高壓直流輸電總結(jié)

MACROBUTTONMTEditEquationSection2SEQMTEqn\r\hSEQMTSec\r1\hSEQMTChap\r1\h高壓直流輸電總結(jié)高壓直流輸電概述：高壓直流輸電概念：高壓直流輸電是交流-直流-交流形式的電力電子換流電路，由將交流電變換為直流電的整流器、高壓直流輸電線路及將直流電變換為交流電的逆變器三部分組成。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（,）。高壓直流輸電的特點(diǎn)：換流器控制復(fù)雜，造價(jià)高；直流輸電線路造價(jià)低，輸電距離越遠(yuǎn)越經(jīng)濟(jì)；沒有交流輸電系統(tǒng)的功角穩(wěn)定問題；適合海底電纜（海島供電、海上風(fēng)電）和城市地下電纜輸電；能夠非同步（同頻不同相位，或不同頻）連接兩個(gè)交流電網(wǎng)，且不增加短路容量；傳輸功率的可控性強(qiáng)，可有效支援交流系統(tǒng)；換流器大量消耗無(wú)功，且產(chǎn)生諧波；雙極不對(duì)稱大地回線運(yùn)行時(shí)存在直流偏磁問題和電化學(xué)腐蝕問題；不能向無(wú)源系統(tǒng)供電，構(gòu)成多端直流系統(tǒng)困難。對(duì)直流輸電的基本要求：能夠靈活控制輸送的（直流）電功率（大小可調(diào)；一般情況下，應(yīng)能夠正反雙向傳送電功率（功率方向可變）；維持直流線路電壓在額定值附近；盡可能降低對(duì)交流系統(tǒng)的諧波污染；盡可能少地吸收交流系統(tǒng)中的無(wú)功功率；盡可能降低流入大地的電流。注意：大地電流的不利影響包括①不同接地點(diǎn)之間存在電位差，形成電解池，造成電化學(xué)腐蝕；②變壓器接地中性點(diǎn)流過直流電流，造成變壓器直流偏磁，使變壓器噪聲增加、損耗加大、振動(dòng)加劇。高壓直流輸電的適用范圍：答：1.遠(yuǎn)距離大功率輸電;2.海底電纜送電;3.不同頻率或同頻率非周期運(yùn)行的交流系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò);4.用地下電纜向大城市供電;5.交流系統(tǒng)互聯(lián)或配電網(wǎng)增容時(shí),作為限制短路電流的措施之一;6.配合新能源供電。高壓直流輸電系統(tǒng)的基本構(gòu)成：雙端直流輸電的基本構(gòu)成：?jiǎn)螛O大地回線（相對(duì)于大地只有一個(gè)正極或者負(fù)極）：圖2-SEQ圖2-\*ARABIC1單極金屬回線：圖2-SEQ圖2-\*ARABIC2雙極大地回線（最常用）：圖2-SEQ圖2-\*ARABIC3雙極單端接地（很少用）：圖2-SEQ圖2-\*ARABIC4雙極金屬回線（較少用）：圖2-SEQ圖2-\*ARABIC5并聯(lián)式背靠背：圖2-SEQ圖2-\*ARABIC6串聯(lián)式背靠背：圖2-SEQ圖2-\*ARABIC7多端直流輸電的基本構(gòu)成：三端并聯(lián)型；圖2-SEQ圖2-\*ARABIC8三端串聯(lián)型；圖2-SEQ圖2-\*ARABIC9注意：這里的“雙端”、“多端”指的是所接換流站的個(gè)數(shù)（交流電網(wǎng)接入點(diǎn)的個(gè)數(shù)），而不是換流器的個(gè)數(shù)。多端直流輸電的特點(diǎn)：可以經(jīng)濟(jì)地連接多個(gè)交流系統(tǒng)；因缺少大容量直流斷路器，無(wú)法切除輸電線路的短路故障，因而限制了它的發(fā)展。換流技術(shù)復(fù)習(xí)：三相全控整流電路原理圖：圖3-SEQ圖3-\*ARABIC1大電感負(fù)載（符合直流輸電工程實(shí)際）；交流輸入電壓的相序與晶閘管觸發(fā)順序的關(guān)系（135462）；閥的組成、靜態(tài)均壓（電阻分壓）和動(dòng)態(tài)均壓（電容分壓）原理與電路；均壓系數(shù)（）、電壓裕度系數(shù)（）；閥串聯(lián)元件數(shù)的確定；電壓變化率限制和電流變化率限制。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC2三相全控橋的波形圖：（詳見電力電子書P152、P153、P160）三相全控橋計(jì)算公式:直流輸出電壓的理想計(jì)算公式: （為線電壓）考慮交流側(cè)電抗的直流輸出電壓的計(jì)算公式（缺口面積是始于α的面積與始于α+γ的面積之差的一半，缺口面積=）: 閥電流有效值： 交流側(cè)線電流有效值的計(jì)算公式: 三相全控橋的外特性（全控橋外特性：直流輸出電壓Ud與直流輸出電流Id間的函數(shù)關(guān)系）：逆變器外特性：方程： 曲線：端電壓Ud隨輸出負(fù)載電流Id的增加而下傾的直線；（以定α表示）圖3-SEQ圖3-\*ARABIC3整流器外特性：方程：用控制角α表示： 用逆變角β表示（α=180°-β代入上式）： 用熄弧角δ表示（δ=β-γ，γ是換相角）： （） （）圖3-SEQ圖3-\*ARABIC4理想定β的面積比理想定δ小2個(gè)缺口面積:曲線：用逆變角β表示：上翹直線（負(fù)值面積隨電流增大），端口電壓的絕對(duì)值隨直流電流的增加而增加（正內(nèi)阻）；用熄弧角δ表示：下傾直線（負(fù)值面積隨電流減?。丝陔妷旱慕^對(duì)值隨直流電流的增加而下降（負(fù)內(nèi)阻）；圖3-SEQ圖3-\*ARABIC5逆變器外特性曲線（以定β和定δ表示）三相全控橋的等值電路：整流器等值電路:圖3-SEQ圖3-\*ARABIC6整流器等值電路 內(nèi)電勢(shì)，內(nèi)阻為正的可調(diào)電壓源；端口電壓隨輸出電流增大而減小。逆變器等值電路：圖3-SEQ圖3-\*ARABIC7逆變器等值電路用β表示的等值電路，端口電壓隨電流增大而增大（正內(nèi)阻）；用δ表示等值電路，端口電壓隨電流增大而減?。ㄘ?fù)內(nèi)阻）。雙端直流輸電系統(tǒng)的等值電路:圖3-SEQ圖3-\*ARABIC8直流系統(tǒng)等值電路圖雙端直流輸電系統(tǒng)工作點(diǎn)：工作點(diǎn)的確定：通常將線路電阻RL納入逆變器側(cè)，則用β表示的外特性曲線因正值內(nèi)阻增加而上翹更多，用δ表示的外特性曲線因負(fù)值內(nèi)阻減小而使下傾減緩或微上翹。由直流輸電系統(tǒng)等值電路可見，兩側(cè)電路工作時(shí)，應(yīng)該具有相同電流和端口電壓，表現(xiàn)在曲線上，就是兩側(cè)換流器的外特性曲線的交點(diǎn)，這就是工作點(diǎn)。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC9雙端直流系統(tǒng)工作點(diǎn)的確定（兩條線交點(diǎn)）工作點(diǎn)穩(wěn)定性判據(jù)：采用小擾動(dòng)法在工作點(diǎn)加上一點(diǎn)小擾動(dòng)看看系統(tǒng)能不能回到原來的穩(wěn)定點(diǎn)。（結(jié)論：整流側(cè)外特性曲線的斜率小于逆變側(cè)外特性曲線的斜率，系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行。）雙橋換流器（電力電子那個(gè)十二脈波）（整流器和逆變器結(jié)構(gòu)相同）：電路圖：兩個(gè)三相全控橋串聯(lián)；圖3-SEQ圖3-\*ARABIC10交流輸入電壓：兩個(gè)三相交流輸入電壓的相位互差30°（頻率相同，幅值相同）；觸發(fā)順序：1-1-2-2-3-3-4-4-5-5-6-6；直流輸出電壓瞬時(shí)值波形和紋波頻率：每工頻基波含12個(gè)均勻波頭；直流輸出平均電壓：等于兩個(gè)全控橋直流輸出平均電壓之和；雙橋換流器的優(yōu)點(diǎn)：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)；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；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；當(dāng)雙橋中發(fā)生任一橋故障時(shí)，可以將故障橋隔離（短接），另一正常單橋仍可繼續(xù)工作；逆變器實(shí)現(xiàn)逆變的條件：外接直流電源，其極性必須與晶閘管的導(dǎo)通方向一致；外接交流系統(tǒng)，其在直流側(cè)產(chǎn)生的整流電壓平均值應(yīng)小于直流電源電壓；晶閘管的觸發(fā)角α應(yīng)在的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。換流器的諧波分析：諧波的危害：對(duì)鐵磁設(shè)備的影響。諧波造成額外的鐵耗導(dǎo)致發(fā)熱、振動(dòng)和噪聲，降低了設(shè)備出力、效率及壽命；對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的影響：諧波造成轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)；對(duì)電力電容器的影響：諧波可能引起諧振過電壓；對(duì)電力系統(tǒng)測(cè)控的影響：諧波使測(cè)量誤差增加，可能導(dǎo)致控制失靈，保護(hù)誤動(dòng)；3次諧波電流過大可能使中性線過流；諧波疊加在基波上，使電氣應(yīng)力增加，對(duì)各種電氣設(shè)備尤其是電容器的絕緣造成威脅；諧波對(duì)通信線路造成干擾。