1、 特高壓直流輸電工程一次系統設計2012.111 1 1 直流輸電技術直流輸電技術直流輸電技術直流輸電技術直流輸電技術直流輸電技術1 1 11 1 1 世界直流技術發展過程世界直流技術發展過程世界直流技術發展過程世界直流技術發展過程世界直流技術發展過程世界直流技術發展過程 (1) (1) (1)汞弧閥換流時期汞弧閥換流時期汞弧閥換流時期汞弧閥換流時期汞弧閥換流時期汞弧閥換流時期世界上共有世界上共有世界上共有121212項采用汞弧閥換流的直流工程投入運行。項采用汞弧閥換流的直流工程投入運行。項采用汞弧閥換流的直流工程投入運行。其中最大輸送容量和最長輸送距離的為美國太平洋聯絡其中最大輸送容量和最長

2、輸送距離的為美國太平洋聯絡其中最大輸送容量和最長輸送距離的為美國太平洋聯絡線線線(1440MW(1440MW(1440MW、1362km)1362km)1362km)，最高輸電電壓的為加拿大納爾，最高輸電電壓的為加拿大納爾，最高輸電電壓的為加拿大納爾遜河遜河遜河I I I期工程期工程期工程( ( (450kV)450kV)450kV)。這一時期可稱為汞弧閥換流時。這一時期可稱為汞弧閥換流時。這一時期可稱為汞弧閥換流時期。期。期。(2)(2)(2)晶閘管閥換流時期晶閘管閥換流時期晶閘管閥換流時期晶閘管閥換流時期晶閘管閥換流時期晶閘管閥換流時期 1970 1970 1970年瑞典首先在哥特蘭島直流

3、工程上擴建了直流電年瑞典首先在哥特蘭島直流工程上擴建了直流電年瑞典首先在哥特蘭島直流工程上擴建了直流電壓為壓為壓為50kv50kv50kv，功率為，功率為，功率為10MW10MW10MW，采用晶閘管換流閥的試驗工程。，采用晶閘管換流閥的試驗工程。，采用晶閘管換流閥的試驗工程。 1972 1972 1972年世界上第一個采用晶閘管換流的伊爾河背靠年世界上第一個采用晶閘管換流的伊爾河背靠年世界上第一個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行。由于晶閘管換流閥比汞背直流工程在加拿大投入運行。由于晶閘管換流閥比汞背直流工程在加拿大投入運行。由于晶閘管換流閥比汞弧閥有明顯的優點，此后新建的直

4、流工程均采用晶閘管弧閥有明顯的優點，此后新建的直流工程均采用晶閘管弧閥有明顯的優點，此后新建的直流工程均采用晶閘管換流閥。與此同時，原來采用汞弧閥的直流工程也逐步換流閥。與此同時，原來采用汞弧閥的直流工程也逐步換流閥。與此同時，原來采用汞弧閥的直流工程也逐步被晶閘管閥所替代。被晶閘管閥所替代。被晶閘管閥所替代。(3)(3)(3)新型半導體換流設備的應用新型半導體換流設備的應用新型半導體換流設備的應用新型半導體換流設備的應用新型半導體換流設備的應用新型半導體換流設備的應用202020世紀世紀世紀909090年代以后，新型氧化物半導體器件一絕緣柵雙極年代以后，新型氧化物半導體器件一絕緣柵雙極年代以

5、后，新型氧化物半導體器件一絕緣柵雙極晶體管晶體管晶體管(IGBT)(IGBT)(IGBT)首先在工業驅動裝置上得到廣泛的應用。首先在工業驅動裝置上得到廣泛的應用。首先在工業驅動裝置上得到廣泛的應用。195419541954200020002000年，世界上已投入運行的直流輸電工程有年，世界上已投入運行的直流輸電工程有年，世界上已投入運行的直流輸電工程有636363項，項，項，其中架空線路其中架空線路其中架空線路171717項，電纜線路項，電纜線路項，電纜線路8 8 8項，架空線和電纜混合線項，架空線和電纜混合線項，架空線和電纜混合線路路路121212項，背靠背直流工程項，背靠背直流工程項，背靠

6、背直流工程262626項。項。項。 1 1 12 2 2 直流基本原理和主要部件構成直流基本原理和主要部件構成直流基本原理和主要部件構成直流基本原理和主要部件構成直流基本原理和主要部件構成直流基本原理和主要部件構成1 1 1）直流輸電工程系統構成）直流輸電工程系統構成）直流輸電工程系統構成）直流輸電工程系統構成）直流輸電工程系統構成）直流輸電工程系統構成直流輸電工程的系統結構可分為兩端（或端對端）直流輸電系統和直流輸電工程的系統結構可分為兩端（或端對端）直流輸電系統和直流輸電工程的系統結構可分為兩端（或端對端）直流輸電系統和多端直流輸電系統兩大類。多端直流輸電系統兩大類。多端直流輸電系統兩大類

7、。兩端直流輸電系統是只有一個整流站（送端）和一個逆變站（受端）兩端直流輸電系統是只有一個整流站（送端）和一個逆變站（受端）兩端直流輸電系統是只有一個整流站（送端）和一個逆變站（受端）的直流輸電系統，即只有一個送端和一個受端，它與交流系統只有的直流輸電系統，即只有一個送端和一個受端，它與交流系統只有的直流輸電系統，即只有一個送端和一個受端，它與交流系統只有兩個連接端口，是結構最簡單的直流輸電系統。兩個連接端口，是結構最簡單的直流輸電系統。兩個連接端口，是結構最簡單的直流輸電系統。多端直流輸電系統與交流系統有三個或三個以上的連接端口，它有多端直流輸電系統與交流系統有三個或三個以上的連接端口，它有多

