特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

特高壓直流輸電工程

一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)2012.111a1．直流輸電技術(shù)1．1世界直流技術(shù)發(fā)展過(guò)程(1)汞弧閥換流時(shí)期世界上共有12項(xiàng)采用汞弧閥換流的直流工程投入運(yùn)行。其中最大輸送容量和最長(zhǎng)輸送距離的為美國(guó)太平洋聯(lián)絡(luò)線(1440MW、1362km)，最高輸電電壓的為加拿大納爾遜河I期工程(±450kV)。這一時(shí)期可稱為汞弧閥換流時(shí)期。2a(2)晶閘管閥換流時(shí)期1970年瑞典首先在哥特蘭島直流工程上擴(kuò)建了直流電壓為50kv，功率為10MW，采用晶閘管換流閥的試驗(yàn)工程。1972年世界上第一個(gè)采用晶閘管換流的伊爾河背靠背直流工程在加拿大投入運(yùn)行。由于晶閘管換流閥比汞弧閥有明顯的優(yōu)點(diǎn)，此后新建的直流工程均采用晶閘管換流閥。與此同時(shí)，原來(lái)采用汞弧閥的直流工程也逐步被晶閘管閥所替代。3a(3)新型半導(dǎo)體換流設(shè)備的應(yīng)用20世紀(jì)90年代以后，新型氧化物半導(dǎo)體器件一絕緣柵雙極晶體管(IGBT)首先在工業(yè)驅(qū)動(dòng)裝置上得到廣泛的應(yīng)用。1954—2000年，世界上已投入運(yùn)行的直流輸電工程有63項(xiàng)，其中架空線路17項(xiàng)，電纜線路8項(xiàng)，架空線和電纜混合線路12項(xiàng)，背靠背直流工程26項(xiàng)。4a1．2直流基本原理和主要部件構(gòu)成1）直流輸電工程系統(tǒng)構(gòu)成直流輸電工程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為兩端（或端對(duì)端）直流輸電系統(tǒng)和多端直流輸電系統(tǒng)兩大類。兩端直流輸電系統(tǒng)是只有一個(gè)整流站（送端）和一個(gè)逆變站（受端）的直流輸電系統(tǒng)，即只有一個(gè)送端和一個(gè)受端，它與交流系統(tǒng)只有兩個(gè)連接端口，是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的直流輸電系統(tǒng)。多端直流輸電系統(tǒng)與交流系統(tǒng)有三個(gè)或三個(gè)以上的連接端口，它有三個(gè)或三個(gè)以上的換流站。5a2）換流站基本換流單元直流輸電換流站由基本換流單元組成，基本換流單元是在換流站內(nèi)允許獨(dú)立運(yùn)行，進(jìn)行換流的換流系統(tǒng)，主要包括換流變壓器、換流器、相應(yīng)的交流濾波器和直流濾波器以及控制保護(hù)裝置等。目前工程上所采用的基本換流單元有6脈動(dòng)換流單元和12脈動(dòng)換流單元兩種。6a1．3直流應(yīng)用和工程類型1.3.1直流輸電應(yīng)用直流輸電的應(yīng)用場(chǎng)合可分為以下兩大類型。1)采用交流輸電在技術(shù)上有困難或不可能，而只能采用直流輸電的場(chǎng)合，如不同頻率(如50Hz、60Hz)電網(wǎng)之間的聯(lián)網(wǎng)或向不同頻率的電網(wǎng)送電；因穩(wěn)定問(wèn)題采用交流輸電難以實(shí)現(xiàn)；遠(yuǎn)距離電纜送電，采用交流電纜因電容電流太大而無(wú)法實(shí)現(xiàn)等。2)在技術(shù)上采用兩種輸電方式均能實(shí)現(xiàn)，但采用直流輸電比交流輸電的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好。