諧波分析的數(shù)學(xué)工具：傅里葉級(jí)數(shù)。諧波分析的基本假設(shè)：交流電源為三相對(duì)稱標(biāo)準(zhǔn)正弦波電壓源；三相交流電路各相阻抗參數(shù)相等；換流器采用60°等間隔觸發(fā)；直流電流恒定（水平無(wú)紋波）；不考慮換相角的影響；在上述基本假設(shè)條件下，分析得出的諧波，稱之為“特征諧波”。諧波分析的基本步驟：寫出盡可能簡(jiǎn)潔的周期函數(shù)表達(dá)式f（x）；計(jì)算傅立葉級(jí)數(shù)的系數(shù)an和bn；寫出與周期函數(shù)f（x）等價(jià)的傅立葉級(jí)數(shù)表達(dá)式；分析f（x）的傅立葉級(jí)數(shù)構(gòu)成成分，得出有用結(jié)論。諧波分析內(nèi)容：直流輸出電壓的特征諧波分析：諧波頻率：等于6n（n=1，2，3，…）倍工頻基波頻率；諧波幅值是控制角α的函數(shù)：α=0°和α=180°幅值最小，α=90°幅值最大；HVDC運(yùn)行時(shí)，整流側(cè)α=12°～15°，逆變側(cè)定δ運(yùn)行；諧波幅值隨諧波次數(shù)的增加而減??；n=0時(shí)的直流分量就等于直流電壓平均值。交流線電流的特征諧波分析：YY接線變壓器一次電流特征諧波分析：除基波外只剩有5、7、11、13、……次等6k±1次諧波。YD接線變壓器一次電流特征諧波分析：（波形相同，幅值比YY接線大倍）除基波外只剩有5、7、11、13、……次等6k±1次諧波。雙橋換流器直流側(cè)電壓特征諧波分析（根據(jù)假設(shè)直流電流無(wú)紋波，故只分析直流電壓）：12k±1次諧波。換流器的功率因數(shù)計(jì)算：功率因數(shù)的定義：功率因數(shù)等于有功功率P與視在功率S之比，即： 功率因數(shù)λ的大小反映的是有功功率P在視在功率S中所占的比重，是功率的利用系數(shù)，反映功率的利用程度。三相全控橋交流側(cè)的電壓是正弦波形，電流是方波，故有功功率P等于基波電壓有效值U（即）與基波電流有效值、及基波電壓與基波電流相角差的余弦值的乘積。（不考慮換相角γ時(shí)，；考慮換相角γ時(shí)，）只考慮基波時(shí)的功率因數(shù)： 考慮諧波時(shí)的功率因數(shù)： 上式是不考慮換相角時(shí)的情況。 上式是考慮換相角時(shí)的情況。高壓直流輸電系統(tǒng)主設(shè)備：換流器：雙橋換流器與四重閥結(jié)構(gòu)：一個(gè)三相全控橋有6個(gè)橋臂（閥），一個(gè)橋臂（閥）由120個(gè)晶閘管串聯(lián)而成；每15個(gè)晶閘管構(gòu)成一個(gè)基本單元，每?jī)蓚€(gè)基本單元（30個(gè)晶閘管）組裝為一個(gè)半層閥；每4個(gè)半層閥構(gòu)成一個(gè)閥。四重閥：雙橋換流器同一相上的4個(gè)閥的組合體。圖6-SEQ圖6-\*ARABIC1四重閥示意圖等間隔（60°）觸發(fā)與等控制角（α）觸發(fā)：等間隔（60°）觸發(fā)方式：α1=移相控制；相對(duì)于1號(hào)自然換相點(diǎn)滯后角度α1；從脈沖2開始，均滯后前一個(gè)脈沖60°，即：αk+1=αk+60°（k=2，3，4，5，6）。等控制角α觸發(fā)方式：α1=α2=α3=α4=α5=α6；即6個(gè)觸發(fā)脈沖都是相對(duì)于各自的自然換相點(diǎn)滯后一個(gè)相同角度。兩種觸發(fā)方式比較：在三相電壓對(duì)稱的條件下，兩種觸發(fā)方式等效，但是在三相電壓不對(duì)稱的條件下，后者的觸發(fā)脈沖不等間隔，導(dǎo)致交流電流波形正負(fù)半波寬度不等，平均電流不為零，造成變壓器偏磁。晶閘管換流器對(duì)晶閘管元件的基本要求：耐壓強(qiáng)度高；載流能力強(qiáng)；開通時(shí)間和電流上升率的限制，即約為100A/s；關(guān)斷時(shí)間與電壓上升率的限制，即約為200V/s。觸發(fā)脈沖的傳送方式：光纖方式；電磁方式。圖6-SEQ圖6-\*ARABIC2（a）為光纖方式，（b）（c）為電磁方式高壓（就地）取電技術(shù)：圖6-SEQ圖6-\*ARABIC3光電變換電路的高壓（就地）取電方法換流變壓器：工作電流波形是方波；耐壓要求高；可能存在一定偏磁（直流分量）；有載調(diào)壓、調(diào)壓范圍大、調(diào)節(jié)頻繁。平波電抗器：作用：直流電流濾波（平波）；限制線路短路電流的上升率；防止小電流運(yùn)行時(shí)的電流斷續(xù)；阻斷雷電波的侵入；減小對(duì)沿線通訊設(shè)施的干擾；如何選取直流電抗器的電感值：答：直流電抗器的作用是減少直流側(cè)的交流脈動(dòng)量，小電流時(shí)保持電流的連續(xù)性以及當(dāng)直流送電回路發(fā)生故障時(shí)，能抑制電流的上升速度。從作用來看，它的電感量越大越好。但是過大，當(dāng)電流迅速變化時(shí)在直流電抗器上產(chǎn)生的過電壓就越大；另外作為一個(gè)延時(shí)環(huán)節(jié)，過大對(duì)直流電流的自動(dòng)調(diào)節(jié)不利。所以滿足上述三項(xiàng)要求的前提下，直流電抗器的電感Ld應(yīng)盡量小。故選取直流電抗器電感值的具體方法是：按減少直流側(cè)的交流脈動(dòng)分量的情況確定電感值；以小電流時(shí)保持電流的連續(xù)性和直流送電回路發(fā)生故障時(shí)能抑制電流上升速度的情況進(jìn)行驗(yàn)算。濾波器：濾波原理：高阻抗串聯(lián)分壓隔離（如平波電抗器，濾除諧波電壓），低阻抗并聯(lián)支路分流（如LC濾波器，濾除諧波電流）；工作頻率低于諧振頻率時(shí)，濾波器呈容性，工作頻率高于諧振頻率時(shí)呈感性。交流濾波器的種類及其阻抗特性：?jiǎn)握{(diào)諧濾波器（只有一個(gè)諧振頻率）：圖6-SEQ圖6-\*ARABIC4單調(diào)諧濾波器圖6-SEQ圖6-\*ARABIC5單調(diào)諧濾波器阻抗特性雙調(diào)諧濾波器（有兩個(gè)諧振頻率）：圖6-SEQ圖6-\*ARABIC6雙調(diào)諧濾波器圖6-SEQ圖6-\*ARABIC7雙調(diào)諧濾波器阻抗特性高通濾波器：圖6-SEQ圖6-\*ARABIC8高通濾波器圖6-SEQ圖6-\*ARABIC9高通濾波器阻抗特性交流側(cè)濾波器設(shè)計(jì)原則：濾除諧波的同時(shí)考慮無(wú)功補(bǔ)償，兼顧經(jīng)濟(jì)性。交流側(cè)濾波器設(shè)計(jì)步驟：首先根據(jù)無(wú)功需求確定C，再根據(jù)諧振要求確定L，最后根據(jù)品質(zhì)因數(shù)確定R。電容器的經(jīng)濟(jì)容量和安裝容量：電容器的工作電流包括諧波電流和基波電流，其容量是諧波容量和基波容量?jī)烧咧?，稱之為安裝容量。只考慮濾波而不考慮無(wú)功補(bǔ)償，求得的最小安裝容量即經(jīng)濟(jì)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。濾波器的特征電抗、品質(zhì)因數(shù)：諧振頻率下的感抗值或容抗值即特征電抗；，即品質(zhì)因數(shù)。品質(zhì)因數(shù)Q越大，諧振時(shí)的支路阻抗越小，濾波效果也越好，但考慮到與交流電網(wǎng)發(fā)生諧振時(shí)為防止通過濾波器（電容器和電抗器）的電流過大，人為增加串聯(lián)電阻阻值以降低Q，起限制電流過大的作用。一般Q取值范圍為50～100，為了節(jié)能目的，有時(shí)會(huì)取更高值（電阻值更?。?。并聯(lián)濾波器與串聯(lián)濾波器相比有什么優(yōu)點(diǎn):濾波效果好；串聯(lián)濾波器必須通過主電路的全部電流，并對(duì)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(gè)比主電路小得多的基波電流，絕緣要求也低。直流斷路器:直流沒有過零點(diǎn)，難以熄弧；熄弧技術(shù)：并聯(lián)LC支路，利用LC振蕩產(chǎn)生反向電流以抵消線路電流，使之實(shí)現(xiàn)過零滅??；開關(guān)閉合工作時(shí)，電容器通過充電回路預(yù)充電，開關(guān)打開前，并聯(lián)到開關(guān)兩端構(gòu)成LC振蕩回路；直接并聯(lián)帶間隙的電容器，利用電容器吸收能量熄?。焕弥饾u加大串聯(lián)電阻使回路電流下降，最后用電容器吸收能量熄?。焕L(zhǎng)電弧，增加弧電阻，降低回路電流，熄弧。HVDC對(duì)交流系統(tǒng)的影響：概述：交流系統(tǒng)強(qiáng)弱程度:系統(tǒng)強(qiáng)弱程度反映了系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)節(jié)對(duì)擾動(dòng)的敏感度;互聯(lián)等效阻抗:阻抗高，系統(tǒng)弱；阻抗低，系統(tǒng)強(qiáng)；交流系統(tǒng)慣性（發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）：慣量小，系統(tǒng)弱；慣量大，系統(tǒng)強(qiáng)；注意：系統(tǒng)越弱，交、直流交互影響越強(qiáng)。