8、端直流輸電系統與交流系統有三個或三個以上的連接端口，它有三個或三個以上的換流站。三個或三個以上的換流站。三個或三個以上的換流站。2 2 2）換流站基本換流單元）換流站基本換流單元）換流站基本換流單元）換流站基本換流單元）換流站基本換流單元）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，基本換流單元是在直流輸電換流站由基本換流單元組成，基本換流單元是在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允許獨立運行，進行換流的換流系統，主要包括換換流站內允許獨立運行，進行換流的換流系統，主要包括換換流站內允許獨立運行，進行換流的換流系統，主要包括換流變壓器、換流器、相應的交流濾波器和

9、直流濾波器以及控流變壓器、換流器、相應的交流濾波器和直流濾波器以及控流變壓器、換流器、相應的交流濾波器和直流濾波器以及控制保護裝置等。制保護裝置等。制保護裝置等。目前工程上所采用的基本換流單元有目前工程上所采用的基本換流單元有目前工程上所采用的基本換流單元有6 6 6脈動換流單元和脈動換流單元和脈動換流單元和121212脈脈脈動換流單元兩種。動換流單元兩種。動換流單元兩種。1 1 13 3 3 直流應用和工程類型直流應用和工程類型直流應用和工程類型直流應用和工程類型直流應用和工程類型直流應用和工程類型1.3.1 1.3.1 1.3.1 直流輸電應用直流輸電應用直流輸電應用直流輸電應用直流輸電應

10、用直流輸電應用直流輸電的應用場合可分為以下兩大類型。直流輸電的應用場合可分為以下兩大類型。直流輸電的應用場合可分為以下兩大類型。1)1)1)采用交流輸電在技術上有困難或不可能，而只能采用直流輸電的場合，采用交流輸電在技術上有困難或不可能，而只能采用直流輸電的場合，采用交流輸電在技術上有困難或不可能，而只能采用直流輸電的場合，如不同頻率如不同頻率如不同頻率( ( (如如如50Hz50Hz50Hz、60Hz)60Hz)60Hz)電網之間的聯網或向不同頻率的電網送電；因電網之間的聯網或向不同頻率的電網送電；因電網之間的聯網或向不同頻率的電網送電；因穩定問題采用交流輸電難以實現；遠距離電纜送電，采用交

11、流電纜因電容穩定問題采用交流輸電難以實現；遠距離電纜送電，采用交流電纜因電容穩定問題采用交流輸電難以實現；遠距離電纜送電，采用交流電纜因電容電流太大而無法實現等。電流太大而無法實現等。電流太大而無法實現等。2)2)2)在技術上采用兩種輸電方式均能實現，但采用直流輸電比交流輸電的在技術上采用兩種輸電方式均能實現，但采用直流輸電比交流輸電的在技術上采用兩種輸電方式均能實現，但采用直流輸電比交流輸電的技術經濟性好。對于這種情況則需要對工程的輸電方案進行比較和論證，技術經濟性好。對于這種情況則需要對工程的輸電方案進行比較和論證，技術經濟性好。對于這種情況則需要對工程的輸電方案進行比較和論證，最后根據比

12、較的結果選擇術經濟性能優越的方案。最后根據比較的結果選擇術經濟性能優越的方案。最后根據比較的結果選擇術經濟性能優越的方案。目前直流輸電的應用主要在以下幾個方面。目前直流輸電的應用主要在以下幾個方面。目前直流輸電的應用主要在以下幾個方面。(1)(1)(1)遠距離大容量輸電直流輸電線路的造價和運行費用均交遠距離大容量輸電直流輸電線路的造價和運行費用均交遠距離大容量輸電直流輸電線路的造價和運行費用均交流輸電低，而換流站的造價和運行用均比交流變電所的高。流輸電低，而換流站的造價和運行用均比交流變電所的高。流輸電低，而換流站的造價和運行用均比交流變電所的高。(2)(2)(2)電力系統聯網電力系統聯網電力

13、系統聯網電力系統聯網電力系統聯網電力系統聯網(a)(a)(a)直流聯網為非同步聯網，這與采用交流的同步聯網有本質的不直流聯網為非同步聯網，這與采用交流的同步聯網有本質的不直流聯網為非同步聯網，這與采用交流的同步聯網有本質的不 同。非同步聯網的被聯電網可用各自的頻率非同步獨立運行，可保同。非同步聯網的被聯電網可用各自的頻率非同步獨立運行，可保同。非同步聯網的被聯電網可用各自的頻率非同步獨立運行，可保持各個電網自己的電能質量（如頻率、電壓）而不受聯網的影響。持各個電網自己的電能質量（如頻率、電壓）而不受聯網的影響。持各個電網自己的電能質量（如頻率、電壓）而不受聯網的影響。采用交流的同步聯網，必須在

