柔性直流輸電Word版

1、柔性直流輸電一、 概述（一）柔性直流輸電的定義高壓直流（HVDC）輸電技術(shù)始于1920年代，到目前為止，經(jīng)歷了3次技術(shù)上的革新，其主要推動力是組成換流器的基本元件發(fā)生了革命性的重大突破。第一代直流輸電技術(shù)采用的換流元件是汞弧閥，所用的換流器拓?fù)涫?脈動Graetz橋，其主要應(yīng)用年代是1970年代以前。圖1.1：汞弧閥圖1.2：6脈動Graetz橋第二代直流輸電技術(shù)采用的換流元件是晶閘管，所用的換流器拓?fù)淙匀皇?脈動Graetz橋，因而其換流理論與第一代直流輸電技術(shù)相同，其應(yīng)用年代是1970年代初直到今后一段時間。整理為word格式圖1.3：電觸發(fā)晶閘管圖1.4：光觸發(fā)晶閘管通常我們將基于Gra

2、etz橋式換流器的第一代和第二代直流輸電技術(shù)稱為傳統(tǒng)直流輸電技術(shù)，其運行原理是電網(wǎng)換相換流理論。因此我們也將傳統(tǒng)直流輸電所采用的Graetz橋式換流器稱為“電網(wǎng)換相換流器”，英文是“Line Commutated Converter”，縮寫是“LCC”。這里必須明確一個概念，有人將電流源換流器（CSC）與電網(wǎng)換相換流器（LCC）混淆起來，這是不對的。LCC屬于CSC，但CSC的范圍要比LCC寬廣得多，基于IGBT構(gòu)成的CSC目前也是業(yè)界研究的一個熱點。1990年，基于電壓源換流器的直流輸電概念首先由加拿大McGill大學(xué)的Boon-Teck Ooi等提出。在此基礎(chǔ)上，ABB公司于1997年3月

3、在瑞典中部的Hellsjon和Grangesberg之間進行了首次工業(yè)性試驗（3 MW，±10kV），標(biāo)志著第三代直流輸電技術(shù)的誕生。這種以可關(guān)斷器件和脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)為基礎(chǔ)的第三代直流輸電技術(shù)，國際權(quán)威學(xué)術(shù)組織國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）和美國電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE），將其正式命名為整理為word格式“VSC-HVDC”，即“電壓源換流器型直流輸電”。2006年5月，由中國電力科學(xué)研究院組織國內(nèi)權(quán)威專家在北京召開“輕型直流輸電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究框架研討會”，會上，與會專家一致建議國內(nèi)將基于電壓源換流器技術(shù)的直流輸電（第三代直流輸電技術(shù)）統(tǒng)一命名為“柔性直流輸電”。（

4、二）柔性直流與傳統(tǒng)直流的優(yōu)缺點對比不管是兩電平、三電平或MMC換流器，由于都屬于電壓源換流器，其基波頻率下的外特性是完全一致的。圖1.5：柔性直流系統(tǒng)外特性圖柔性直流系統(tǒng)外特性公式如下VSC與LCC相比，具有的根本性優(yōu)勢是多了一個控制自由度。LCC因為所用的器件是晶閘管，晶閘管只能控制導(dǎo)通而不能控制關(guān)斷，因此LCC的控制自由度只有1個，就是觸發(fā)角整理為word格式，這樣LCC實際上只能控制直流電壓的大小。而VSC因為所用的器件是雙向可控的，既可以控制導(dǎo)通，也可以控制關(guān)斷，因而VSC有2個控制自由度，反映在輸出電壓的基波相量Uvsc上，就表現(xiàn)為Uvsc的幅值和相位都是可控的。因此從交流系統(tǒng)的角度

5、看，VSC可以等效成一個無轉(zhuǎn)動慣量的電動機或發(fā)電機，幾乎可以瞬時地在PQ平面的4個象限內(nèi)實現(xiàn)有功功率和無功功率的獨立控制，這就是電壓源換流器的基本特性。而柔性直流輸電系統(tǒng)的卓越性能在很大程度上就依賴于電壓源換流器的基本特性。1、可以歸納出柔性直流輸電相對于傳統(tǒng)直流輸電的技術(shù)優(yōu)勢如下：（1）沒有無功補償問題：傳統(tǒng)直流輸電由于存在換流器的觸發(fā)延時角（一般為10-15度）和關(guān)斷角（一般為15度或更大）以及波形的非正弦，需要吸收大量的無功功率，其數(shù)值約為換流站所通過的直流功率的40%-60%。因而需要大量的無功功率補償及濾波設(shè)備，而且在甩負(fù)荷時會出現(xiàn)無功功率過剩，容易導(dǎo)致過電壓。而柔性直流輸電的VSC