短路比（shortcircuitratio，SCR）：換流站交流母線的短路容量與額定直流功率的比值，即： 有效短路比（ESCR）：考慮無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備后的短路比，即： 注意：一般而言，短路比小于2的系統(tǒng)稱為弱系統(tǒng)。注意：系統(tǒng)在不同運(yùn)行方式下，SCR可能不同。注意：惡劣情況下，原來很強(qiáng)的系統(tǒng)也可能會(huì)變成弱系統(tǒng)。換相失?。焊拍睿寒?dāng)逆變器兩個(gè)閥進(jìn)行換相時(shí)，因換相過程未能進(jìn)行完畢，或者預(yù)計(jì)關(guān)斷的閥關(guān)斷后，在反向電壓期間未能恢復(fù)阻斷能力，當(dāng)加在該閥上的電壓為正時(shí)，立即重新導(dǎo)通，則發(fā)生了倒換相，使預(yù)計(jì)開通的閥重新關(guān)斷，這種現(xiàn)象稱之為換相失敗。機(jī)理：實(shí)際HVDC采用晶閘管在電流過零后恢復(fù)正向阻斷能力所需時(shí)間約為400μs（對(duì)應(yīng)50Hz下7.2°），故當(dāng)關(guān)斷角小于7.2°時(shí)，HVDC會(huì)發(fā)生換相失敗；另外，當(dāng)交流系統(tǒng)較弱時(shí)，也容易發(fā)生換相失敗。主要因素：交流側(cè)母線電壓；直流電流；換相電抗；越前觸發(fā)角等。 （這里有些參數(shù)PPT沒細(xì)講，我也沒搞懂，求指教）換相失敗的危害：換相失敗引起輸送功率中斷威脅系統(tǒng)安全穩(wěn)定；交流系統(tǒng)短路時(shí)，電壓跌落可能引起多個(gè)換流站同時(shí)發(fā)生換相失敗，導(dǎo)致多回直流線路功率中斷，引起系統(tǒng)潮流大范圍轉(zhuǎn)移和重新分布；影響故障切除后受端系統(tǒng)電壓恢復(fù)，進(jìn)而影響故障切除后直流功率快速恢復(fù)，可能會(huì)威脅交流系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。措施：利用無(wú)功補(bǔ)償維持交流電壓穩(wěn)定；采用較大平波電抗限制直流電流暫態(tài)上升；規(guī)劃階段降低變壓器短路電抗（換流電抗）；增大觸發(fā)角或關(guān)斷角整定值；人工換相等。HVDC引起的電壓穩(wěn)定：機(jī)理：逆變器采用定熄弧角控制時(shí)，交流電壓下降，觸發(fā)角減小，無(wú)功功率增加，導(dǎo)致交流電壓進(jìn)一步下降。措施：使用無(wú)功補(bǔ)償裝置增強(qiáng)交流電壓支撐能力；換流器控制模式轉(zhuǎn)換（改為定電壓控制）；采用VSC換流器等。直流功率調(diào)制的影響—低頻振蕩抑制：基本概念：由系統(tǒng)缺乏阻尼或系統(tǒng)負(fù)阻尼引起的輸電線路上的功率波動(dòng)頻率一般在0.1~2.0Hz，通常稱為低頻振蕩。自由振蕩頻率為： 式中，由上式可知，機(jī)組慣量越大，振蕩頻率越低；輸送功率越大，振蕩頻率越低。直流小信號(hào)調(diào)制:利用與交流聯(lián)絡(luò)線并聯(lián)運(yùn)行的HVDC的小信號(hào)調(diào)制可以有效地抑制互聯(lián)系統(tǒng)間的低頻振蕩；原理：在已有HVDC控制系統(tǒng)中加入附加的直流小信號(hào)調(diào)制器，從交流聯(lián)絡(luò)線或兩端交流系統(tǒng)中提取異常信號(hào)，來調(diào)節(jié)直流線路傳輸?shù)墓β?，使之快速吸收或補(bǔ)償交流線路功率過剩或缺額，起到阻尼振蕩作用。常用直流小信號(hào)調(diào)制器類型：?jiǎn)稳雴纬龀?滯后補(bǔ)償（原理類似于PSS）。圖7-SEQ圖7-\*ARABIC1直流小信號(hào)調(diào)制器模型諧波不穩(wěn)定性：諧波概念：諧波是一個(gè)周期電氣量的正弦分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍；不是基波整數(shù)倍頻率的分量稱為間諧波或分?jǐn)?shù)諧波；頻率低于基頻的間諧波稱為次諧波。注意：HVDC換流器交流側(cè)為諧波電流源，直流側(cè)為諧波電壓源。諧波穩(wěn)定性：HVDC引起的諧波不穩(wěn)定是指在換流站附近有擾動(dòng)時(shí)，諧波振蕩不易衰減甚至放大的現(xiàn)象，表現(xiàn)為交流母線電壓嚴(yán)重畸變。后果：電流諧波放大幾倍甚至幾十倍；電壓嚴(yán)重畸變會(huì)導(dǎo)致?lián)Q相失敗并使系統(tǒng)運(yùn)行困難；不穩(wěn)定機(jī)理：特征諧波大部分被交流濾波器吸收，但非特征諧波卻很難被濾波器吸收；系統(tǒng)阻抗、電源阻抗、濾波器阻抗等并聯(lián)，容易導(dǎo)致較低次諧振頻率（5次及以下）；諧振頻率如果與非特征諧波匹配可能導(dǎo)致諧波被放大，放大的諧波進(jìn)一步造成交流電壓波形畸變及脈沖不均衡，如果形成正反饋，最終導(dǎo)致交流母線電壓嚴(yán)重畸變，直流系統(tǒng)運(yùn)行困難或不能穩(wěn)定運(yùn)行；鐵芯飽和型諧波不穩(wěn)定是由于交直流系統(tǒng)中過多的低次諧波交互影響導(dǎo)致，諧波通過換流變壓器的磁通偏移被放大，諧波和換流器交互影響又激勵(lì)了這種放大，最終導(dǎo)致出現(xiàn)環(huán)流變壓器鐵芯飽和引起諧波不穩(wěn)定現(xiàn)象；當(dāng)交流側(cè)并聯(lián)諧振頻率與直流側(cè)串聯(lián)諧振頻率剛好滿足交直流兩側(cè)諧波交互關(guān)系時(shí)，就發(fā)生互補(bǔ)諧振；抑制諧波不穩(wěn)定措施：規(guī)劃階段避免互補(bǔ)諧振發(fā)生；利用磁通補(bǔ)償或諧波注入消除非特征諧波；附加控制電流調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖，保證非特征諧波最?。挥性礊V波等。不對(duì)稱運(yùn)行的影響：在單極大地回線運(yùn)行方式或者雙極兩端接地不對(duì)稱運(yùn)行方式下，會(huì)有較大電（甚至為額定運(yùn)行電流）經(jīng)接地極流經(jīng)大地。持續(xù)、長(zhǎng)時(shí)間的大電流流過接地極會(huì)表現(xiàn)出三類效應(yīng)：電磁效應(yīng)、熱力效應(yīng)、電化效應(yīng)。電磁效應(yīng)：內(nèi)容：直流電流注入大地，在極址土壤中形成恒定直流電流場(chǎng)，導(dǎo)致出現(xiàn)大地電位升高、跨步電壓、接觸電勢(shì)等。影響：影響依靠大地磁場(chǎng)工作的設(shè)施；對(duì)金屬管道、鎧裝電纜、具有接地系統(tǒng)電氣設(shè)備產(chǎn)生負(fù)面影響；跨步電壓和接觸電勢(shì)影響人畜安全；電磁干擾。熱力效應(yīng)：直流電流作用下電極溫度升高，可能蒸發(fā)土壤水分，導(dǎo)電性能變差，電極將出現(xiàn)熱不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使土壤燒結(jié)成幾乎不導(dǎo)電的玻璃狀，電極將喪失運(yùn)行能力。影響電極溫升土壤參數(shù)：電阻率、熱導(dǎo)率、熱容率、濕度。電化效應(yīng)：大地中水與鹽類物質(zhì)相當(dāng)于電解液，當(dāng)直流電流經(jīng)大地返回時(shí)，在陽(yáng)極上會(huì)產(chǎn)生氧化反應(yīng)，使得電極及附近金屬發(fā)生電腐蝕；也會(huì)導(dǎo)致附近土壤中鹽類物質(zhì)被電解。HVDC引起的變壓器直流偏磁：?jiǎn)栴}：直流輸電系統(tǒng)接地極流過較大電流時(shí)（如單極大地運(yùn)行）會(huì)導(dǎo)致中性點(diǎn)接地變壓器產(chǎn)生直流偏磁現(xiàn)象。后果：導(dǎo)致鐵芯飽和，產(chǎn)生諧波，引起振動(dòng)和噪聲，引起發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)損壞變壓器，引起保護(hù)誤動(dòng)等。圖7-SEQ圖7-\*ARABIC2直流偏磁對(duì)變壓器勵(lì)磁電流的影響產(chǎn)生的原因：電流在大地中流通，會(huì)在不同的地點(diǎn)產(chǎn)生不同的電勢(shì)，如果兩個(gè)變電站的接地網(wǎng)存在直流電勢(shì)差，加上交流系統(tǒng)的直流電阻比較小，這樣就會(huì)在交流系統(tǒng)中形成直流電流；入地電流找到了一個(gè)比大地更容易流通的通道，即接地變壓器繞組和交流線路組成。圖7-SEQ圖7-\*ARABIC3大地電流回路影響因素：兩臺(tái)接地變壓器所處位置的電位；兩個(gè)變電站接地電阻R1、R2；變壓器繞組直流電阻RT1、RT2；線路電阻RL。