14、同一頻率下同步運行。采用交流的同步聯網，必須在同一頻率下同步運行。采用交流的同步聯網，必須在同一頻率下同步運行。(b)(b)(b)被聯電網間交換的功率，可以用直流輸電的控制系統進行快速、被聯電網間交換的功率，可以用直流輸電的控制系統進行快速、被聯電網間交換的功率，可以用直流輸電的控制系統進行快速、方便地控制，而受被聯電網運行條件的影響，便于經營和管理。采方便地控制，而受被聯電網運行條件的影響，便于經營和管理。采方便地控制，而受被聯電網運行條件的影響，便于經營和管理。采用交流聯網，則聯絡線上的功率受兩電網運行情況的影響而很難進用交流聯網，則聯絡線上的功率受兩電網運行情況的影響而很難進用交流聯網，

15、則聯絡線上的功率受兩電網運行情況的影響而很難進行控制。行控制。行控制。(c)(c)(c)聯網后不增加被聯電網的短路容量，不需要考慮因聯網后不增加被聯電網的短路容量，不需要考慮因聯網后不增加被聯電網的短路容量，不需要考慮因短路容量的增短路容量的增短路容量的增加加加、斷斷斷路器因路器因路器因遮斷容遮斷容遮斷容量不夠而需要更量不夠而需要更量不夠而需要更換、換、換、以以以及電纜需要采用限流措施等問題。及電纜需要采用限流措施等問題。及電纜需要采用限流措施等問題。(d(d(d）可以方便地利用直流輸電的快速控制來改善交流）可以方便地利用直流輸電的快速控制來改善交流）可以方便地利用直流輸電的快速控制來改善交流

16、電網的運行性能，減少故障時兩電網的相互影響，提電網的運行性能，減少故障時兩電網的相互影響，提電網的運行性能，減少故障時兩電網的相互影響，提高電網運行的穩定性，降低大電網大面積停電的概率，高電網運行的穩定性，降低大電網大面積停電的概率，高電網運行的穩定性，降低大電網大面積停電的概率，提高大電網運行的可靠性。提高大電網運行的可靠性。提高大電網運行的可靠性。目前在工程中所采用的直流聯網有以下兩種類型目前在工程中所采用的直流聯網有以下兩種類型目前在工程中所采用的直流聯網有以下兩種類型: : :1)1)1)背靠背直流聯網背靠背直流聯網背靠背直流聯網背靠背直流聯網背靠背直流聯網背靠背直流聯網其特點是整流和

17、逆變放在一個背靠背換流站內；無直流輸其特點是整流和逆變放在一個背靠背換流站內；無直流輸其特點是整流和逆變放在一個背靠背換流站內；無直流輸電線路；可選擇低的直流電壓和較小的平波電抗值；可省電線路；可選擇低的直流電壓和較小的平波電抗值；可省電線路；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。另外，它還可去直流濾波器，從而降低了換流站的造價。另外，它還可去直流濾波器，從而降低了換流站的造價。另外，它還可以比遠距離直流輸電更為方便地調節換流站的無功功率，以比遠距離直流輸電更為方便地調節換流站的無功功率，以比遠距離直流輸電更為方便地調節換流站的無功功率，來改善被聯電網

18、的電壓穩定性。對于電力系統之間的弱聯來改善被聯電網的電壓穩定性。對于電力系統之間的弱聯來改善被聯電網的電壓穩定性。對于電力系統之間的弱聯系，采用背靠背聯網更為有利。系，采用背靠背聯網更為有利。系，采用背靠背聯網更為有利。2)2)2)遠距離大容量直流輸電同時又具有聯網性質遠距離大容量直流輸電同時又具有聯網性質遠距離大容量直流輸電同時又具有聯網性質遠距離大容量直流輸電同時又具有聯網性質遠距離大容量直流輸電同時又具有聯網性質遠距離大容量直流輸電同時又具有聯網性質當電力系統的大型電站需要向其他電網遠離電站的負荷中心當電力系統的大型電站需要向其他電網遠離電站的負荷中心當電力系統的大型電站需要向其他電網遠

19、離電站的負荷中心送電時，可以利用直流輸電在遠距離輸電和聯網方面的優點，送電時，可以利用直流輸電在遠距離輸電和聯網方面的優點，送電時，可以利用直流輸電在遠距離輸電和聯網方面的優點，選擇這種類型的輸電方式。中國三峽電站向華東和廣東送電，選擇這種類型的輸電方式。中國三峽電站向華東和廣東送電，選擇這種類型的輸電方式。中國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題，均屬于這種類型，它既解決了三峽向華東和廣東的送電問題，均屬于這種類型，它既解決了三峽向華東和廣東的送電問題，又實現了華中與華東和華中與華南電網的聯網問題，在全國又實現了華中與華東和華中與華南電網的聯網問題，

20、在全國又實現了華中與華東和華中與華南電網的聯網問題，在全國聯網中起了重要的作用。聯網中起了重要的作用。聯網中起了重要的作用。3)3)3)直流電纜送電直流電纜送電直流電纜送電直流電纜送電直流電纜送電直流電纜送電直流電纜沒有電容電流，輸送容量不受距離的限制，而交直流電纜沒有電容電流，輸送容量不受距離的限制，而交直流電纜沒有電容電流，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。交流流電纜由于電容電流很大，其輸送距離將受到限制。交流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電纜每相的電容電流可用下式表示電纜每相的電容電流可用下式表示(