對(duì)于這種情況則需要對(duì)工程的輸電方案進(jìn)行比較和論證，最后根據(jù)比較的結(jié)果選擇術(shù)經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越的方案。7a目前直流輸電的應(yīng)用主要在以下幾個(gè)方面。(1)遠(yuǎn)距離大容量輸電直流輸電線路的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用均交流輸電低，而換流站的造價(jià)和運(yùn)行用均比交流變電所的高。8a9a(2)電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)(a)直流聯(lián)網(wǎng)為非同步聯(lián)網(wǎng)，這與采用交流的同步聯(lián)網(wǎng)有本質(zhì)的不同。非同步聯(lián)網(wǎng)的被聯(lián)電網(wǎng)可用各自的頻率非同步獨(dú)立運(yùn)行，可保持各個(gè)電網(wǎng)自己的電能質(zhì)量（如頻率、電壓）而不受聯(lián)網(wǎng)的影響。采用交流的同步聯(lián)網(wǎng)，必須在同一頻率下同步運(yùn)行。(b)被聯(lián)電網(wǎng)間交換的功率，可以用直流輸電的控制系統(tǒng)進(jìn)行快速、方便地控制，而受被聯(lián)電網(wǎng)運(yùn)行條件的影響，便于經(jīng)營(yíng)和管理。采用交流聯(lián)網(wǎng)，則聯(lián)絡(luò)線上的功率受兩電網(wǎng)運(yùn)行情況的影響而很難進(jìn)行控制。10a(c)聯(lián)網(wǎng)后不增加被聯(lián)電網(wǎng)的短路容量，不需要考慮因短路容量的增加、斷路器因遮斷容量不夠而需要更換、以及電纜需要采用限流措施等問(wèn)題。(d）可以方便地利用直流輸電的快速控制來(lái)改善交流電網(wǎng)的運(yùn)行性能，減少故障時(shí)兩電網(wǎng)的相互影響，提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低大電網(wǎng)大面積停電的概率，提高大電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。11a目前在工程中所采用的直流聯(lián)網(wǎng)有以下兩種類型:1)背靠背直流聯(lián)網(wǎng)其特點(diǎn)是整流和逆變放在一個(gè)背靠背換流站內(nèi)；無(wú)直流輸電線路；可選擇低的直流電壓和較小的平波電抗值；可省去直流濾波器，從而降低了換流站的造價(jià)。另外，它還可以比遠(yuǎn)距離直流輸電更為方便地調(diào)節(jié)換流站的無(wú)功功率，來(lái)改善被聯(lián)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性。對(duì)于電力系統(tǒng)之間的弱聯(lián)系，采用背靠背聯(lián)網(wǎng)更為有利。12a2)遠(yuǎn)距離大容量直流輸電同時(shí)又具有聯(lián)網(wǎng)性質(zhì)當(dāng)電力系統(tǒng)的大型電站需要向其他電網(wǎng)遠(yuǎn)離電站的負(fù)荷中心送電時(shí)，可以利用直流輸電在遠(yuǎn)距離輸電和聯(lián)網(wǎng)方面的優(yōu)點(diǎn)，選擇這種類型的輸電方式。中國(guó)三峽電站向華東和廣東送電，均屬于這種類型，它既解決了三峽向華東和廣東的送電問(wèn)題，又實(shí)現(xiàn)了華中與華東和華中與華南電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題，在全國(guó)聯(lián)網(wǎng)中起了重要的作用。13a3)直流電纜送電直流電纜沒(méi)有電容電流，輸送容量不受距離的限制，而交流電纜由于電容電流很大，其輸送距離將受到限制。交流電纜每相的電容電流可用下式表示