圖7-SEQ圖7-\*ARABIC4抑制措施（根本思路：避免（減小）地電流流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)）：中性點(diǎn)串電阻，限制流入的直流電流：圖7-SEQ圖7-\*ARABIC5中性點(diǎn)串電阻優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、可靠、低成本；缺點(diǎn)：不能徹底消除直流電流流入；接地性質(zhì)改變，有負(fù)面影響；影響方向保護(hù)靈敏度；系統(tǒng)故障時(shí)中性點(diǎn)過電壓等。改變中性點(diǎn)電位（如反向注入電流、電位補(bǔ)償?shù)龋簣D7-SEQ圖7-\*ARABIC6改變中性點(diǎn)電位中性點(diǎn)串隔直電容阻止直流電流流入：圖7-SEQ圖7-\*ARABIC7中性點(diǎn)串隔直電容短時(shí)過電壓：定義：超過正常電壓范圍，持續(xù)相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的不衰減或衰減慢的過電壓。（TemporaryOvervoltage，TOV）原因：造成換流站短時(shí)過電壓的根本原因是換流站安裝的大量無(wú)功補(bǔ)償電容器和濾波器；額定工況下，無(wú)功容量為額定輸送功率的40%-60%，甩負(fù)荷時(shí)引起無(wú)功消耗大幅下降甚至為零，剩余的無(wú)功補(bǔ)償容量就會(huì)導(dǎo)致過電壓。影響短時(shí)過電壓大小的因素：系統(tǒng)強(qiáng)弱程度與無(wú)功消耗情況；由交流系統(tǒng)等效阻抗與直流輸電換流站無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備和濾波設(shè)備構(gòu)成的并聯(lián)諧振；由換流變壓器飽和或偏磁引起的勵(lì)磁涌流。一般短時(shí)過電壓包含的分量:工頻過電壓分量；變壓器勵(lì)磁涌流引起的過電壓分量；并聯(lián)諧振決定的自由頻率分量。限制短時(shí)過電壓的措施：加強(qiáng)交流系統(tǒng)；采用適當(dāng)?shù)闹绷鬏旊娺\(yùn)行策略；電容器組與濾波器組投切；ZnO避雷器限制過電壓。HVDC引起的次同步振蕩（SubsynchronousOscillation(SSO)）：概念：汽輪發(fā)電機(jī)軸系會(huì)與電力系統(tǒng)功率控制設(shè)備，如高壓直流輸電系統(tǒng)，靜止無(wú)功補(bǔ)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。問題：在直流輸電整流站附近的汽輪發(fā)電機(jī)組，如果大部分功率通過直流輸電來輸送，且與交流大系統(tǒng)之間的聯(lián)系又比較薄弱，容易引起次同步振蕩（SSO）。后果：導(dǎo)致機(jī)組大軸疲勞甚至斷裂，導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩失穩(wěn)。作用機(jī)理：汽輪發(fā)電機(jī)的速度電動(dòng)勢(shì)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(guān)系。圖7-SEQ圖7-\*ARABIC8影響因素：發(fā)電機(jī)組與電整流站電氣距離：距離越近越不利；發(fā)電機(jī)組與交流大電網(wǎng)聯(lián)系：聯(lián)系越薄弱越不利；發(fā)電機(jī)組的額定功率與HVDC輸送的額定功率相對(duì)大小：若在同一個(gè)數(shù)量級(jí)上，不利；HVDC控制器：電流調(diào)節(jié)器、輔助控制器等引起負(fù)阻尼。抑制措施：加入次同步阻尼控制器（SSDC）等附加控制解決（本質(zhì)是通過提供對(duì)扭振模式的阻尼來抑制SSO）；附加一次設(shè)備防止（但價(jià)格昂貴）。注意：逆變站附近的汽輪發(fā)電機(jī)組不會(huì)受到由HVDC引起的SSO危害。因?yàn)樗鼈儾⒉幌騂VDC提供任何功率，而只是與逆變站并列運(yùn)行，供電給常規(guī)的隨頻率而變化的負(fù)荷。注意：SSO基本只涉及大容量汽輪發(fā)電機(jī)組（30萬(wàn)kW以上），其軸系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)引起。注意：水輪機(jī)不易發(fā)生次同步振蕩：轉(zhuǎn)子慣量大，功率擾動(dòng)不易引起軸系扭振；機(jī)組對(duì)扭振固有阻尼很高。多直流饋入問題：概念：多直流饋入就是在受端電網(wǎng)的一個(gè)區(qū)域中集中落點(diǎn)多回直流線路。只采用基本控制的HVDC通常會(huì)導(dǎo)致交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)間產(chǎn)生負(fù)面的相互作用；采用附加控制可以避免這種負(fù)面相互作用，甚至產(chǎn)生正面的影響。單雙極閉鎖：整流站閉鎖相當(dāng)于突甩負(fù)荷，系統(tǒng)頻率上升；逆變站閉鎖相當(dāng)于突然切機(jī)，系統(tǒng)頻率下降；極閉鎖會(huì)使雙側(cè)交流系統(tǒng)突甩無(wú)功負(fù)荷，使電壓升高。直流制動(dòng)：交流系統(tǒng)不能過于薄弱，否則不能起到制動(dòng)作用；交流系統(tǒng)能快速提供無(wú)功，否則由于直流吸收無(wú)功的增加，會(huì)導(dǎo)致交流系統(tǒng)電壓大幅度下降，從而抵消吸收有功的作用或起反作用；發(fā)電機(jī)與HVDC之間電氣距離長(zhǎng)（機(jī)端升壓變和換流變），直流制動(dòng)效果不會(huì)有電氣制動(dòng)效果明顯；快速無(wú)功調(diào)節(jié)、快速勵(lì)磁、HVDC快投電容器和濾波器等，直流制動(dòng)可以替代（或減少）切機(jī)切負(fù)荷；VDC直流線路故障（短路）：由于HVDC故障電流能持續(xù)一定時(shí)間但換流閥可快速關(guān)斷10ms，所以HVDC故障電流在交流系統(tǒng)中影響不明顯。交流系統(tǒng)故障（短路）：引起的大幅電壓下降在逆變側(cè)可能會(huì)導(dǎo)致?lián)Q相失敗。緊急功率支援：如交流電網(wǎng)出現(xiàn)大幅度功率缺額：聯(lián)絡(luò)線跳開、某些大電廠跳開等，HVDC可以快速增加輸送功率或者快速潮流反轉(zhuǎn)。VSC-HVDC基本概念：定義：以基于全控器件的電壓源變換器（VSC）為基礎(chǔ)的直流輸電技術(shù)。（電壓源換流器高壓直流輸電或柔性直流輸電）特征：全控型電力電子器件、電壓源換流器、大多數(shù)采用脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)。常規(guī)直流輸電面臨的挑戰(zhàn)：兩側(cè)換流站無(wú)功消耗大（每側(cè)40~60%）；存在大量低次諧波，濾波器容量大；不能向無(wú)源網(wǎng)絡(luò)供電；存在換相失敗風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定；難以形成多端直流網(wǎng)絡(luò)。注意：根本問題在于使用的開關(guān)器件是半控型器件晶閘管，只能控制開通而不能控制其關(guān)斷，換向必須靠交流側(cè)電源。VSC-HVDC的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊占地??；無(wú)源系統(tǒng)供電/黑啟動(dòng)；可聯(lián)絡(luò)弱交流系統(tǒng)；獨(dú)立的有功和無(wú)功控制；站間不用通訊；無(wú)換相失敗問題；諧波??；易于實(shí)現(xiàn)多端直流。缺點(diǎn)：系統(tǒng)損耗較大，每端1.6%（常規(guī)0.8%）；無(wú)法控制直流側(cè)故障電流（直流側(cè)故障只能跳交流側(cè)斷路器）；運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)尚不足，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性仍有待檢驗(yàn)。應(yīng)用場(chǎng)合：可再生能源并網(wǎng)：連接風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)和電力網(wǎng)；孤島供電：海島或海上石油/天然氣的鉆井平臺(tái)；城市中心供電；地下電力輸送；連接異步交流電網(wǎng)。VSC-HVDC主要設(shè)備：主要設(shè)備及其作用：電壓源換流器：實(shí)現(xiàn)整流和逆變；直流電容：電壓支撐、抑制直流電壓波動(dòng)降低直流諧波；換流電感：Boost控制、影響輸送能力、功率調(diào)節(jié)；交流濾波器：濾除交流側(cè)的諧波；直流電纜：傳輸電能；測(cè)控與保護(hù)系統(tǒng)：測(cè)量、控制、保護(hù)；開關(guān)設(shè)備：投切VSC-HVDC系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)：冷卻半導(dǎo)體、變壓器、電抗器等。