21、1(1(11)1)1)其臨界距離可用下式表示其臨界距離可用下式表示其臨界距離可用下式表示 (km) (1(km) (1(km) (12)2)2)由上式可知，交流電纜的臨界輸送距離與其所允許的負荷由上式可知，交流電纜的臨界輸送距離與其所允許的負荷由上式可知，交流電纜的臨界輸送距離與其所允許的負荷電流成正比，而與其額定電壓和單位長度的電容成反比，電流成正比，而與其額定電壓和單位長度的電容成反比，電流成正比，而與其額定電壓和單位長度的電容成反比，其額定電壓越高，單位長度的電容越大，則臨界距離越短。其額定電壓越高，單位長度的電容越大，則臨界距離越短。其額定電壓越高，單位長度的電容越大，則臨界距離越短。

22、Pcrn0IlU2 fCC0I2nUf Cl4)4)4)現有交流輸電線路的增容改造現有交流輸電線路的增容改造現有交流輸電線路的增容改造現有交流輸電線路的增容改造現有交流輸電線路的增容改造現有交流輸電線路的增容改造一些地區高壓架空線路走廊的選擇越來越困難。直流輸電的輸電密一些地區高壓架空線路走廊的選擇越來越困難。直流輸電的輸電密一些地區高壓架空線路走廊的選擇越來越困難。直流輸電的輸電密度比交流輸電高，改建現有交流輸電線路為直流輸電線路是利用已度比交流輸電高，改建現有交流輸電線路為直流輸電線路是利用已度比交流輸電高，改建現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

23、。有的線路走廊，提高輸電能力值得考慮的辦法。有的線路走廊，提高輸電能力值得考慮的辦法。5)5)5)輕型直流輸電輕型直流輸電輕型直流輸電輕型直流輸電輕型直流輸電輕型直流輸電(HVDC Light) (HVDC Light) (HVDC Light) 輕型直流輸電是輕型直流輸電是輕型直流輸電是202020世紀世紀世紀909090年代開始發展的一種新型直流輸電工程。年代開始發展的一種新型直流輸電工程。年代開始發展的一種新型直流輸電工程。它采用脈寬調制它采用脈寬調制它采用脈寬調制(PWM)(PWM)(PWM)技術，應用絕緣柵雙極晶體管技術，應用絕緣柵雙極晶體管技術，應用絕緣柵雙極晶體管(1GBT)(1

24、GBT)(1GBT)組成的組成的組成的電壓源換流器進行換流。由于這種換流器的功能強、體積小，可減電壓源換流器進行換流。由于這種換流器的功能強、體積小，可減電壓源換流器進行換流。由于這種換流器的功能強、體積小，可減少換流站的設備、簡化換流站的結構，從而稱之為輕型直流輸電。少換流站的設備、簡化換流站的結構，從而稱之為輕型直流輸電。少換流站的設備、簡化換流站的結構，從而稱之為輕型直流輸電。2.2. 直流輸電的工作原理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、交流側和直流側的電力濾波器、無功補償裝置、換流變壓器、直流電抗器以及保護、控制裝置等構成（見圖直流輸電系統的基本構成）。 其

25、中換流站是直流輸電系統的核心，它完成交流和直流之間的變換。2.2.2.2.2.2. 直流輸電的工作原理直流輸電的工作原理直流輸電的工作原理直流輸電的工作原理直流輸電的工作原理直流輸電的工作原理qqq 整流器的工作原理整流器的工作原理整流器的工作原理整流器的工作原理整流器的工作原理整流器的工作原理 滯后角（觸發角）滯后角（觸發角）滯后角（觸發角）滯后角（觸發角）滯后角（觸發角）滯后角（觸發角） 整流器電壓整流器電壓整流器電壓整流器電壓整流器電壓整流器電壓qqq 逆變器工作原理逆變器工作原理逆變器工作原理逆變器工作原理逆變器工作原理逆變器工作原理 換相過程（換相角）和熄弧角換相過程（換相角）和熄弧

26、角換相過程（換相角）和熄弧角換相過程（換相角）和熄弧角換相過程（換相角）和熄弧角換相過程（換相角）和熄弧角 逆變器電壓逆變器電壓逆變器電壓逆變器電壓逆變器電壓逆變器電壓 換流器工作原理n單6脈動橋等值電路 交流電壓6脈動橋導通及換相過程 n觸發延遲角：如果在閥上施加觸發脈沖的時刻比自然換相點C1延遲一個相位角，那么這個相位角就是觸發延遲角。n通過改變觸發延遲角，整流側可以實現對直流電壓的控制。n換流器的實質是6個可控的電子開關，在觸發脈沖的控制下輪流將直流側接到三相交流電源的某兩相上，從而將交流變成直流。 直流電壓波形 換流器功率因數角n換流器總是存在滯后的功率因數，因此在工作過程中要消耗大量

27、的無功。n單橋等值電路：n為了保證正常觸發，觸發角不能太小，但觸發角太大將增加換流器的無功損耗。通常觸發角為12.517.5度。cos23cos0EVdVd 逆變器的工作原理n換流器作為逆變器運行必須滿足以下3個條件：n整流器空載電壓大于逆變器空載電壓，且兩者方向相反；n逆變器也必須由交流系統提供換相電流，以實現逆變器的橋閥按照正確的順序換相。在逆變器的橋閥順序導通的時候，把直流電流送入逆變器所連接的交流系統三相中；n要有足夠大的超前關斷角，以保證換流閥的可靠觸發。 逆變器閥電壓和直流電壓 多橋換流器n多橋換流器通常由偶數個橋串聯組成，每2個橋組成1個雙橋。每個雙橋中的2個橋分別由相位相差30