(1—1)其臨界距離可用下式表示

(km)(1—2)由上式可知，交流電纜的臨界輸送距離與其所允許的負(fù)荷電流成正比，而與其額定電壓和單位長(zhǎng)度的電容成反比，其額定電壓越高，單位長(zhǎng)度的電容越大，則臨界距離越短。14a4)現(xiàn)有交流輸電線路的增容改造一些地區(qū)高壓架空線路走廊的選擇越來(lái)越困難。直流輸電的輸電密度比交流輸電高，改建現(xiàn)有交流輸電線路為直流輸電線路是利用已有的線路走廊，提高輸電能力值得考慮的辦法。5)輕型直流輸電(HVDCLight)輕型直流輸電是20世紀(jì)90年代開(kāi)始發(fā)展的一種新型直流輸電工程。它采用脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)，應(yīng)用絕緣柵雙極晶體管(1GBT)組成的電壓源換流器進(jìn)行換流。由于這種換流器的功能強(qiáng)、體積小，可減少換流站的設(shè)備、簡(jiǎn)化換流站的結(jié)構(gòu)，從而稱之為輕型直流輸電。15a2.

直流輸電的工作原理

主要由換流站（整流站和逆變站）、直流線路、交流側(cè)和直流側(cè)的電力濾波器、無(wú)功補(bǔ)償裝置、換流變壓器、直流電抗器以及保護(hù)、控制裝置等構(gòu)成（見(jiàn)圖直流輸電系統(tǒng)的基本構(gòu)成）。其中換流站是直流輸電系統(tǒng)的核心，它完成交流和直流之間的變換。16a2.

直流輸電的工作原理

整流器的工作原理滯后角（觸發(fā)角）整流器電壓

逆變器工作原理?yè)Q相過(guò)程（換相角）和熄弧角逆變器電壓17a

換流器工作原理單6脈動(dòng)橋等值電路18a

交流電壓19a6脈動(dòng)橋?qū)皳Q相過(guò)程20a

觸發(fā)延遲角：如果在閥上施加觸發(fā)脈沖的時(shí)刻比自然換相點(diǎn)C1延遲一個(gè)相位角，那么這個(gè)相位角就是觸發(fā)延遲角。通過(guò)改變觸發(fā)延遲角，整流側(cè)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電壓的控制。換流器的實(shí)質(zhì)是6個(gè)可控的電子開(kāi)關(guān)，在觸發(fā)脈沖的控制下輪流將直流側(cè)接到三相交流電源的某兩相上，從而將交流變成直流。21a

直流電壓波形22a

換流器功率因數(shù)角換流器總是存在滯后的功率因數(shù)，因此在工作過(guò)程中要消耗大量的無(wú)功。23a單橋等值電路：為了保證正常觸發(fā)，觸發(fā)角不能太小，但觸發(fā)角太大將增加換流器的無(wú)功損耗。通常觸發(fā)角為12.5~17.5度。24a

逆變器的工作原理?yè)Q流器作為逆變器運(yùn)行必須滿足以下3個(gè)條件：整流器空載電壓大于逆變器空載電壓，且兩者方向相反；逆變器也必須由交流系統(tǒng)提供換相電流，以實(shí)現(xiàn)逆變器的橋閥按照正確的順序換相。在逆變器的橋閥順序?qū)ǖ臅r(shí)候，把直流電流送入逆變器所連接的交流系統(tǒng)三相中；要有足夠大的超前關(guān)斷角，以保證換流閥的可靠觸發(fā)。25a

逆變器閥電壓和直流電壓26a

多橋換流器多橋換流器通常由偶數(shù)個(gè)橋串聯(lián)組成，每2個(gè)橋組成1個(gè)雙橋。每個(gè)雙橋中的2個(gè)橋分別由相位相差30度的2組交流電源供電。2組交流電源可以由接線為Y/Y,Y/delta的2組換流變壓器得到。由于兩者交流相位相差30度，得到的直流電壓是12脈動(dòng)的。在直流電流中，僅含有12k±1次的特征諧波。27a直流系統(tǒng)接線：整流側(cè)+逆變側(cè)28a3直流輸電設(shè)備直流場(chǎng):直流開(kāi)關(guān)刀閘/母線/平波電抗/直流濾波器/直流電壓電流測(cè)量/直流出線/交流場(chǎng):開(kāi)關(guān)刀閘/母線/交流進(jìn)線/避雷器換流變壓器/交流濾波器/阻波器/電壓電流測(cè)量/閥廳:換流閥/刀閘繼電器小室:交流保護(hù)/交流場(chǎng)濾波器場(chǎng)測(cè)控及保護(hù)/控制室:直流極控閥控系統(tǒng)/SCADA系統(tǒng)/空調(diào)/消防/站用電/閥內(nèi)水冷系統(tǒng)/29a