換流器：兩電平換流器（以PWM波形逼近正弦波）：圖8-SEQ圖8-\*ARABIC1兩電平換流器（采用IGBT直接串聯(lián)閥實(shí)現(xiàn)）優(yōu)點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；所有閥容量相同；控制簡(jiǎn)單，易擴(kuò)展。缺點(diǎn)：器件直接串聯(lián)，對(duì)于參數(shù)一致性要求高，靜態(tài)均壓和動(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)栴}嚴(yán)峻，高。NPC三電平換流器（以PWM波形逼近正弦波）：圖8-SEQ圖8-\*ARABIC2NPC三電平換流器優(yōu)點(diǎn)：電平數(shù)提高有利于提高波形質(zhì)量，降低損耗；缺點(diǎn)：額外的器件（鉗位二極管）增加了成本和設(shè)計(jì)復(fù)雜度，存在電容電壓不平衡問題。模塊化多電平（MMC）（以階梯波逼近正弦波）：圖8-SEQ圖8-\*ARABIC3模塊化多電平優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)一步改善波形質(zhì)量，降低對(duì)濾波系統(tǒng)要求，甚至可以不要濾波器。缺點(diǎn)：電容器電壓平衡有難度。變壓器組合式（并聯(lián)型）：多個(gè)變換器并聯(lián)復(fù)合而成，采用曲折變壓器并聯(lián)接入交流系統(tǒng)，較低開關(guān)頻率獲得較好波形質(zhì)量，可提升換流站容量。變壓器組合式（串聯(lián)型）：多個(gè)變換器串聯(lián)復(fù)合而成，可提升電壓等級(jí)和換流站容量。變壓器組合式（串并聯(lián)型）：多個(gè)變換器串并聯(lián)復(fù)合而成，可提升電壓等級(jí)和換流站容量，可以以“搭積木”形式實(shí)現(xiàn)所需的電壓、電流等級(jí)。VSC-HVDC構(gòu)成形式：換流站接線方式：圖8-SEQ圖8-\*ARABIC4兩端VSC-HVDC輸電系統(tǒng)：?jiǎn)螛O系統(tǒng)，雙級(jí)系統(tǒng)。注意：采用基本MCC換流器實(shí)現(xiàn)的VSC-HVDC直流側(cè)沒有集中布置的電容器，無(wú)法采用直流中點(diǎn)接地方式實(shí)現(xiàn)正負(fù)極性對(duì)稱的直流線路。故一般有以下解決方法：閥交流側(cè)經(jīng)電抗器構(gòu)造中性點(diǎn)接地或者閥側(cè)變壓器采用yn形式。注意：目前已投運(yùn)的柔直系統(tǒng)絕大多數(shù)由ABB公司設(shè)計(jì)制造，VSC-HVDC換流器采用基本VSC實(shí)現(xiàn)，本身不能單極運(yùn)行，僅直流線路可以單極運(yùn)行。（有文獻(xiàn)稱為“偽雙極”）而由組合式VSC構(gòu)成VSC-HVDC換流器時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)真正的雙極系統(tǒng)。多端VSC-HVDC輸電系統(tǒng)：圖8-SEQ圖8-\*ARABIC5多端VSC-HVDC輸電系統(tǒng)VSC-HVDC系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性：VSC變換器特性：圖8-SEQ圖8-\*ARABIC6VSC交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量關(guān)系1（假設(shè)不變）圖8-SEQ圖8-\*ARABIC7VSC交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量關(guān)系2（假設(shè)不變）圖8-SEQ圖8-\*ARABIC8等值電路圖由等值電路圖可得到交流側(cè)電源輸出的有功功率和無(wú)功功率分別為： 調(diào)整δ、k可使得VSC運(yùn)行于圓內(nèi)任意一點(diǎn)，故其可獨(dú)立控制P、Q：δ>0，電源相位超前，變換器工作于整流，交流系統(tǒng)向直流系統(tǒng)注入有功功率；δ<0，電源相位滯后，變換器工作于逆變，直流系統(tǒng)向交流系統(tǒng)注入有功功率；，系統(tǒng)提供無(wú)功；，系統(tǒng)吸收無(wú)功。VSC-HVDC控制：控制主要功能：使VSC-HVDC系統(tǒng)正常工作，保護(hù)設(shè)備，使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，具體包括：VSC-HVDC系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止控制，VSC-HVDC系統(tǒng)輸送功率潮流大小和方向控制，協(xié)調(diào)交流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心指令，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。分層控制：系統(tǒng)層控制，裝置層控制，器件層控制。圖8-SEQ圖8-\*ARABIC9VSC-HVDC分層控制系統(tǒng)層控制：系統(tǒng)層控制兩類物理量：有功類物理量（有功功率、直流電壓/電流、交流頻率）和無(wú)功類物理量（無(wú)功功率、交流電壓幅值）。換流站必須在有功類物理量和無(wú)功類物理量中各挑選一個(gè)物理量進(jìn)行控制。系統(tǒng)層三種基本控制方式：定功率（定直流電流）控制（控制功率或直流電流和與交流側(cè)交換的無(wú)功功率）：圖8-SEQ圖8-\*ARABIC10定功率控制定直流電壓控制（控制直流母線電壓和與交流側(cè)交換的無(wú)功功率）：圖8-SEQ圖8-\*ARABIC11定直流電壓控制注意：VSC-HVDC必須有一個(gè)換流站采用定直流電壓控制！定交流電壓控制（控制交流母線電壓頻率和幅值）：圖8-SEQ圖8-\*ARABIC12定交流電壓控制裝置層控制：根據(jù)系統(tǒng)層控制形成的參考值，形成換流器目標(biāo)輸出波形參考信號(hào)（M、δ）。圖8-SEQ圖8-\*ARABIC13常用的一般包含兩個(gè)控制環(huán)：功率類外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)。電流內(nèi)環(huán)有利于換流器限流。換流器直接電流控制：圖8-SEQ圖8-\*ARABIC14換流器直接電流控制換流器間接電流控制：圖8-SEQ圖8-\*ARABIC15換流器間接電流控制器件層控制：PWM控制原理：沖量相等而形狀（如大小波形）不同的窄脈沖作用于慣性系統(tǒng)，其效果基本相同。（沖量即指窄脈沖的面積（變量對(duì)時(shí)間積分）；效果基本相同，是指系統(tǒng)的輸出響應(yīng)波形基本相同）PWM調(diào)制方法：把希望輸出的波形作為調(diào)制信號(hào)（參考波，Vcontrol），把接受調(diào)制的信號(hào)作為載波（Vtri），通過信號(hào)波的調(diào)制得到所期望的PWM波形。通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波，其中等腰三角波應(yīng)用最多。圖8-SEQ圖8-\*ARABIC16PWM調(diào)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(diào)制波Vcontrol幅值決定，輸出電壓基頻由Vcontrol頻率決定。 脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形也稱SPWM波形。為了提高直流電壓利用率，可注入三次諧波。圖8-SEQ圖8-\*ARABIC17單相兩電平VSC注意：?jiǎn)蜗郪SC可控運(yùn)行的前提是直流電壓不低于交流側(cè)電壓峰值。圖8-SEQ圖8-\*ARABIC18三相兩電平VSC注意：三相VSC可控運(yùn)行的前提是直流電壓不低于交流線電壓倍?？臻g矢量PWM（SV-PWM）：圖8-SEQ圖8-\*ARABIC19圖8-SEQ圖8-\*ARABIC20SV-PWM的八個(gè)開關(guān)狀態(tài)圖8-SEQ圖8-\*ARABIC21八個(gè)開關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)空間矢量位置步驟：確定Vd,Vq,Vref,α；確定時(shí)間區(qū)域T1,T2,T0；確定S1~S6的開關(guān)時(shí)間。優(yōu)點(diǎn)：諧波?。恢绷麟妷豪寐矢撸ㄊ荢PWM的倍）。注意：SV-PWM只是利用矢量概念實(shí)現(xiàn)脈沖調(diào)制，并不是一般意義上的矢量控制，而仍然屬于標(biāo)量控制。特定諧波消除調(diào)制方法（SHE-PWM）：目標(biāo)：滿足調(diào)制比前提下，消去部分低次諧波。