28、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脈動的。n在直流電流中，僅含有12k1次的特征諧波。直流系統接線：直流系統接線：直流系統接線：直流系統接線：直流系統接線：直流系統接線：整流側整流側整流側整流側整流側整流側+ + + + + +逆變側逆變側逆變側逆變側逆變側逆變側3 直流輸電設備直流輸電設備直流場:直流開關刀閘/母線/平波電抗/直流濾波器/直流電壓電流測量/直流出線/交流場交流場交流場: : :開關刀閘開關刀閘開關刀閘/ / /母線母線母線/ / /交流進線交流進線交流進線/ / /避雷器

29、避雷器避雷器換流變壓器換流變壓器換流變壓器/ / /交流濾波器交流濾波器交流濾波器/ / /阻波器阻波器阻波器/ / /電壓電流測量電壓電流測量電壓電流測量/ / /閥廳閥廳閥廳: : :換流閥換流閥換流閥/ / /刀閘刀閘刀閘繼電器小室繼電器小室繼電器小室: : :交流保護交流保護交流保護/ / /交流場濾波器場測控及保護交流場濾波器場測控及保護交流場濾波器場測控及保護/ / /控制室控制室控制室: : :直流極控閥控系統直流極控閥控系統直流極控閥控系統/ / /SCADASCADASCADA系統系統系統/ / /空調空調空調/ / /消防消防消防/ / /站用電站用電站用電/ / /閥內水

30、冷系統閥內水冷系統閥內水冷系統/ / /qqq 換流閥是換流站中的主要設備，它的作用是把換流閥是換流站中的主要設備，它的作用是把換流閥是換流站中的主要設備，它的作用是把換流閥是換流站中的主要設備，它的作用是把換流閥是換流站中的主要設備，它的作用是把換流閥是換流站中的主要設備，它的作用是把交流電力變成直流電力，或者實現逆變換。交流電力變成直流電力，或者實現逆變換。交流電力變成直流電力，或者實現逆變換。交流電力變成直流電力，或者實現逆變換。交流電力變成直流電力，或者實現逆變換。交流電力變成直流電力，或者實現逆變換。qqq早期直流工程多采用汞弧閥，隨著電力電子工早期直流工程多采用汞弧閥，隨著電力電子

31、工早期直流工程多采用汞弧閥，隨著電力電子工早期直流工程多采用汞弧閥，隨著電力電子工早期直流工程多采用汞弧閥，隨著電力電子工早期直流工程多采用汞弧閥，隨著電力電子工業的發展，晶閘管閥逐步取代了汞弧閥。根據觸業的發展，晶閘管閥逐步取代了汞弧閥。根據觸業的發展，晶閘管閥逐步取代了汞弧閥。根據觸業的發展，晶閘管閥逐步取代了汞弧閥。根據觸業的發展，晶閘管閥逐步取代了汞弧閥。根據觸業的發展，晶閘管閥逐步取代了汞弧閥。根據觸發方式不同，晶閘管閥又可分為電觸發晶閘管換發方式不同，晶閘管閥又可分為電觸發晶閘管換發方式不同，晶閘管閥又可分為電觸發晶閘管換發方式不同，晶閘管閥又可分為電觸發晶閘管換發方式不同，晶閘管

32、閥又可分為電觸發晶閘管換發方式不同，晶閘管閥又可分為電觸發晶閘管換流閥和光觸發晶閘管換流閥。流閥和光觸發晶閘管換流閥。流閥和光觸發晶閘管換流閥。流閥和光觸發晶閘管換流閥。流閥和光觸發晶閘管換流閥。流閥和光觸發晶閘管換流閥。qqq晶閘管閥有空氣絕緣和油絕緣兩種，空氣絕緣晶閘管閥有空氣絕緣和油絕緣兩種，空氣絕緣晶閘管閥有空氣絕緣和油絕緣兩種，空氣絕緣晶閘管閥有空氣絕緣和油絕緣兩種，空氣絕緣晶閘管閥有空氣絕緣和油絕緣兩種，空氣絕緣晶閘管閥有空氣絕緣和油絕緣兩種，空氣絕緣占主導地位。空氣絕緣閥有風冷、循環油冷和水占主導地位。空氣絕緣閥有風冷、循環油冷和水占主導地位。空氣絕緣閥有風冷、循環油冷和水占主導

33、地位。空氣絕緣閥有風冷、循環油冷和水占主導地位。空氣絕緣閥有風冷、循環油冷和水占主導地位。空氣絕緣閥有風冷、循環油冷和水冷等冷卻方式，其中以水冷的效果最好。冷等冷卻方式，其中以水冷的效果最好。冷等冷卻方式，其中以水冷的效果最好。冷等冷卻方式，其中以水冷的效果最好。冷等冷卻方式，其中以水冷的效果最好。冷等冷卻方式，其中以水冷的效果最好。3. 3. 3. 3. 3. 3. 各設備的特點和作用各設備的特點和作用各設備的特點和作用各設備的特點和作用各設備的特點和作用各設備的特點和作用 換流閥換流閥換流閥換流閥換流閥換流閥直流輸電設備直流輸電設備:晶閘管換流閥晶閘管換流閥TCUTCUTCUTCUTCUT