換流閥是換流站中的主要設(shè)備，它的作用是把交流電力變成直流電力，或者實(shí)現(xiàn)逆變換。早期直流工程多采用汞弧閥，隨著電力電子工業(yè)的發(fā)展，晶閘管閥逐步取代了汞弧閥。根據(jù)觸發(fā)方式不同，晶閘管閥又可分為電觸發(fā)晶閘管換流閥和光觸發(fā)晶閘管換流閥。晶閘管閥有空氣絕緣和油絕緣兩種，空氣絕緣占主導(dǎo)地位?？諝饨^緣閥有風(fēng)冷、循環(huán)油冷和水冷等冷卻方式，其中以水冷的效果最好。3.各設(shè)備的特點(diǎn)和作用換流閥30a直流輸電設(shè)備:晶閘管換流閥TCUTCUTCUTCU31a可控硅的特性觸發(fā)角=18度觸發(fā)角=108度觸發(fā)角=162度32a直流輸電設(shè)備:換流變33a大型直流輸電系統(tǒng)的換流變壓器通常采用單相雙繞組結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)和作用：換流變壓器隔離交、直流系統(tǒng)，避免直流電壓進(jìn)入交流系統(tǒng)。提供換流閥所需的可控交流電壓。限制故障時(shí)的短路電流和控制換向期間閥電流的上升。用于提供相差30度電氣角的兩個(gè)閥橋電源，減少低次諧波尤其是5次及7次諧波。34a適當(dāng)?shù)亩搪冯娍梗?5%－18%）。足夠的直流偏磁電流耐受能力。足夠的交、直流混合電壓耐受能力。足夠的諧波耐受能力。特點(diǎn)和作用：換流變壓器由于換流變的作用和運(yùn)行條件與一般電力變壓器不同，因此它在絕緣結(jié)構(gòu)、短路阻抗、直流偏磁、噪音和試驗(yàn)等方面有其與電力變壓器不同的特點(diǎn)：35a特點(diǎn)和作用：交流濾波器

濾除換流器產(chǎn)生的諧波，將流入交流系統(tǒng)的諧波電波限制在允許范圍以內(nèi)。為換流站提供無(wú)功補(bǔ)償。36a直流輸電設(shè)備:交直流濾波器濾波器總電流濾波器母線電壓并聯(lián)諧振支路電壓電阻支路電流交流濾波器:濾波/無(wú)功補(bǔ)償37a特點(diǎn)和作用：交流濾波器38a特點(diǎn)和作用：交流濾波器39a特點(diǎn)和作用：直流濾波器及中性母線電容器直流濾波器通過(guò)減小直流側(cè)諧波，降低直流線路對(duì)通信的干擾。直流濾波器可采用雙調(diào)諧、三調(diào)諧濾波器，調(diào)諧頻率一般為12/24/36。中性母線電容器與變壓器的雜散電容構(gòu)成回路，限制中性母線上3倍頻的諧波分量。40a41a

限制直流電流的突變，減小換相失敗的可能性。當(dāng)直流線路故障時(shí)，在整流側(cè)調(diào)節(jié)器作用的配合下，限制短路電流的峰值。同時(shí)還可限制線路和裝在線路端的設(shè)備的并聯(lián)電容通過(guò)逆變器放電的電流。減小直流線路中電壓和電流的諧波分量。防止換流閥的雷電過(guò)電壓。避免直流側(cè)諧振。特點(diǎn)和作用：平波電抗器采用干式或油浸式平波電抗器（270mH）：42a特點(diǎn)和作用：直流PLC及RI濾波器

換流閥在開(kāi)通過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高頻干擾，為了限制直流系統(tǒng)的無(wú)線電干擾（0.5MHz－20MHz）以及對(duì)電力載波和通信明線的干擾（30kHz－500kHz），在換流站內(nèi)裝設(shè)了PLC和RI濾波器。

43a特點(diǎn)和作用：測(cè)量裝置

中性線直流電流的測(cè)量采用零磁通電流測(cè)量裝置。處于高電位的電流測(cè)量采用光電式電流互感器：直流極線電流測(cè)量，采用分流器或分流器＋羅可夫斯基線圈的結(jié)構(gòu)。直流濾波器高壓端電流測(cè)量，采用羅可夫斯基線圈或CT。直流濾波器不平衡電流測(cè)量，采用分流器。交流濾波器高壓端電流測(cè)量，采用CT。交流濾波器不平衡電流測(cè)量，采用分流器。44a直流輸電設(shè)備:直流測(cè)量裝置45a特點(diǎn)和作用：直流高速開(kāi)關(guān)

