高压直流输电总结

d) 触发脉冲监控; e) 阀自身保护; f) 辅助设备保护。 (6) 直流线路保护: a) 直流欠压保护; b) 直流过压保护; c) 直流电压不平衡保护; d) 直流故障再启动逻辑等。 8. VSC-HVDC与LCC-HVDC比较:

(1) 结构:

图8- 24 VSC-HVDC与LCC-HVDC结构比较

(2) 对连接的交流电网的要求:

a) LCC-HVDC:要求保持连接交流电网的电压和频率稳定,且具有足够大短

路容量;交流电网需要提供无功功率,否则有换相失败风险。 b) VSC-HVDC:对连接系统短路容量没有要求,且可以直接连接无源网络。 (3) 谐波:

a) LCC-HVDC:交流侧12k±1,直流侧12k次; b) VSC-HVDC:与开关频率相关的高次谐波。 (4) 经济传输范围:

a) LCC-HVDC:大功率范围内(250MW及以上),显得经济有效; b) VSC-HVDC:将经济功率传输范围扩展到几个MW到几百个MW之间。 (5) 无功:

a) LCC-HVDC:整流侧和逆变侧均吸收无功;

b) VSC-HVDC:整流侧和逆变侧均可独立灵活控制无功:吸收、发出和零无

功。

(6) 应用场合:

a) LCC HVDC:用于大容量电能传输;

b) VSC-HVDC:无源孤岛供电、分布式发电接入、城市供电、?? (7) 控制手段及性能: a) LCC-HVDC: i. ii. iii. iv. v. vi.

触发角控制、投切电容器、变压器分接头; 潮流反转依靠电压极性反转实现; 直流侧故障通过晶闸管可以清除; 过载能力强; 不具有黑启动功能;

损耗低,满载时,每端~0.8%。

b) VSC-HVDC: i. ii. iii. iv. v. vi.

PWM控制方式,有功无功的独立控制;

潮流反转依靠电流方向反转实现,实现方便快捷; 直流侧故障需要交流侧跳闸清除; 过载能力弱; 具有黑启动功能;

损耗高,满载时,每端~1.6%。

(8) 工程施工和占地:

VSC-HVDC整个电站按照模块化设计,占地面积与同等容量常规直流输电电站相比大大缩小;所有装置可以在生产工厂经过试验检验后运送到电站当地,施工方便。

九、 直流输电控制

1. 直流输电控制方式:

直流输电系统的整流侧维持直流电流,逆变侧维持直流电压,从而决定了直流传输功率。

(1) 整流侧:

a) 直流电流控制:调节α→ 维持恒定;

b) 直流功率控制:根据运行电压→ 计算给定值→ 维持恒定; c) 直流电压控制:只有当直流系统电压过电压才起作用;

d) α角最小控制:整流侧交流电压↓或逆变侧交流电压↑,整流侧不能继

续维持恒定,转入α角最小控制,同时退出直流电流控制。一般αmin =5°;

e) 无功功率控制或慢速交流电压控制:只选一种,调节滤波器组数→ 改变

无功,强交流系统选无功功率控制;

f) 换流变压器分接头控制:调节交流电压→ 维持α在给定范围变化,或保

持阀侧空载电压恒定;

g) 地电流平衡控制:双极运行时,调整两极α,保持地电流<1%。 (2) 逆变侧:

a) δ角控制:一般维持δ=18°; b) 直流电压控制:调整α → 维持恒定;

c) 直流电流控制:只有当整流侧转入αmin控制才自动转为该方式; d) 快速交流电压控制:当限制交流系统过电压,当 ↑ ↑ ,换流变分接头

来不及调节,调δ ↑ → 吸收无功↑ → ↓ ↓。同样对出现 ↓ ↓。 e) 无功功率控制或慢速交流电压控制:只选一种,调节滤波器组数→ 改变

无功,强交流系统选无功功率控制(与整流侧同);

f) 电流差值控制:防止逆变电流调节器在工作转换时产生不稳定;

g) 换流变压器分接头控制:调节交流电压→ 维持δ在给定范围变化,或保

持阀侧空载电压恒定。

注意:正常情况下,整流侧是直流电流或直流功率控制,逆变侧是δ角或直流电压控制。

2. 直流输电控制特性:

(1) 直流输电等值电路:

图9- 1 直流输电控制电路图 图9- 2 直流输电等值电路

(1.25) (1.26) (1.27)

上面三个式子是分别用控制角α、熄弧角δ和关断角β表示的直流电压表达式。 注意:这里的以β表示的公式中本来求出来是个负值,这里改变了逆变器内电势的参考方向,故算出来是个正值。

(1.28) (1.29)

注意:直流输电可调量为导通角和变压器分接头。

(2) 定触发角控制:

a) 整流侧为定α方式,逆变侧为定β方式: 将线路的电阻归算到整流侧,可得到以下计算式:

图9- 3 1为整流侧,2为逆变侧

(1.30) (1.31) (1.32)

当整流器的交流电势变化,则系统的运行点将偏移到A或B。由于伏安特性的斜率一般很小,交流电压并不会有太大的变动,这样就会引起直流电流和直流功率很大的波动。同理,逆变侧交流电势的变动,也会发生类似的结果。这种情况是不允许的。

直流输送功率大幅度波动,将引起交流系统的运行困难,直流电流的剧烈变化,也会影响直流系统的安全运行,可能造成换流器过载和逆变器的换相失败等。

b) 整流侧为定α方式,逆变侧为定δ方式:

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