34、CUTCUTCUTCUTCUTCUTCU可控硅的特性觸發角觸發角=18度度 觸發角觸發角=108度度 觸發角觸發角=162度度直流輸電設備直流輸電設備:換流變換流變大型直流輸電系統的換流變壓器通常采用單相雙繞組結大型直流輸電系統的換流變壓器通常采用單相雙繞組結大型直流輸電系統的換流變壓器通常采用單相雙繞組結構。構。構。特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：換流變壓器換流變壓器換流變壓器換流變壓器換流變壓器換流變壓器qqq隔離交、直流系統，避免直流電壓進入交流系統。隔離交、直流系統，避免直流電壓進入交流系統。隔離交、直流系統，避免直流電壓進入交流系統。隔離交、直

35、流系統，避免直流電壓進入交流系統。隔離交、直流系統，避免直流電壓進入交流系統。隔離交、直流系統，避免直流電壓進入交流系統。qqq提供換流閥所需的可控交流電壓。提供換流閥所需的可控交流電壓。提供換流閥所需的可控交流電壓。提供換流閥所需的可控交流電壓。提供換流閥所需的可控交流電壓。提供換流閥所需的可控交流電壓。qqq限制故障時的短路電流和控制換向期間閥電流的上升。限制故障時的短路電流和控制換向期間閥電流的上升。限制故障時的短路電流和控制換向期間閥電流的上升。限制故障時的短路電流和控制換向期間閥電流的上升。限制故障時的短路電流和控制換向期間閥電流的上升。限制故障時的短路電流和控制換向期間閥電流的上升

36、。qqq用于提供相差用于提供相差用于提供相差用于提供相差用于提供相差用于提供相差303030303030度電氣角的兩個閥橋電源，減少低次諧度電氣角的兩個閥橋電源，減少低次諧度電氣角的兩個閥橋電源，減少低次諧度電氣角的兩個閥橋電源，減少低次諧度電氣角的兩個閥橋電源，減少低次諧度電氣角的兩個閥橋電源，減少低次諧波尤其是波尤其是波尤其是波尤其是波尤其是波尤其是5 5 5 5 5 5次及次及次及次及次及次及7 7 7 7 7 7次諧波。次諧波。次諧波。次諧波。次諧波。次諧波。qqq適當的短路電抗（適當的短路電抗（適當的短路電抗（適當的短路電抗（適當的短路電抗（適當的短路電抗（15%15%15%15%1

37、5%15%18%18%18%18%18%18%）。）。）。）。）。）。qqq足夠的直流偏磁電流耐受能力。足夠的直流偏磁電流耐受能力。足夠的直流偏磁電流耐受能力。足夠的直流偏磁電流耐受能力。足夠的直流偏磁電流耐受能力。足夠的直流偏磁電流耐受能力。qqq足夠的交、直流混合電壓耐受能力。足夠的交、直流混合電壓耐受能力。足夠的交、直流混合電壓耐受能力。足夠的交、直流混合電壓耐受能力。足夠的交、直流混合電壓耐受能力。足夠的交、直流混合電壓耐受能力。qqq足夠的諧波耐受能力。足夠的諧波耐受能力。足夠的諧波耐受能力。足夠的諧波耐受能力。足夠的諧波耐受能力。足夠的諧波耐受能力。特點和作用：特點和作用：特點和作

38、用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：換流變壓器換流變壓器換流變壓器換流變壓器換流變壓器換流變壓器由于換流變的作用和運行條件與一般電力變壓器不同，由于換流變的作用和運行條件與一般電力變壓器不同，由于換流變的作用和運行條件與一般電力變壓器不同，因此它在絕緣結構、短路阻抗、直流偏磁、噪音和試因此它在絕緣結構、短路阻抗、直流偏磁、噪音和試因此它在絕緣結構、短路阻抗、直流偏磁、噪音和試驗等方面有其與電力變壓器不同的特點：驗等方面有其與電力變壓器不同的特點：驗等方面有其與電力變壓器不同的特點：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：交流濾波器交流濾波器交流濾波器交流濾波

39、器交流濾波器交流濾波器qqq 濾除換流器產生的諧波，將流入交流系統的濾除換流器產生的諧波，將流入交流系統的濾除換流器產生的諧波，將流入交流系統的濾除換流器產生的諧波，將流入交流系統的濾除換流器產生的諧波，將流入交流系統的濾除換流器產生的諧波，將流入交流系統的諧波電波限制在允許范圍以內。諧波電波限制在允許范圍以內。諧波電波限制在允許范圍以內。諧波電波限制在允許范圍以內。諧波電波限制在允許范圍以內。諧波電波限制在允許范圍以內。qqq 為換流站提供無功補償。為換流站提供無功補償。為換流站提供無功補償。為換流站提供無功補償。為換流站提供無功補償。為換流站提供無功補償。直流輸電設備直流輸電設備:交直流濾

40、波器交直流濾波器濾波器總電流濾波器總電流濾波器母線電壓濾波器母線電壓濾波器母線電壓并聯諧振支路電壓并聯諧振支路電壓并聯諧振支路電壓電阻支路電流電阻支路電流電阻支路電流交流濾波器交流濾波器交流濾波器: : :濾波濾波濾波/ / /無功補償無功補償無功補償特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：交流濾波器交流濾波器交流濾波器交流濾波器交流濾波器交流濾波器 C1 R1 C2 L2 L1 F2 F1 特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：交流濾波器交流濾波器交流濾波器交流濾波器交流濾波器交流濾波器C1R1C2L1F1特點和作用：特點和作