6、不僅不需要交流側(cè)提供無功功率，而且本身能夠起到靜止同步補償器的作用，可以動態(tài)補償交流系統(tǒng)無功功率，穩(wěn)定交流母線電壓。這意味著交流系統(tǒng)故障時，如果VSC容量允許，那么柔性直流輸電系統(tǒng)既可向交流系統(tǒng)提供有功功率的緊急支援，還可向交流系統(tǒng)提供無功功率的緊急支援，從而既能提高所連接系統(tǒng)的功角穩(wěn)定性，還能提高所連接的電壓穩(wěn)定性。整理為word格式（2）沒有換相失敗問題：傳統(tǒng)直流輸電受端換流器（逆變器）在受端交流系統(tǒng)發(fā)生故障時，很容易發(fā)生換相失敗，導(dǎo)致輸送功率中斷。通常只要逆變站交流母線電壓因交流系統(tǒng)故障導(dǎo)致瞬間跌落10%以上幅度，就會引起逆變器換相失敗，而在換相失敗恢復(fù)前，傳統(tǒng)直流系統(tǒng)無法輸送功率。而柔

7、性直流輸電的VSC采用的是可關(guān)斷器件，不存在換相失敗問題，即使受端交流系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障，只要換流站交流母線仍然有電壓，就能輸送一定的功率，其大小取決于VSC的電流容量。（3）可以為無源系統(tǒng)供電：傳統(tǒng)直流輸電需要交流電網(wǎng)提供換相電流，這個電流實際上是相間短路電流，因此要保證換相的可靠性，受端交流系統(tǒng)必須具有足夠的容量，即必須有足夠的短路比（SCR），當(dāng)受端交流電網(wǎng)比較弱時便容易發(fā)生換相失敗。而柔性直流輸電的VSC能夠自換相，可以工作在無源逆變方式，不需要外加的換相電壓，受端系統(tǒng)可以是無源網(wǎng)絡(luò)，克服了傳統(tǒng)直流輸電受端必須是有源網(wǎng)絡(luò)的根本缺陷，使利用直流輸電為孤立負(fù)荷送電成為可能。（4）可同時獨立調(diào)

8、節(jié)有功和無功功率：傳統(tǒng)直流輸電的換流器只有1個控制自由度，不能同時獨立調(diào)節(jié)有功功率和無功功率。而柔性直流輸電的VSC具有2個控制自由度，可以同時獨立調(diào)節(jié)有功功率和無功功率。整理為word格式（5）諧波水平低：傳統(tǒng)直流輸電的換流器會產(chǎn)生特征諧波和非特征諧波，必須配置相當(dāng)容量的交流側(cè)濾波器和直流側(cè)濾波器才能滿足將諧波限定在換流站內(nèi)的要求。柔性直流輸電的兩電平或三電平VSC，采用PWM技術(shù)，開關(guān)頻率相對較高，諧波落在較高的頻段，可以采用較小容量的濾波器解決諧波問題；對于采用MMC的柔性直流輸電系統(tǒng)，通常電平數(shù)較高，不需要采用濾波器已能滿足諧波要求。（6）適合構(gòu)成多端直流系統(tǒng)：傳統(tǒng)直流輸電電流只能單向