為了使直流開(kāi)關(guān)也能有效開(kāi)斷直流電流，目前使用較多的方法就是利用一個(gè)L－C串聯(lián)電路對(duì)主觸頭間的弧道放電產(chǎn)生振蕩電流，迭加在將被斷開(kāi)的直流電流上，造成過(guò)零點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)滅弧。特高壓工程中使用的是無(wú)源的直流開(kāi)關(guān)。46a特點(diǎn)和作用：直流高速開(kāi)關(guān)中性母線高速開(kāi)關(guān)

在每站每極的中性母線上都安裝了中性母線高速開(kāi)關(guān)。其功能是開(kāi)斷極或線路的任何故障造成的直流故障電流。

47a金屬回線轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)一般安裝在整流側(cè)。其功能是將直流電流從低阻抗的大地回路轉(zhuǎn)換到高阻抗的金屬回路。金屬返回開(kāi)關(guān)一般安裝在整流側(cè)。其功能是將直流電流從高阻抗的金屬回路轉(zhuǎn)換到高阻抗的大地回路。高速接地開(kāi)關(guān)

整流站和逆變站都配置。其功能是在雙極運(yùn)行條件下，當(dāng)失去接地極時(shí)，快速將中性母線接至站內(nèi)接地網(wǎng)。該開(kāi)關(guān)需具備將雙極運(yùn)行不平衡電流轉(zhuǎn)換到臨時(shí)接地極的能力。

特點(diǎn)和作用：低壓直流高速開(kāi)關(guān)48a換流器高速旁路開(kāi)關(guān)12P旁路開(kāi)關(guān)屬于±800kV直流輸電系統(tǒng)特有的斷路器。旁路開(kāi)關(guān)通常情況下處于分閘狀態(tài)，當(dāng)某極1個(gè)12脈動(dòng)橋閥及附屬系統(tǒng)發(fā)生故障，或計(jì)劃?rùn)z修時(shí)，將此12脈動(dòng)閥組短路并操作與其配套的隔離開(kāi)關(guān)，使此12脈動(dòng)閥組退出運(yùn)行，保證該極無(wú)故障的另1個(gè)12p閥組繼續(xù)運(yùn)行，同時(shí)將故障閥組隔離以便維修。當(dāng)故障閥組修復(fù)工作完成后，斷開(kāi)旁路開(kāi)關(guān)并操作與其配套的隔離開(kāi)關(guān)使已修復(fù)的閥組重新投入運(yùn)行。49a非故障情況下正常退出1個(gè)12P閥組IdS1S3BS2

a、最初的運(yùn)行狀態(tài)如圖所示。12P閥組正常運(yùn)行，S2、S3處于合閘狀態(tài)，S1處于打開(kāi)狀態(tài)，旁路開(kāi)關(guān)B處于打開(kāi)狀態(tài)。12P閥組正常運(yùn)行50ab、開(kāi)始退出1個(gè)12P閥組的時(shí)序，逐漸降低/升高換流器觸發(fā)角度至90°左右，使12脈動(dòng)換流閥組兩端電壓降為零，閉合旁路開(kāi)關(guān)B，此時(shí)電流同時(shí)流過(guò)換流器和斷路器B。其狀態(tài)如圖所示。電流同時(shí)流過(guò)12P閥組和旁路開(kāi)關(guān)51aIdS1S3S2B

c、將此12P閥組電流參考值逐漸降為零，不投旁通對(duì)閉鎖換流器。其狀態(tài)如圖所示。電流僅流過(guò)旁路開(kāi)關(guān)52aS1S3S2BId

d、閉合隔離開(kāi)關(guān)S1，斷開(kāi)斷路器B，斷開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)S2、S3，12脈動(dòng)換流器正常退出運(yùn)行。其狀態(tài)如圖所示。電流僅流過(guò)S1支路53a