41、用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：直流濾波器及中性母線電容器直流濾波器及中性母線電容器直流濾波器及中性母線電容器直流濾波器及中性母線電容器直流濾波器及中性母線電容器直流濾波器及中性母線電容器qqq直流濾波器通過減小直流側諧波，降低直流直流濾波器通過減小直流側諧波，降低直流直流濾波器通過減小直流側諧波，降低直流直流濾波器通過減小直流側諧波，降低直流直流濾波器通過減小直流側諧波，降低直流直流濾波器通過減小直流側諧波，降低直流線路對通信的干擾。線路對通信的干擾。線路對通信的干擾。線路對通信的干擾。線路對通信的干擾。線路對通信的干擾。qqq直流濾波器可采用雙調諧、三調諧濾波器，直流濾

42、波器可采用雙調諧、三調諧濾波器，直流濾波器可采用雙調諧、三調諧濾波器，直流濾波器可采用雙調諧、三調諧濾波器，直流濾波器可采用雙調諧、三調諧濾波器，直流濾波器可采用雙調諧、三調諧濾波器，調諧頻率一般為調諧頻率一般為調諧頻率一般為調諧頻率一般為調諧頻率一般為調諧頻率一般為12/24/3612/24/3612/24/3612/24/3612/24/3612/24/36。qqq中性母線電容器與變壓器的雜散電容構成回中性母線電容器與變壓器的雜散電容構成回中性母線電容器與變壓器的雜散電容構成回中性母線電容器與變壓器的雜散電容構成回中性母線電容器與變壓器的雜散電容構成回中性母線電容器與變壓器的雜散電容構成回

43、路，限制中性母線上路，限制中性母線上路，限制中性母線上路，限制中性母線上路，限制中性母線上路，限制中性母線上3 3 3 3 3 3倍頻的諧波分量。倍頻的諧波分量。倍頻的諧波分量。倍頻的諧波分量。倍頻的諧波分量。倍頻的諧波分量。 qqq限制直流電流的突變，減小換相失敗的可能性。限制直流電流的突變，減小換相失敗的可能性。限制直流電流的突變，減小換相失敗的可能性。限制直流電流的突變，減小換相失敗的可能性。限制直流電流的突變，減小換相失敗的可能性。限制直流電流的突變，減小換相失敗的可能性。qqq當直流線路故障時，在整流側調節器作用的配當直流線路故障時，在整流側調節器作用的配當直流線路故障時，在整流側調

44、節器作用的配當直流線路故障時，在整流側調節器作用的配當直流線路故障時，在整流側調節器作用的配當直流線路故障時，在整流側調節器作用的配合下，限制短路電流的峰值。同時還可限制線路合下，限制短路電流的峰值。同時還可限制線路合下，限制短路電流的峰值。同時還可限制線路合下，限制短路電流的峰值。同時還可限制線路合下，限制短路電流的峰值。同時還可限制線路合下，限制短路電流的峰值。同時還可限制線路和裝在線路端的設備的并聯電容通過逆變器放電和裝在線路端的設備的并聯電容通過逆變器放電和裝在線路端的設備的并聯電容通過逆變器放電和裝在線路端的設備的并聯電容通過逆變器放電和裝在線路端的設備的并聯電容通過逆變器放電和裝在

45、線路端的設備的并聯電容通過逆變器放電的電流。的電流。的電流。的電流。的電流。的電流。qqq減小直流線路中電壓和電流的諧波分量。減小直流線路中電壓和電流的諧波分量。減小直流線路中電壓和電流的諧波分量。減小直流線路中電壓和電流的諧波分量。減小直流線路中電壓和電流的諧波分量。減小直流線路中電壓和電流的諧波分量。qqq防止換流閥的雷電過電壓防止換流閥的雷電過電壓防止換流閥的雷電過電壓。qqq避免直流側諧振。避免直流側諧振。避免直流側諧振。避免直流側諧振。避免直流側諧振。避免直流側諧振。特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：平波電抗器平波電抗器平波電抗器平波電抗器平波電

46、抗器平波電抗器采用干式或油浸式平波電抗器（采用干式或油浸式平波電抗器（采用干式或油浸式平波電抗器（270mH270mH270mH）：）：）：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：直流直流直流直流直流直流PLCPLCPLCPLCPLCPLC及及及及及及RIRIRIRIRIRI濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器濾波器qqq 換流閥在開通過程中會產生高頻干擾，為了換流閥在開通過程中會產生高頻干擾，為了換流閥在開通過程中會產生高頻干擾，為了換流閥在開通過程中會產生高頻干擾，為了換流閥在開通過程中會產生高頻干擾，為了換流閥在開通過程中會產生高頻干擾，為了限制直流系統的無線電

47、干擾（限制直流系統的無線電干擾（限制直流系統的無線電干擾（限制直流系統的無線電干擾（限制直流系統的無線電干擾（限制直流系統的無線電干擾（0.5MHz0.5MHz0.5MHz0.5MHz0.5MHz0.5MHz20MHz20MHz20MHz20MHz20MHz20MHz）以及對電力載波和通信明線的干擾（以及對電力載波和通信明線的干擾（以及對電力載波和通信明線的干擾（以及對電力載波和通信明線的干擾（以及對電力載波和通信明線的干擾（以及對電力載波和通信明線的干擾（30kHz30kHz30kHz30kHz30kHz30kHz500kHz500kHz500kHz500kHz500kHz500kHz），在