9、流動，潮流反轉(zhuǎn)時，電壓極性反轉(zhuǎn)而電流方向不動；因此在構(gòu)成并聯(lián)型多端直流系統(tǒng)時，單端潮流難以反轉(zhuǎn)，控制很不靈活。而柔性直流輸電的VSC電流可以雙向流動，直流電壓極性不能改變；因此構(gòu)成并聯(lián)型多端直流系統(tǒng)時，在保持多端直流系統(tǒng)電壓恒定的前提下，通過改變單端電流的方向，單端潮流可以在正、反兩個方向上調(diào)節(jié)，更能體現(xiàn)出多端直流系統(tǒng)的優(yōu)勢。（7）占地面積小：柔性直流輸電換流站沒有大量的無功補償和濾波裝置，交流場設(shè)備很少，因此比傳統(tǒng)直流輸電占地面積少得多。2、當(dāng)然，柔性直流輸電相對于傳統(tǒng)直流輸電也存在不足，主要表現(xiàn)在如下幾個方面：整理為word格式（1）損耗較大：傳統(tǒng)直流輸電的單站損耗已低于0.8%，兩電平和

10、三電平VSC的單站損耗在2%左右，MMC的單站損耗可以低于1.5%。柔性直流輸電損耗下降的前景包括兩個方面：現(xiàn)有技術(shù)的進一步提高；采用新的可關(guān)斷器件。柔性直流輸電單站損耗降低到1%以下是可以預(yù)期的。（2）設(shè)備成本較高：就目前的技術(shù)水平，柔性直流輸電單位容量的設(shè)備投資成本高于傳統(tǒng)直流輸電。同樣，柔性直流輸電的設(shè)備投資成本降低到與傳統(tǒng)直流輸電相當(dāng)也是可以預(yù)期的。（3）容量相對較?。河捎谀壳翱申P(guān)斷器件的電壓、電流額定值都比晶閘管低，如不采用多個可關(guān)斷器件并聯(lián)，VSC的電流額定值就比LCC的低，因此VSC基本單元（單個兩電平或三電平換流器或單個MMC）的容量比LLC基本單元（單個6脈動換流器）的容量低

11、。目前已投運或正在建設(shè)的柔性直流輸電工程的最大容量在1000MW左右，與傳統(tǒng)直流輸電的6000MW以上還存在一定的距離。但是，如果采用VSC基本單元的串、并聯(lián)組合技術(shù)，柔性直流輸電達到傳統(tǒng)直流輸電的容量水平是沒有問題的，技術(shù)上并不存在根本性的困難?？梢灶A(yù)見，在不遠的將來，柔性直流輸電也會采用特高壓電壓等級，其輸送容量會與傳統(tǒng)特高壓直流輸電相當(dāng)。（4）不太適合長距離架空線路輸電：目前柔性直流輸電采用的兩電平和三電平VSC或多電平MMC，在直流側(cè)發(fā)生短路時，即使IGBT全部關(guān)斷，換流站通過與IGBT反并聯(lián)的二極管，仍然會向故障點饋入電流，從而無法像傳統(tǒng)直流輸電那樣通過換流器自身的控制來清除直流側(cè)的

12、故障。所以，目前的柔性直流輸電技術(shù)在直流側(cè)發(fā)生故障時，清除故障的手段是跳換流站交流側(cè)開關(guān)。這樣，故障清除和直流系統(tǒng)再恢復(fù)的時間就比較長。當(dāng)直流線路采用電纜時，由于電纜故障率低，且如果發(fā)生故障，通常是永久性故障，本來就應(yīng)該停電，因此跳交流側(cè)開關(guān)并不影響整個系統(tǒng)的可用率。針對此缺陷，目前柔性直流輸電技術(shù)的一個重要研究方向就是開發(fā)具有直流側(cè)故障自清除能力的VSC。整理為word格式（三）柔性直流輸電應(yīng)用領(lǐng)域及目前工程列表1、應(yīng)用領(lǐng)域柔性直流輸電目前主要的應(yīng)用領(lǐng)域有異步電網(wǎng)互聯(lián)、小型發(fā)電廠/新能源/分布式能源并網(wǎng)、偏遠山區(qū)/海上供輸電、城市輸配電、電能質(zhì)量改善等方面2、柔直工程列表序號工程名稱直流電壓

13、容量換流器輸電線路投運時間備注整理為word格式1Heällsjön±10 kV3MW2電平架空線10km1997試驗性工程2Gotland±80kV50MW2電平電纜70km1999風(fēng)電并網(wǎng)3Tjaereborg±9kV7.2MW2電平電纜4.4km2000風(fēng)電并網(wǎng)示范4Directlink±80kV3*60MW2電平電纜6×65km2000電網(wǎng)互聯(lián)5EaglePassB2B±15.9kV36MW3電平背靠背2000背靠背聯(lián)網(wǎng)6MurrayLink±150kV220MW3電平電纜180km20