在換流變壓器或者換流閥等故障的情況，通過(guò)12脈動(dòng)換流器的旁路開(kāi)關(guān)的操作，可以迅速退出12脈動(dòng)換流器，而不影響另一個(gè)12脈動(dòng)換流器的運(yùn)行，系統(tǒng)進(jìn)入不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)。具體的控制順序如下：故障情況下緊急退出1個(gè)12P閥組54aa、12脈動(dòng)閥組或與其連接的換流變壓器發(fā)生故障后，投入12脈動(dòng)換流閥組旁通對(duì)，閉鎖換流器。其狀態(tài)如圖8所示。IdS1S3Bb、旁路開(kāi)關(guān)B閉合，然后閉鎖投入的12脈動(dòng)換流閥組旁通對(duì)。c、閉合S1，斷開(kāi)旁路開(kāi)關(guān)B和隔離開(kāi)關(guān)S2、S3，使12脈動(dòng)換流閥組退出運(yùn)行。12P閥組投入旁通對(duì)55aa、初始狀態(tài)為12脈動(dòng)閥組處于閉鎖狀態(tài)，沒(méi)有直流電流流過(guò)；b、閉合旁路開(kāi)關(guān)B，打開(kāi)S1，閉合S2和S3，電流僅流過(guò)旁路開(kāi)關(guān)支路；c、160度觸發(fā)角解鎖12脈動(dòng)閥，使它處于逆變運(yùn)行狀態(tài)；d、降低觸發(fā)角到90度左右，流過(guò)旁路開(kāi)關(guān)的電流，由于電流紋波產(chǎn)生電流過(guò)零，發(fā)給旁路開(kāi)關(guān)開(kāi)斷指令，電弧熄滅，開(kāi)斷成功，電流完全轉(zhuǎn)到12P閥組；e、調(diào)節(jié)觸發(fā)角，使12脈動(dòng)閥進(jìn)入正常運(yùn)行。將1個(gè)12P閥組正常投入運(yùn)行56a直流控制保護(hù)系統(tǒng)換流閥觸發(fā)脈沖模擬量測(cè)量交直流開(kāi)關(guān)操作/換流變分接頭位置調(diào)節(jié)/風(fēng)扇和泵的啟停I/OUnit57a直流輸電設(shè)備:直流控制系統(tǒng)變壓器分接頭控制和電流控制器的配合： CFC TCC整流器ID ALPHA 逆變器 GAMMA UD58a多端直流互聯(lián)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)海上鉆井平臺(tái)/孤島供電電網(wǎng)互聯(lián)/電力交易太陽(yáng)能發(fā)電并網(wǎng)特大城市供電直流技術(shù)熱點(diǎn)研究——柔性直流59a

金塘島舟山島岱山島秀山衢山泗礁小洋山大洋山定海站岱山站衢山站洋山站泗礁站正在開(kāi)展的柔性直流工程1.大連±320kV柔性直流工程

額定容量1000MW2.舟山±200kV五端柔性直流工程額定容量400MW

（見(jiàn)右圖）直流技術(shù)熱點(diǎn)研究——柔性直流60a直流技術(shù)熱點(diǎn)研究

特高壓直流接入特高壓交直流直流技術(shù)熱點(diǎn)研究

特高壓直流接入特高壓交直流直流技術(shù)熱點(diǎn)研究——級(jí)聯(lián)多端63a直流技術(shù)前沿研究——三極直流64a直流技術(shù)前沿研究——三極直流65a二、800kV向上直流工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)66a一次系統(tǒng)方案及主設(shè)備選型每極采用換流器串聯(lián)或并聯(lián)方案：換流器并聯(lián)方案單換流器電壓為800kV，設(shè)備絕緣水平要求高，換流變?cè)靸r(jià)高、控制復(fù)雜；換流器串聯(lián)方案單換流器絕緣要求降低、電流提升相對(duì)容易，工程造價(jià)低。串聯(lián)電壓分配兼顧運(yùn)行靈活性和經(jīng)濟(jì)性，綜合比較了設(shè)備制造、關(guān)鍵點(diǎn)絕緣水平提出。主設(shè)備選型充分考慮設(shè)備制造難度、大件運(yùn)輸條件確定。67a主設(shè)備選型換流變壓器采用單相雙繞組、單臺(tái)容量約300MW，總的有載調(diào)壓抽頭數(shù)量不超過(guò)當(dāng)前制造能力。平波電抗器經(jīng)綜合比較采用干式，單臺(tái)75mH，每極每站4臺(tái)，分別布置在極母線和中性線上。閥采用6英寸元件，通流能力為4kA。交流濾波器兩端均為4大組，按大組接入。確定分組容量時(shí)綜合考慮了占地、濾波性能、元件定值、綜合造價(jià)等。直流濾波器采用簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。68a

