臺由西門子公司生產(chǎn)，臺由西門子公司生產(chǎn)，11臺由國內(nèi)三大變壓器廠生臺由國內(nèi)三大變壓器廠生產(chǎn)。產(chǎn)。28臺臺4

19、00千伏低端換流變壓器全部由國內(nèi)廠家自主設(shè)千伏低端換流變壓器全部由國內(nèi)廠家自主設(shè)計(jì)和制造。計(jì)和制造。800千伏換流變運(yùn)輸重量千伏換流變運(yùn)輸重量333噸，屬超寬超高超噸，屬超寬超高超重，運(yùn)輸十分困難。重，運(yùn)輸十分困難。 云云廣特高壓直流工程于廣特高壓直流工程于2006年年12月月19日開工建日開工建設(shè)。工程途經(jīng)云南、廣西、廣東三?。▍^(qū)），線路全長設(shè)。工程途經(jīng)云南、廣西、廣東三?。▍^(qū)），線路全長1373公里，額定直流電壓為公里，額定直流電壓為800千伏，輸送容量千伏，輸送容量500萬千瓦。萬千瓦。 2009年年12月底，云月底，云廣特高壓直流單極投運(yùn)，輸廣特高壓直流單極投運(yùn)，輸送容量達(dá)到送容量達(dá)到

20、260萬千瓦。萬千瓦。2010年年6月雙極投產(chǎn)后，輸送月雙極投產(chǎn)后，輸送容量達(dá)到容量達(dá)到500萬千瓦。萬千瓦。 重達(dá)重達(dá)530噸的噸的800千伏楚雄換流站高端變壓器千伏楚雄換流站高端變壓器 1.4 直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)l優(yōu)點(diǎn)：l一、輸送相同功率時(shí)，線路造價(jià)低l對于架空線路，交流輸電通常采用3 根導(dǎo)線，而直流只需1 根（單極）或2 根（雙極）導(dǎo)線。直流輸電對其線路走廊、鐵塔高度、占地面積等方面，也比交流輸電優(yōu)越。對于電纜線路，直流電纜與交流電纜相比，其投資費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)都更為經(jīng)濟(jì) 。直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)l二、線路有功損耗小l由于直流架空線路僅使用根或2 根導(dǎo)線，所以在導(dǎo)線上的

21、有功損耗較小。同時(shí)，由于直流線路沒有感抗和容杭，在線路上也就沒有無功損耗 。直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)l三、適宜于海下輸電l海下輸電必須采用電纜。電纜的絕緣在直流電壓和交流電壓作用下的電位分布、電場強(qiáng)度和擊穿強(qiáng)度都不相同，以同樣截面積的油浸紙絕緣電纜為例，用于直流時(shí)的允許工作電壓比在交流下約高3 倍。因此，在有色金屬和絕緣材料相同的條件下，2 根芯線的直流電纜線路輸送的功率比3 根芯線的交流電纜線路輸送的功率P大得多。所以海下輸電采用直流電統(tǒng)在投資上比采用交流電纜經(jīng)濟(jì)得多。l四、沒有系統(tǒng)的穩(wěn)定問題l在交流輸電系統(tǒng)中，所有連接在電力系統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)必須保持同步運(yùn)行。所謂“系統(tǒng)穩(wěn)定”，就是指

22、在系統(tǒng)受到擾動后所有互聯(lián)的同步發(fā)電機(jī)具有保持同步運(yùn)行的能力。由于交流系統(tǒng)具有電抗，輸送的功率有一定的極限，當(dāng)系統(tǒng)受到某種擾動時(shí)，有可能使線路上的輸送功率超過它的極限。 直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)l五、能限制系統(tǒng)的短路電流l用交流輸電線路連接兩個(gè)交流系統(tǒng)時(shí)，由于系統(tǒng)容量增加，將使短路電流增大，有可能超過原有斷路器的遮斷容量，這就要求更換大量設(shè)備，增加大量的投資。而用直流輸電線路連接兩個(gè)交流系統(tǒng)時(shí)，就不存在上述問題，這對于交流系統(tǒng)的互聯(lián)具有極大的實(shí)用價(jià)值。直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)l六、調(diào)節(jié)速度快，運(yùn)行可靠l直流輸電通過晶閘管換流器能夠方便、快速地調(diào)節(jié)有功功率和實(shí)現(xiàn)潮流翻轉(zhuǎn)。這不僅在正常運(yùn)行時(shí)保證穩(wěn)定地輸出功率，而且在事故情況下，可通過正常的交流系統(tǒng)一側(cè)由直流線路對另一側(cè)事故系統(tǒng)進(jìn)行緊急支援?；蛘咴诮?、直流線路并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)交流系統(tǒng)發(fā)生短路，可暫時(shí)增大直流輸送的功率以減小發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子加速，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。 l單極運(yùn)行直流輸電的缺點(diǎn)直流輸電的缺點(diǎn)l一、換流站的設(shè)備較昂貴l二、換流裝置要消耗大量的無功功率l三、換流裝置是一個(gè)諧波源，在運(yùn)行中要產(chǎn)生諧波，影響系統(tǒng)的運(yùn)行l(wèi)四、換流裝置幾乎沒有過載能力，所以對直流系統(tǒng)的運(yùn)行不利直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)l五、由于目前高壓直流斷路器還