14、02電網(wǎng)互聯(lián),電力交易7CrossSoundCable±150kV330MW3電平電纜40km2002電網(wǎng)互聯(lián),電力交易8TrollA±60kV2*41MW2電平電纜67km2005海上平臺供電9Estlink±150kV350MW2電平電纜105km2007非同步聯(lián)網(wǎng)10NordE.ON1±150kV400MW2電平電纜406km2009風(fēng)電并網(wǎng)11CapriviLink350kV300MW2電平架空線970km2009弱電網(wǎng)互聯(lián)12Valhall±150kV78MW2電平電纜292km2010鉆井平臺供電13EastWest±20

15、0kV500MW2電平海纜186km陸纜70km2013東西互聯(lián)工程14TransBayCable±200kV400MWMMC電纜88km2010電網(wǎng)互聯(lián),城市供電15上海南匯工程±30kV18MWMMC電纜小于14km2011風(fēng)電并網(wǎng)16南澳三端±160kV200/150/50MWMMC電纜2013風(fēng)電并網(wǎng)17DolWin1±320kV800MWCTL（MMC）海纜75km、陸纜90km2014風(fēng)電并網(wǎng)18INELFE±320kV2×1000MWMMC陸纜65km2014法西聯(lián)網(wǎng)整理為word格式19BorWin2±300

16、kV800MWCTL（MMC）海纜125km、陸纜75km2014風(fēng)電并網(wǎng)20HelWin1±259kV576MWMMC海底電纜85km2014風(fēng)電并網(wǎng)21HelWin2±320kV690MWMMC電纜131km2014風(fēng)電并網(wǎng)22Skagerrak4500kV700MWMMC海纜140km、陸纜104km2014跨海聯(lián)網(wǎng)23SylWin1±320kV864MWMMC海纜160km、陸纜45km2014風(fēng)電并網(wǎng)24DolWin2±320kV900MWCTL（MMC）海纜135km2015風(fēng)電并網(wǎng)25TrollA二期±60kV100MWCTL（M

17、MC）海纜4x70km2015海上平臺供電26NordBalt±300kV700MWMMC海纜400km、陸纜50km2015北波互聯(lián)工程27北海德國聯(lián)網(wǎng)工程320kV900MWMMC電纜135km2015風(fēng)電并網(wǎng)28SuperStation±345kV750MWMMC背靠背2015電網(wǎng)互聯(lián)29South-West link300kV700MWMMC陸纜200km2016地下輸電30舟山多端±200kV400/300/100/100/100MWMMC電纜134km2014海島聯(lián)網(wǎng)31廈門供電±320kV1000MWMMC電纜15km2015城市

18、供電32云南魯西背靠背工程±350kV1000MWMMC背靠背2016電網(wǎng)互聯(lián)二、 柔性直流輸電的分類與結(jié)構(gòu)組成（1） 柔性直流輸電的分類及優(yōu)缺點對比已有柔性直流輸電工程采用的VSC主要有三種，即兩電平換流器、二極管箝位型三電平換流器和模塊化多電平換流器（MMC），模塊化多電平換流器在各種特性上都比較優(yōu)越，所以模塊化多電平為現(xiàn)在普遍應(yīng)用的技術(shù)。兩電平換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最簡單，如圖2.1所示。他有六個橋臂，每個橋臂由絕緣柵雙極晶體管（IGBT）和與之反并聯(lián)的二極管組成。在高壓大功率的情況下，為提高換流器容量和系統(tǒng)的電壓等級，每個橋臂由多個IGBT及其相并聯(lián)的二極管相互串聯(lián)來獲得，其串聯(lián)的

19、個數(shù)由換流器的額定功率、電壓等級和電力電子開關(guān)器件的通流能力與耐壓強度決定。相對于接地點，兩電平換流器每相可輸出兩個電平，顯然兩電平換流器需通過PWM逼近正弦波。整理為word格式圖2.1：兩電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和單個橋臂結(jié)構(gòu)整理為word格式圖2.2：兩電平換流器的單相輸出波形二極管箝位性三電平換流器如圖2.3所示。三相換流器通常公用直流電容器。三電平換流器每相可以輸出三個電平，也是通過PWM逼近正弦波的。圖2.3 二極管箝位型三電平換流器的基本結(jié)構(gòu)整理為word格式圖2.4 三電平換流器的單相輸出波形模塊化多電平換流器（MMC）的橋臂不是由多個開關(guān)器件直接串聯(lián)構(gòu)成的，而是采用了子模塊（Sub-Mo