原理：選擇合適觸發(fā)角，既滿足基波輸出要求，又滿足消除某些低次諧波要求。最優(yōu)PWM（OPWM）：目標(biāo)函數(shù)：指定諧波消除、最小化總諧波畸變率、最小化畸變系數(shù)、最大轉(zhuǎn)矩。數(shù)值計(jì)算方法：牛頓法、人工智能優(yōu)化算法（GA、SA、CSA、PSO等）。換流閥觸發(fā)技術(shù)：圖8-SEQ圖8-\*ARABIC22采用光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)換流閥VSC-HVDC保護(hù)配置：區(qū)域劃分：外部交流系統(tǒng)，換流站內(nèi)部，直流側(cè)線路。圖8-SEQ圖8-\*ARABIC23VSC-HVDC保護(hù)區(qū)域劃分圖故障形式：外部交流系統(tǒng)故障：電壓不平衡（不對(duì)稱故障或不對(duì)稱負(fù)荷引起）；過壓/欠壓；雷電過電壓（近端架空線路遭受雷擊引起）；操作過電壓投切線路設(shè)備引起等。換流站內(nèi)部故障：內(nèi)部交流母線故障；站內(nèi)直流母線故障；閥體故障；元件失效等。直流線路故障：斷線；單極接地；雙極短路；架空直流線路雷擊過電壓。保護(hù)配置原則與特點(diǎn)：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(shè)備安全），可維護(hù)性（保護(hù)功能及參數(shù)便于調(diào)整）。特點(diǎn)：采取分區(qū)重疊配置（交流側(cè)保護(hù)區(qū)，換流器保護(hù)區(qū)，直流線路保護(hù)區(qū)）；分層配置（系統(tǒng)級(jí)保護(hù)，裝置級(jí)保護(hù)，器件級(jí)（閥級(jí)）保護(hù)）。交流側(cè)保護(hù)：交流線路保護(hù)；換流變壓器保護(hù)：差動(dòng)保護(hù)、過流保護(hù)、中性點(diǎn)偏移保護(hù)、變壓器本體保護(hù)（油、氣、…）；換流電抗器保護(hù)；交流開關(guān)場(chǎng)和交流濾波器保護(hù)。換流器保護(hù)：換流器過電流保護(hù)；換流器直流過電壓保護(hù)；交流側(cè)過電壓保護(hù)；觸發(fā)脈沖監(jiān)控；閥自身保護(hù)；輔助設(shè)備保護(hù)。直流線路保護(hù)：直流欠壓保護(hù)；直流過壓保護(hù)；直流電壓不平衡保護(hù)；直流故障再啟動(dòng)邏輯等。VSC-HVDC與LCC-HVDC比較：結(jié)構(gòu)：圖8-SEQ圖8-\*ARABIC24VSC-HVDC與LCC-HVDC結(jié)構(gòu)比較對(duì)連接的交流電網(wǎng)的要求：LCC-HVDC：要求保持連接交流電網(wǎng)的電壓和頻率穩(wěn)定，且具有足夠大短路容量；交流電網(wǎng)需要提供無(wú)功功率，否則有換相失敗風(fēng)險(xiǎn)。VSC-HVDC：對(duì)連接系統(tǒng)短路容量沒有要求，且可以直接連接無(wú)源網(wǎng)絡(luò)。諧波：LCC-HVDC：交流側(cè)12k±1，直流側(cè)12k次；VSC-HVDC：與開關(guān)頻率相關(guān)的高次諧波。經(jīng)濟(jì)傳輸范圍：LCC-HVDC：大功率范圍內(nèi)（250MW及以上），顯得經(jīng)濟(jì)有效；VSC-HVDC：將經(jīng)濟(jì)功率傳輸范圍擴(kuò)展到幾個(gè)MW到幾百個(gè)MW之間。無(wú)功：LCC-HVDC：整流側(cè)和逆變側(cè)均吸收無(wú)功；VSC-HVDC：整流側(cè)和逆變側(cè)均可獨(dú)立靈活控制無(wú)功：吸收、發(fā)出和零無(wú)功。應(yīng)用場(chǎng)合：LCCHVDC：用于大容量電能傳輸；VSC-HVDC：無(wú)源孤島供電、分布式發(fā)電接入、城市供電、……控制手段及性能：LCC-HVDC：觸發(fā)角控制、投切電容器、變壓器分接頭；潮流反轉(zhuǎn)依靠電壓極性反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)；直流側(cè)故障通過晶閘管可以清除；過載能力強(qiáng)；不具有黑啟動(dòng)功能；損耗低，滿載時(shí)，每端~0.8%。VSC-HVDC：PWM控制方式，有功無(wú)功的獨(dú)立控制；潮流反轉(zhuǎn)依靠電流方向反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)方便快捷；直流側(cè)故障需要交流側(cè)跳閘清除；過載能力弱；具有黑啟動(dòng)功能；損耗高，滿載時(shí)，每端~1.6%。工程施工和占地：VSC-HVDC整個(gè)電站按照模塊化設(shè)計(jì)，占地面積與同等容量常規(guī)直流輸電電站相比大大縮?。凰醒b置可以在生產(chǎn)工廠經(jīng)過試驗(yàn)檢驗(yàn)后運(yùn)送到電站當(dāng)?shù)?，施工方便。直流輸電控制直流輸電控制方式：直流輸電系統(tǒng)的整流側(cè)維持直流電流，逆變側(cè)維持直流電壓，從而決定了直流傳輸功率。整流側(cè)：直流電流控制：調(diào)節(jié)α→維持恒定；直流功率控制：根據(jù)運(yùn)行電壓→計(jì)算給定值→維持恒定；直流電壓控制：只有當(dāng)直流系統(tǒng)電壓過電壓才起作用；α角最小控制：整流側(cè)交流電壓↓或逆變側(cè)交流電壓↑，整流側(cè)不能繼續(xù)維持恒定，轉(zhuǎn)入α角最小控制，同時(shí)退出直流電流控制。一般αmin=5°；無(wú)功功率控制或慢速交流電壓控制：只選一種，調(diào)節(jié)濾波器組數(shù)→改變無(wú)功，強(qiáng)交流系統(tǒng)選無(wú)功功率控制；換流變壓器分接頭控制：調(diào)節(jié)交流電壓→維持α在給定范圍變化，或保持閥側(cè)空載電壓恒定；地電流平衡控制：雙極運(yùn)行時(shí)，調(diào)整兩極α，保持地電流<1%。逆變側(cè)：δ角控制：一般維持δ=18°；直流電壓控制：調(diào)整α→維持恒定；直流電流控制：只有當(dāng)整流側(cè)轉(zhuǎn)入αmin控制才自動(dòng)轉(zhuǎn)為該方式；快速交流電壓控制：當(dāng)限制交流系統(tǒng)過電壓，當(dāng)↑↑，換流變分接頭來不及調(diào)節(jié)，調(diào)δ↑→吸收無(wú)功↑→↓↓。同樣對(duì)出現(xiàn)↓↓。無(wú)功功率控制或慢速交流電壓控制：只選一種，調(diào)節(jié)濾波器組數(shù)→改變無(wú)功，強(qiáng)交流系統(tǒng)選無(wú)功功率控制（與整流側(cè)同）;電流差值控制：防止逆變電流調(diào)節(jié)器在工作轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生不穩(wěn)定；換流變壓器分接頭控制：調(diào)節(jié)交流電壓→維持δ在給定范圍變化，或保持閥側(cè)空載電壓恒定。注意：正常情況下，整流側(cè)是直流電流或直流功率控制，逆變側(cè)是δ角或直流電壓控制。直流輸電控制特性：直流輸電等值電路：圖9-SEQ圖9-\*ARABIC1直流輸電控制電路圖圖9-SEQ圖9-\*ARABIC2直流輸電等值電路 上面三個(gè)式子是分別用控制角α、熄弧角δ和關(guān)斷角β表示的直流電壓表達(dá)式。注意：這里的以β表示的公式中本來求出來是個(gè)負(fù)值，這里改變了逆變器內(nèi)電勢(shì)的參考方向，故算出來是個(gè)正值。 注意：直流輸電可調(diào)量為導(dǎo)通角和變壓器分接頭。定觸發(fā)角控制：整流側(cè)為定α方式，逆變側(cè)為定β方式：將線路的電阻歸算到整流側(cè)，可得到以下計(jì)算式： 圖9-SEQ圖9-\*ARABIC31為整流側(cè)，2為逆變側(cè)當(dāng)整流器的交流電勢(shì)變化，則系統(tǒng)的運(yùn)行點(diǎn)將偏移到A或B。由于伏安特性的斜率一般很小，交流電壓并不會(huì)有太大的變動(dòng)，這樣就會(huì)引起直流電流和直流功率很大的波動(dòng)。同理，逆變側(cè)交流電勢(shì)的變動(dòng)，也會(huì)發(fā)生類似的結(jié)果。這種情況是不允許的。直流輸送功率大幅度波動(dòng)，將引起交流系統(tǒng)的運(yùn)行困難，直流電流的劇烈變化，也會(huì)影響直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行，可能造成換流器過載和逆變器的換相失敗等。整流側(cè)為定α方式，逆變側(cè)為定δ方式：將線路的電阻歸算到整流側(cè)，可得到以下計(jì)算式： 圖9-SEQ圖9-\*ARABIC41為整流側(cè)，2為逆變側(cè)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(yùn)行。整流側(cè)為定α方式，逆變側(cè)為定U方式：將線路的電阻歸算到整流側(cè)，可得到以下計(jì)算式： 圖9-SEQ圖9-\*ARABIC51為整流側(cè)，2為逆變側(cè)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(yùn)行。