800kV主接線向家壩-上海直流輸電工程包括2個(gè)完整單極，每個(gè)完整單極每端由電壓相等的2個(gè)12脈動(dòng)換流器串聯(lián)組成，采用單相雙繞組換流變壓器。每個(gè)完整單極的任一一個(gè)12脈動(dòng)換流器退出運(yùn)行，都不影響剩余的換流器組成不完整單極繼續(xù)運(yùn)行。69a

復(fù)龍換流站主接線圖70a

奉賢換流站主接線圖71a直流系統(tǒng)運(yùn)行接線方式

常規(guī)直流：完整雙極運(yùn)行；單極大地回路運(yùn)行；單極金屬回路運(yùn)行。特高壓直流新增加：?雙極運(yùn)行接線；?雙極運(yùn)行接線；?單極大地回路運(yùn)行接線；?單極金屬回路運(yùn)行接線。72a直流系統(tǒng)運(yùn)行控制模式雙極功率控制；極功率獨(dú)立控制；同步極電流控制；應(yīng)急極電流控制；降壓運(yùn)行在70%～100%的正常運(yùn)行電壓范圍；極功率倒送；緊急功率回降；極線路空載加壓試驗(yàn)。73a

主設(shè)備參數(shù)計(jì)算通過(guò)主回路參數(shù)計(jì)算確定主設(shè)備的初步參數(shù)確定無(wú)功功率補(bǔ)償及控制研究的基本條件；確定交流濾波器研究的基本條件；確定過(guò)電壓和絕緣配合研究的基本條件；系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程研究的基本條件；制定控制策略，提供基本的穩(wěn)態(tài)控制參數(shù)。確定換流閥、換流變、平抗等的初步參數(shù)。74a主回路參數(shù)設(shè)計(jì)內(nèi)容主回路參數(shù)研究?jī)?nèi)容換流變壓器的短路阻抗；換流變壓器的額定容量、電壓和電流；換流變壓器調(diào)壓抽頭的范圍和級(jí)差；抽頭控制中的過(guò)電壓限制值；直流電壓、理想空載直流電壓、觸發(fā)角；換流器的運(yùn)行特性參數(shù)表。75a限制換流閥短路電流，使短路電流峰值不超過(guò)換流閥最大峰值耐受能力。較小的換流變壓器阻抗可以減小換流站無(wú)功補(bǔ)償容量和直流側(cè)諧波，但交流系統(tǒng)諧波增加。換流變阻抗較大，換流變總損耗將有所增加。選擇換流變阻抗接近其“固有阻抗”，降低換流變?cè)靸r(jià)，滿足換流變運(yùn)輸要求。

換流變壓器短路阻抗選擇76a換流變短路阻抗經(jīng)閥短路電流計(jì)算，確定復(fù)龍側(cè)換流變短路阻抗取18%，奉賢側(cè)由于運(yùn)輸條件較好，短路阻抗取16.7%。短路阻抗一經(jīng)確定，可以開(kāi)始主設(shè)備參數(shù)的計(jì)算。77a

主回路參數(shù)設(shè)計(jì)輸入條件輸入條件兩端換流站交流系統(tǒng)條件；直流系統(tǒng)的輸送能力、電壓水平；換流器基本接線方案；所采用控制策略；各種設(shè)備的制造誤差、測(cè)量誤差和控制偏差；主設(shè)備制造能力和運(yùn)行性能。78a通常整流站控制直流電流，逆變站控制直流電壓。背靠背由于沒(méi)有直流線路，阻性損耗小，允許直流電壓有較大的波動(dòng)；同時(shí)考慮到緊急功率支援，其控制策略與長(zhǎng)距離工程略有不同。不同廠家的控制策略也有所不同，逆變側(cè)可采用定熄弧角控制、定空載直流電壓控制等策略。基本運(yùn)行控制策略79a換流變閥側(cè)空載直流電壓根據(jù)控制策略，考慮設(shè)備控制偏差和測(cè)量誤差（短路阻抗誤差、角度控制偏差和CT、PT測(cè)量誤差），計(jì)算換流變閥側(cè)空載直流電壓的運(yùn)行范圍。80a

測(cè)量誤差