20、dule，SM）級聯(lián)的方式。圖2.5 模塊化多電平換流器（MMC）的基本結(jié)構(gòu)整理為word格式2.6：MMC單個子模塊（SM）的結(jié)構(gòu)MMC的每個橋臂由N個子模塊和一個串聯(lián)電抗器Lo組成，同相的上下兩個橋臂構(gòu)成一個相單元，如圖2.5所示。MMC的子模塊一般采用半個H橋結(jié)構(gòu)，如圖2.6所示。其中，uc為子模塊電容電壓，usm和ism分別為單個子模塊的輸出電壓和電流。MMC的單相輸出電壓波形如圖2.7所示?？梢姡琈MC的工作原理與兩電平和三電平換流器不同，它不是采用PWM來逼近正弦波，而是采用階梯波的方式來逼近正弦波。整理為word格式圖2.7 MMC的單相輸出電壓波形1、相對于兩電平和三電平換流器

21、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有以下幾個明顯優(yōu)勢：（1） 制造難度下降：不需要采用基于IGBT直接串聯(lián)而構(gòu)成的閥，這種閥在制造上有相當(dāng)?shù)碾y度，只有離散性非常小的IGBT才能滿足靜態(tài)和動態(tài)均壓的要求，一般市售的IGBT是難以滿足要求的。因而MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)大大降低了制造商進入柔性直流輸電領(lǐng)域的技術(shù)門檻。（2） 損耗成倍下降：MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)大大降低了IGBT的開關(guān)頻率，從而使換流器的損耗成倍下降。因為MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用階梯波逼近正弦波的調(diào)制方式，理想情況下，一個工頻周期內(nèi)開關(guān)器件只要開關(guān)2次，考慮了電容電壓平衡控制和其他控制因素后，開關(guān)器件的開關(guān)頻率通常不超過150Hz，這與兩電平和三電平換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

22、開關(guān)器件的開關(guān)頻率在1kHz以上形成了鮮明的對比。整理為word格式（3） 階躍電壓降低：由于MMC所產(chǎn)生的電壓階梯波的每個階梯都不大，MMC橋臂上的階躍電壓和階躍電流都比較小，從而使得開關(guān)器件承受的應(yīng)力大為降低，同時也使產(chǎn)生的高頻輻射大為降低，容易滿足電磁兼容指標(biāo)的要求。（4） 波形質(zhì)量高：由于MMC通常電平數(shù)很多，所輸出的電壓階梯波已非常接近于正弦波，波形質(zhì)量高，各次諧波含有率和總諧波畸變率已能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，不需要安裝交流濾波器。（5） 故障處理能力強：由于MMC的子模塊冗余特性，使得故障的子模塊可由冗余的子模塊替換，并且替換過程不需要停電，提高了換流器的可靠性；另外，MMC的直流側(cè)

23、沒有高壓電容器組，并且橋臂上的Lo與分布式的儲能電容器相串聯(lián)，從而可以直接限制內(nèi)部故障或外部故障下的故障電流上升率，使故障的清除更加容易。2、當(dāng)然，MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與兩電平或三電平換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，也有不足的地方：（1）所有器件數(shù)量多：對于同樣的直流電壓，MMC采用的開關(guān)器件數(shù)量較大，約為兩電平換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的2倍。（2）MMC雖然避免了兩電平和三電平換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)必須采用IGBT直接串聯(lián)閥的困難，但卻將技術(shù)難度轉(zhuǎn)移到了控制方面，主要包括子模塊電容電壓的均衡控制以及各橋臂之間的環(huán)流控制。整理為word格式（2） MMC的工作原理MMC子模塊具有如下三種工作模式表中對于表2.1進行分析可得表2.