綜上所述，上述三種方法均不能解決直流輸電的穩(wěn)定運(yùn)行，有必要再加入下面的控制環(huán)節(jié)。定電流控制：為了直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，整流器上都裝有定電流調(diào)節(jié)裝置，自動(dòng)地保持電流為定值；逆變器定δ。圖9-SEQ圖9-\*ARABIC6紅線為整流側(cè)，藍(lán)線為逆變側(cè)低壓限流控制：概念：低壓限流控制是指在某些故障情況下，當(dāng)發(fā)現(xiàn)直流電壓低于某一定值時(shí)，自動(dòng)降低直流電流調(diào)節(jié)器的整定值，待直流電壓恢復(fù)后，又自動(dòng)恢復(fù)整定值的功能，如下圖CD與EF段。圖9-SEQ圖9-\*ARABIC7低壓限流控制示意圖主要作用：避免逆變器長(zhǎng)時(shí)間換相失敗，保護(hù)換流閥；在交流系統(tǒng)出現(xiàn)干擾或干擾消失后使系統(tǒng)保持穩(wěn)定，有利于交流系統(tǒng)電壓恢復(fù)，改善交流系統(tǒng)的性能，保持換流站的無(wú)功平衡；在交流系統(tǒng)故障切除后，為直流輸電快速恢復(fù)創(chuàng)造條件，在交流電壓恢復(fù)期間，平穩(wěn)的增大直流電流來恢復(fù)直流系統(tǒng)。因?yàn)槿绻绷飨到y(tǒng)功率恢復(fù)太快，換流器需要吸收較大的無(wú)功功率，影響交流電壓的恢復(fù)。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。如果當(dāng)前電流指令大于電流指令的最大限幅，則輸出的電流指令（）將降低。電流指令的降低可防止逆變端發(fā)生交流故障時(shí)的電壓不穩(wěn)。如果直流電壓持續(xù)下降至低于，電流指令的最高限幅則不再下降，并保持在。直流電流給定值修改的原則：保證整流側(cè)的給定值始終比逆變側(cè)的至少大。換流器控制：（見本材料P21）直流輸電的控制：定電流調(diào)節(jié)：圖9-SEQ圖9-\*ARABIC8定電流調(diào)節(jié)框圖注意：余弦移相單元的作用是消除整流器的非線性，使整個(gè)控制系統(tǒng)變成線性系統(tǒng)，從而有利于控制器參數(shù)設(shè)計(jì)。定δ調(diào)節(jié)原理：開環(huán)調(diào)節(jié)方式：由運(yùn)行狀態(tài)計(jì)算出δ。由和聯(lián)立可得。故只要測(cè)量和，即可根據(jù)δ，計(jì)算出β。改變?chǔ)录纯蓪?shí)現(xiàn)定δ控制。閉環(huán)調(diào)節(jié)方式：根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)測(cè)量δ。圖9-SEQ圖9-\*ARABIC9定電壓調(diào)節(jié)原理：圖9-SEQ圖9-\*ARABIC10與定電流控制類似，只是輸入信號(hào)為直流電壓?？梢跃S持直流線路末端電壓恒定，也可以維持線路首端。無(wú)功控制：一般來講，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式下，整流器吸收的無(wú)功功率為直流輸出功率的30%～50%，逆變器吸收的無(wú)功功率則為40%～60%的直流輸出功率。無(wú)功及電壓控制是通過投切無(wú)功補(bǔ)償裝置、改變導(dǎo)通角和換流變分接頭的手段，實(shí)現(xiàn)：交直流系統(tǒng)的無(wú)功交換在規(guī)定的范圍；換流變閥側(cè)理想空載直流電壓不超標(biāo)；導(dǎo)通角和熄弧角在期望的范圍內(nèi)；換流母線電壓變化率不越限的目標(biāo)。定無(wú)功功率控制：計(jì)算所有投入的交流濾波器的無(wú)功功率和交流系統(tǒng)提供的無(wú)功功率以及換流器所消耗的無(wú)功功率，根據(jù)前二者之和與后者的差值來決定投切濾波器。最少交流濾波器組數(shù)限制是指在對(duì)應(yīng)運(yùn)行方式和運(yùn)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(dá)不到濾波性能要求。定交流電壓控制：在電壓控制中，為了進(jìn)行交流電壓控制，測(cè)量出母線電壓。電壓控制死區(qū)的高設(shè)定值和低設(shè)定值由運(yùn)行人員在直流工作站上調(diào)整根據(jù)順序控制要求投入最少濾波器組，隨著輸送功率的增加，交流母線電壓下降，當(dāng)滿足電壓控制死區(qū)的低設(shè)定值時(shí)，則投入一組交流濾波器。同樣，若直流系統(tǒng)輸送功率降低或其他運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變化，且當(dāng)交流母線電壓滿足電壓控制死區(qū)的高設(shè)定值時(shí)切除一組交流濾波器。換流變分接頭調(diào)節(jié)：換流變分接頭調(diào)節(jié)的必要性：整流側(cè)換流變?nèi)绻潭ㄗ儽龋?dāng)交流電壓和直流電壓發(fā)生偏移或改變直流傳輸功率時(shí)，α變化會(huì)很大。若α過大，則消耗無(wú)功增加，直流電壓諧波增加；若α過小，則縮小控制范圍。故通過分接頭調(diào)整使α在一定范圍變化，如：（正常）。整流側(cè)工作原理：當(dāng)α<下限時(shí)→調(diào)1檔分接頭，AC電壓↑→α↑；當(dāng)α>上限時(shí)→調(diào)1檔分接頭，AC電壓↓→α↓；一般來講，當(dāng)α=下限或上限時(shí)，調(diào)1檔使α=15o左右。每一檔交流電壓變化1%~1.25%，太大會(huì)引起頻繁往復(fù)調(diào)節(jié)?？偟淖兓秶?5%~20%。如果考慮降壓運(yùn)行，變化范圍更大。主要調(diào)節(jié)方式：保持換流變閥側(cè)空載電壓恒定：分接頭主要用于AC電壓的波動(dòng)，故分接頭調(diào)節(jié)一般較少，所要求分接頭調(diào)節(jié)范圍也較小。負(fù)載波動(dòng)由α或δ調(diào)整。分接頭調(diào)節(jié)不頻繁，延長(zhǎng)壽命。保持控制角（α或δ）在一定范圍變化（我國(guó)基本采用這種方式）：分接頭調(diào)整使α或δ在一定范圍變化→Q↓，交直流諧波↓；直流系統(tǒng)性能好，但分接頭調(diào)整頻繁且調(diào)整范圍要大。逆變側(cè)工作原理：當(dāng)δ<下限時(shí)→調(diào)1檔分接頭，AC電壓↑→δ↑；當(dāng)δ>上限時(shí)→調(diào)1檔分接頭，AC電壓↓→δ↓；一般來講，當(dāng)δ=下限或上限時(shí)，調(diào)1檔使左右。每一檔交流電壓變化1%~1.5%，太大會(huì)引起頻繁往復(fù)調(diào)節(jié)。定功率控制原理：電力系統(tǒng)運(yùn)行通常按輸送功率規(guī)劃，定Pd仍然是以定Id為基礎(chǔ)。圖9-SEQ圖9-\*ARABIC11起?？刂疲浩鹜？刂浦饕ㄖ绷鬏旊娤到y(tǒng)從停運(yùn)狀態(tài)變到運(yùn)行狀態(tài)以及輸送功率從零增加給定值或從運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變到停運(yùn)狀態(tài)的控制功能。直流輸電系統(tǒng)的起停包括正常起動(dòng)、正常停運(yùn)、故障緊急停運(yùn)和自動(dòng)再起動(dòng)等。正常起動(dòng)：起動(dòng)方式：直流輸電系統(tǒng)的起動(dòng)，采用逐漸升壓的方式，以避免產(chǎn)生過電壓。通常用逐漸增大整流器電流調(diào)節(jié)器的電流整定值，使整流器的直流電流隨著增大的方法起動(dòng)。起動(dòng)的過程主要步驟：兩側(cè)換流站換流變壓器網(wǎng)側(cè)斷路器分別合閘，使換流變壓器和換流閥帶電；兩側(cè)換流站分別進(jìn)行直流側(cè)開關(guān)設(shè)備操作，以實(shí)現(xiàn)直流回路連接；兩側(cè)換流站分別投入適量的交流濾波器支路；起動(dòng)逆變器，并使β角等于最大上限值（上限值小于或等于90°），然后按α=90°觸發(fā)整流器，同時(shí)便調(diào)節(jié)器的電流整定值按指數(shù)上升；通過電流調(diào)節(jié)器的作用，整流器的直流電流跟隨上升。在逆變側(cè)，當(dāng)直流電流大于不連續(xù)電流值后，起動(dòng)裝置便自動(dòng)地逐步減小β角；當(dāng)直流電壓電流都抵達(dá)額定值，δ調(diào)節(jié)器將δ角調(diào)到δ0后，起動(dòng)過程便告結(jié)束。這種起動(dòng)方式稱為軟起動(dòng)。起動(dòng)時(shí)間一般為100ms～200ms左右。當(dāng)起動(dòng)開始階段，直流電流很小時(shí)，由于電流不連續(xù)，會(huì)引起過電壓，因此應(yīng)設(shè)法盡快越過電流間斷區(qū)（一般在額定電流10％以下）。