24、2，表中對于T1、T2、D1和D2，開關(guān)狀態(tài)1對應(yīng)導(dǎo)通，0對應(yīng)關(guān)斷。從表2.2可以看出，對應(yīng)每一個模式，T1、T2、D1和D2中有且僅有1個管子處于導(dǎo)通狀態(tài)。因此可以認(rèn)為，SM進入穩(wěn)態(tài)模式后，有且僅有1個管子處于導(dǎo)通狀態(tài)，其余3個管子都處于關(guān)斷狀態(tài)。另一方面，若將T1與D1、T2與D2分別集中起來作為開關(guān)S1和S2看待，那么對應(yīng)投入狀態(tài)，S1是導(dǎo)通的，電流可以雙向流動，而S2是斷開的；對應(yīng)切除狀態(tài)，S2是導(dǎo)通的，電流可以雙向流動，而S1是斷開的；而對應(yīng)閉鎖狀態(tài)，S1和S2中哪個導(dǎo)通、哪個斷開是不確定的。整理為word格式表2.1 子模塊的三種工作狀態(tài)根據(jù)上述分析可以得出結(jié)論，只要對每個SM上下

25、兩個IGBT的開關(guān)狀態(tài)進行控制，就可以實現(xiàn)投入或者切除該SM。表2.2 SM的3個工作狀態(tài)和6個工作模式（3） 柔性直流換流器系統(tǒng)的構(gòu)成整理為word格式1、柔性直流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)柔性直流按照接線方式可分為真雙極系統(tǒng)和偽雙極系統(tǒng)。舟山五端柔直工程采用偽雙極主接線結(jié)構(gòu)，該主接線結(jié)構(gòu)包括換流器區(qū)和極區(qū)，無雙極區(qū)。圖2.8 舟山偽雙極柔直系統(tǒng)圖廈門柔直工程為世界上第一個真雙極MMC柔性直流工程，直流主接線結(jié)構(gòu)包括換流器區(qū)、極區(qū)和雙極區(qū)。整理為word格式圖2.9 廈門真雙極柔直系統(tǒng)圖圖2.10 戶內(nèi)式換流站設(shè)備布置整理為word格式圖2.11 敞開式換流站設(shè)備布置圖2.12 敞開式換流站設(shè)備布置（閥廳透視

26、版）圖2.13 柔性直流系統(tǒng)示意圖2、 柔性直流系統(tǒng)主要設(shè)備整理為word格式圖2.13 柔性直流系統(tǒng)主要設(shè)備示意圖如圖2.13，可以看到柔性直流系統(tǒng)主要設(shè)備有換流閥、閥電抗器、聯(lián)接變壓器、啟動電阻、交流接地裝置、直流電纜、避雷器、控制保護系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)（水冷、空調(diào)）等（1）聯(lián)結(jié)變壓器：在交流系統(tǒng)和電壓源換流站間提供換流電抗的作用；進行交流電壓變換，使電壓源換流站獲得理想的工作電壓范圍；阻止零序電流在交流系統(tǒng)和換流站間流動；（2）啟動電阻系統(tǒng)啟動之前，MMC各功率模塊電壓為零，換流閥中電子元器件處于關(guān)斷狀態(tài)。限制功率模塊電容的充電電流，減少柔性直流系統(tǒng)上電時對交流系統(tǒng)造成的擾動和防止換流器閥上

27、二極管的過流;整理為word格式串聯(lián)安裝于聯(lián)接變壓器閥側(cè)或交流系統(tǒng)側(cè)；啟動電阻僅在系統(tǒng)啟動時工作，啟動結(jié)束后由旁路開關(guān)將啟動電阻旁路；啟動電阻應(yīng)滿足不同的啟動要求，包括一端交流電源對本端換流器功率模塊電容充電和一端交流電源對兩端換流器功率模塊電容同時充電；電阻應(yīng)具有足夠的短時電流耐受能力；電阻應(yīng)具有足夠的能量耐受能力；滿足開始充電至換流器解鎖的時間要求（包括交流側(cè)充電和直流側(cè)充電）。（3）閥電抗器橋臂電抗器是電壓源換流閥與交流系統(tǒng)之間傳輸功率的紐帶主要功能：抑制換流閥輸出電流、電壓中的諧波分量；系統(tǒng)發(fā)生擾動或短路時，抑制電流上升率和限制短路電流峰值。抑制橋臂環(huán)流；閥電抗器可采用空心電抗器，每個

28、換流器配置6個。整理為word格式（4）避雷器柔性直流輸電系統(tǒng)采用無間隙金屬氧化物避雷器（MOA）作為過電壓保護的關(guān)鍵設(shè)備，它對過電壓進行限制，對設(shè)備提供保護；綜合考慮系統(tǒng)最大持續(xù)運行電壓、荷電率、保護水平和能量要求等因素，選擇避雷器參數(shù)。（5）測量設(shè)備電子式電壓互感器和電子式電流互感器柔直測量設(shè)備難點：速度要求高，延時要求高。為了避免短路故障電流造成IGBT器件損壞，對于閥控系統(tǒng)的過流保護動作的快速性有著苛刻的要求，要求采集橋臂電流的互感器信號傳輸延時小于100um.準(zhǔn)確測量故障時電流上升過程，高采樣速度、寬量程。常規(guī)直流測量要求柔性直流測量要求采樣頻率10kHz50kHz采樣延時0.5ms

29、100us量程6.07.0pu15.0pu(6)換流閥整理為word格式換流閥是柔性直流輸電換流站中的核心設(shè)備，用于實現(xiàn)交直和直交變換。圖2.14 半橋式MMC子模塊拓?fù)淙鐖D2.14所示半橋式MMC子模塊的基本構(gòu)成為：T1：上管IGBT; T2:下管IGBT ；T3：晶閘管；R1：均壓電阻；C1 支撐電容; S1：旁路開關(guān)。半橋式MMC子模塊核心元件及作用：IGBT作用：核心控制器件，通過控制其開通與關(guān)斷，從而控制子模塊輸出電壓整理為word格式圖2.15 IGBT符號及實物圖電容作用：支撐和穩(wěn)定子模塊電壓，提供電壓源的核心元件圖2.16 電容實物圖均壓電阻作用：1）均衡子模塊電壓2）停運檢修

30、時的泄放回路整理為word格式圖2.17 均壓電阻實物圖水冷板（散熱器）作用：IGBT的水冷卻整理為word格式圖2.18 水冷板（散熱器）實物圖高壓取能電源作用：從電容取電，為子模塊控制器提供控制電源。圖2.19 高壓取能電源實物圖子模塊控制器作用：接收閥控設(shè)備的控制信號，對子模塊進行投入和切除操作、晶閘管觸發(fā)操作、旁路開關(guān)合閘操作，同時向閥控反饋子模塊運行狀態(tài)、故障狀態(tài)信息整理為word格式圖2.20 子模塊控制器實物圖旁路開關(guān)作用：對故障子模塊進行旁路操作，實現(xiàn)子模塊的冗余控制圖2.21 旁路開關(guān)實物圖晶閘管作用：對故障子模塊進行旁路操作進行過流保護整理為word格式圖2.22 晶閘管關(guān)

31、實物圖整理為word格式圖2.23 子模塊示意圖圖2.24 閥塔結(jié)構(gòu)示意圖三、 運行方式（1） 舟山工程整理為word格式圖3.1舟山柔直地理圖圖3.2 舟山柔直拓?fù)鋱D1、運行模式舟山工程為偽雙極五端柔性直流輸電工程，所以有五種運行方式，分別為二三四五端運行模式和STATCOM 運行模式。2、啟動步驟步驟1：換流器解鎖前，合上交流進線開關(guān)，通過IGBT模塊的反并聯(lián)二極管對直流電容充電，初步建立直流電壓。步驟2 ：工作在直流電壓控制模式下的換流站先解鎖，將直流電壓上升至額定電壓。步驟3 ：功率控制模式和交流電壓模式下的換流站解鎖，逐步建立功率。3、注意：（1）當(dāng)工作在直流電壓模式下的換流站閉鎖時，需將原工作在功率控制模式換流站調(diào)整為直流電壓模式，做為直流電網(wǎng)的平衡節(jié)點。整理為word格式（2）當(dāng)工作在功率控制模式或交流電壓模式下的換流站閉鎖時，其余換流站可維持原控制模式不變。（2） 廈門工程廈門柔性輸電工程為真雙極兩端柔性輸電工程，有如下四種運行方式。圖3.3