正常停運(yùn)：停運(yùn)方式：可以采用與軟起動(dòng)相類的方法，使調(diào)節(jié)器電流整定值按指數(shù)規(guī)律下降。停運(yùn)的過程主要步驟：通過整流側(cè)電流調(diào)節(jié)器，使直流電流跟隨整定值逐步下降，直至允許運(yùn)行的最小值；在此過程中，逐步切除交流濾波器組，以滿足無(wú)功平衡的要求，逆變側(cè)的電流調(diào)節(jié)器也跟著使β角加大，直到達(dá)到上限值；停送整流器的觸發(fā)脈沖，或者采用快速停止的方法，它是將整流器的觸發(fā)相位快速地增加到α=120~150°，使其轉(zhuǎn)入逆變運(yùn)行狀態(tài)，于是平波電抗器和線路電感、電容中儲(chǔ)存的能量就迅速回送到交流系統(tǒng)。在逆變側(cè)，電流調(diào)節(jié)器也迅速地的把β角增加到上限值，以加速直流側(cè)能量的施放，這樣直流側(cè)的電壓和電流便很快地下降到零；當(dāng)直流電流等于零時(shí)，閉鎖逆變器觸發(fā)脈沖，并切除逆變側(cè)余下的交流濾波器組；兩側(cè)換流站分別進(jìn)行直流側(cè)開關(guān)設(shè)備操作，使直流線路與換流器斷開；兩側(cè)換流站分別進(jìn)行交流開關(guān)設(shè)備操作，跳開換流變壓器網(wǎng)側(cè)斷路器。上述起停操作，均由起停程序控制設(shè)備自動(dòng)地進(jìn)行。故障緊急停運(yùn)：概念：直流輸電系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)生故障，保護(hù)裝置動(dòng)作后的停運(yùn)稱為故障緊急停運(yùn)。其操作的主要目的是：①迅速消除故障點(diǎn)的直流電??；②跳開交流斷路器以與交流電源隔離。故障緊急停運(yùn)過程：迅速將整流器觸發(fā)相位快速地增加到α=120~150°，使其轉(zhuǎn)入逆變運(yùn)行狀態(tài)，稱之為快速移相?？焖僖葡嗪螅绷骶€路兩側(cè)都處于逆變狀態(tài)，將直流系統(tǒng)所儲(chǔ)存的能量迅速送回兩側(cè)交流系統(tǒng)。當(dāng)直流電流下降到0后，分別閉鎖兩側(cè)換流器的觸發(fā)脈沖，繼而跳開兩側(cè)換流變壓器網(wǎng)側(cè)斷路器，達(dá)到緊急停運(yùn)的目的。當(dāng)多橋換流器中只有一個(gè)或部分換流橋發(fā)生故障必須退出運(yùn)行時(shí)，為使其它部分仍繼續(xù)運(yùn)行，可通過旁路閥和旁通開關(guān)，將故障部分隔離而退出工作。除由保護(hù)啟動(dòng)的緊急停運(yùn)外，還可以手動(dòng)起動(dòng)緊急停運(yùn)。通常，在換流站主控制室內(nèi)設(shè)有手動(dòng)緊急停運(yùn)按鈕，當(dāng)發(fā)生危及人身或設(shè)備安全的事件時(shí)，可通過手動(dòng)操作緊急停運(yùn)按鈕，實(shí)現(xiàn)緊急停運(yùn)。自動(dòng)再起動(dòng)：概念：自動(dòng)再起動(dòng)用于在直流架空線路瞬時(shí)故障時(shí)，迅速恢復(fù)送電的措施。自動(dòng)再起動(dòng)過程：當(dāng)直流保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)到直流線路接地故障時(shí)，迅速將整流器的觸發(fā)角快速移相到120~150°，使整流器轉(zhuǎn)換為逆變器運(yùn)行；在兩側(cè)換流站均為逆變狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，直流系統(tǒng)儲(chǔ)存的電磁能量迅速返送到兩端交流系統(tǒng)，直流電流在20ms~40ms內(nèi)降到0；經(jīng)過預(yù)先整定的100～150ms的弧道去游離時(shí)間后，按照一定的速度自動(dòng)減小整流器的觸發(fā)角，使其恢復(fù)到整流運(yùn)行，并迅速將直流電壓和電流升至故障前運(yùn)行值（或預(yù)定值）；如果故障點(diǎn)絕緣未能及時(shí)恢復(fù)，在直流電壓升到故障前運(yùn)行值時(shí)仍可再次發(fā)生故障，這時(shí)還可以進(jìn)行第二次自動(dòng)再起動(dòng)。為了保證再起動(dòng)成功率，在第二次再起動(dòng)時(shí)，可適當(dāng)加長(zhǎng)整定的去游離時(shí)間，或減慢電壓上升速度；如果第二次再起動(dòng)仍不成功，可以進(jìn)行第三次，甚至第四次再起動(dòng)。若已達(dá)到預(yù)定的再起動(dòng)次數(shù)，均未成功，可認(rèn)為故障是連續(xù)性的，此時(shí)就發(fā)出停運(yùn)信號(hào)，使直流系統(tǒng)停運(yùn)。由于控制系統(tǒng)的快速作用，直流輸電系統(tǒng)的自動(dòng)再起動(dòng)一般比交流系統(tǒng)的自動(dòng)重合閘時(shí)間要短，因而對(duì)兩端交流系統(tǒng)的沖擊也比較小。對(duì)于直流電纜線路，由于其故障多半是連續(xù)性的，因而不宜采用自動(dòng)再起動(dòng)。、旁通對(duì)在正常起停中的應(yīng)用：旁通閥：由汞弧閥構(gòu)成的換流器，除了六個(gè)主閥之外，大都裝有第七閥――旁通閥。正常運(yùn)行時(shí)，旁通閥處于閉鎖（不加觸發(fā)）狀態(tài)，因此不通電流，不影響換流器的工作。當(dāng)換流器發(fā)生故障時(shí)，旁通閥才被觸發(fā)導(dǎo)通，起保護(hù)主閥的作用。逆?。撮y發(fā)生反向?qū)ǎ┦枪￠y經(jīng)常發(fā)生的瞬時(shí)性故障，需依靠旁通閥加以保護(hù)。旁通閥也可用于直流系統(tǒng)的起停操作。圖9-SEQ圖9-\*ARABIC12由可控硅構(gòu)成的換流器，不存在逆弧故障，可以用接在交流端同一相的上下兩閥同時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通來代替旁通閥，稱為旁通對(duì)。其中閥1和4，3和6以及2和5三對(duì)均可選作旁通對(duì)。這樣就要省去價(jià)格昂貴的旁通閥。正常起動(dòng)時(shí)旁通對(duì)的應(yīng)用：利用旁通對(duì)起動(dòng)直流系統(tǒng)的程序如下：當(dāng)發(fā)出起動(dòng)指令時(shí)，首先將兩側(cè)換流器的旁通對(duì)投入，直流線路便經(jīng)兩側(cè)旁通對(duì)短路。接著整流器解鎖，進(jìn)行軟起動(dòng)。這時(shí)逆變器旁通對(duì)仍將直流線路短路，有利于電流盡快越過間斷區(qū)。待電流越過間斷區(qū)后解鎖逆變側(cè)，以后的過程和一般軟起動(dòng)方式相同。換流器為雙橋串聯(lián)接線時(shí)，起動(dòng)時(shí)整流器的一個(gè)橋先解鎖，通過另一橋的旁通對(duì)送出直流電流，然后第二個(gè)橋解鎖。這樣可以避免起動(dòng)時(shí)第四個(gè)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(dá)到4倍的額定值。正常停運(yùn)時(shí)旁通對(duì)的應(yīng)用：?jiǎn)螛蛄}動(dòng)直流系統(tǒng)的正常停止操作，開始時(shí)仍用上述的方法進(jìn)行，當(dāng)電流減小到接近間斷區(qū)時(shí)，始投入旁通對(duì)，使換流器越過間斷區(qū)而停止運(yùn)行。由多個(gè)橋串聯(lián)組成的換流器，當(dāng)其中一個(gè)橋需退出運(yùn)行時(shí)，可將其旁通對(duì)投入，其它仍可通過這個(gè)通對(duì)繼續(xù)運(yùn)行。若這個(gè)橋需要長(zhǎng)期可合上它的旁通開關(guān)代替旁通對(duì)，再用隔離開關(guān)將橋隔開。當(dāng)這個(gè)橋再投入運(yùn)行時(shí)，按相反的次序操作。潮流反轉(zhuǎn)控制：概念：直流輸電的特點(diǎn)之一是能夠方便、快速地實(shí)現(xiàn)功率潮流的反轉(zhuǎn)輸送。因此，它不但在正常運(yùn)行時(shí)可以按照經(jīng)濟(jì)原則調(diào)節(jié)輸送功率的大小和方向，而且當(dāng)某側(cè)交流系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，還要以通過它從另一側(cè)交流系統(tǒng)得到緊急的支援。由于換流器只能單向?qū)щ?，所以直流電流的方向是不能反轉(zhuǎn)的，只有使直流電壓極性反轉(zhuǎn)，才能實(shí)現(xiàn)功率倒送。這就要把整流器觸發(fā)相位延遲，變?yōu)槟孀儬顟B(tài)運(yùn)行，把原來逆變器的觸發(fā)相位提前，變?yōu)檎鳡顟B(tài)運(yùn)行。反轉(zhuǎn)過程是自動(dòng)進(jìn)行的。圖9-SEQ圖9-\*ARABIC13簡(jiǎn)要過程：圖9-SEQ圖9-\*ARABIC14兩側(cè)換流器都裝有電流調(diào)節(jié)器和定δ調(diào)節(jié)器，它們的調(diào)節(jié)特性都由定α0、定I