48、換流站內裝設了），在換流站內裝設了），在換流站內裝設了），在換流站內裝設了），在換流站內裝設了），在換流站內裝設了PLCPLCPLCPLCPLCPLC和和和和和和RIRIRIRIRIRI濾波器。濾波器。濾波器。濾波器。濾波器。濾波器。 特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：測量裝置測量裝置測量裝置測量裝置測量裝置測量裝置qqq 中性線直流電流的測量采用零磁通電流測量裝置。中性線直流電流的測量采用零磁通電流測量裝置。中性線直流電流的測量采用零磁通電流測量裝置。中性線直流電流的測量采用零磁通電流測量裝置。中性線直流電流的測量采用零磁通電流測量裝置。中性線直流電流的

49、測量采用零磁通電流測量裝置。qqq 處于高電位的電流測量采用光電式電流互感器：處于高電位的電流測量采用光電式電流互感器：處于高電位的電流測量采用光電式電流互感器：處于高電位的電流測量采用光電式電流互感器：處于高電位的電流測量采用光電式電流互感器：處于高電位的電流測量采用光電式電流互感器： 直流極線電流測量，采用分流器或分流器羅可夫直流極線電流測量，采用分流器或分流器羅可夫直流極線電流測量，采用分流器或分流器羅可夫直流極線電流測量，采用分流器或分流器羅可夫直流極線電流測量，采用分流器或分流器羅可夫直流極線電流測量，采用分流器或分流器羅可夫斯基線圈的結構。斯基線圈的結構。斯基線圈的結構。斯基線圈的

50、結構。斯基線圈的結構。斯基線圈的結構。 直流濾波器高壓端電流測量，采用羅可夫斯基線圈直流濾波器高壓端電流測量，采用羅可夫斯基線圈直流濾波器高壓端電流測量，采用羅可夫斯基線圈直流濾波器高壓端電流測量，采用羅可夫斯基線圈直流濾波器高壓端電流測量，采用羅可夫斯基線圈直流濾波器高壓端電流測量，采用羅可夫斯基線圈或或或或或或CTCTCTCTCTCT。 直流濾波器不平衡電流測量，采用分流器。直流濾波器不平衡電流測量，采用分流器。直流濾波器不平衡電流測量，采用分流器。直流濾波器不平衡電流測量，采用分流器。直流濾波器不平衡電流測量，采用分流器。直流濾波器不平衡電流測量，采用分流器。 交流濾波器高壓端電流測量，

51、采用交流濾波器高壓端電流測量，采用交流濾波器高壓端電流測量，采用交流濾波器高壓端電流測量，采用交流濾波器高壓端電流測量，采用交流濾波器高壓端電流測量，采用CTCTCTCTCTCT。 交流濾波器不平衡電流測量，采用分流器。交流濾波器不平衡電流測量，采用分流器。交流濾波器不平衡電流測量，采用分流器。交流濾波器不平衡電流測量，采用分流器。交流濾波器不平衡電流測量，采用分流器。交流濾波器不平衡電流測量，采用分流器。直流輸電設備直流輸電設備:直流測量裝置直流測量裝置特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：直流高速開關直流高速開關直流高速開關直流高速開關直流高速開關直流高速

52、開關qqq 為了使直流開關也能有效開斷直流電流，目前使用為了使直流開關也能有效開斷直流電流，目前使用為了使直流開關也能有效開斷直流電流，目前使用為了使直流開關也能有效開斷直流電流，目前使用為了使直流開關也能有效開斷直流電流，目前使用為了使直流開關也能有效開斷直流電流，目前使用較多的方法就是利用一個較多的方法就是利用一個較多的方法就是利用一個較多的方法就是利用一個較多的方法就是利用一個較多的方法就是利用一個L L L L L LC C C C C C串聯電路對主觸頭間的串聯電路對主觸頭間的串聯電路對主觸頭間的串聯電路對主觸頭間的串聯電路對主觸頭間的串聯電路對主觸頭間的弧道放電產生振蕩電流，迭加在

53、將被斷開的直流電流弧道放電產生振蕩電流，迭加在將被斷開的直流電流弧道放電產生振蕩電流，迭加在將被斷開的直流電流弧道放電產生振蕩電流，迭加在將被斷開的直流電流弧道放電產生振蕩電流，迭加在將被斷開的直流電流弧道放電產生振蕩電流，迭加在將被斷開的直流電流上，造成過零點，從而實現滅弧。上，造成過零點，從而實現滅弧。上，造成過零點，從而實現滅弧。上，造成過零點，從而實現滅弧。上，造成過零點，從而實現滅弧。上，造成過零點，從而實現滅弧。 特高壓工程中使特高壓工程中使特高壓工程中使用的是無源的直流開關。用的是無源的直流開關。用的是無源的直流開關。特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特

54、點和作用：直流高速開關直流高速開關直流高速開關直流高速開關直流高速開關直流高速開關中性母線高速開關中性母線高速開關中性母線高速開關中性母線高速開關中性母線高速開關中性母線高速開關在每站每極的中性母線上都安在每站每極的中性母線上都安在每站每極的中性母線上都安在每站每極的中性母線上都安在每站每極的中性母線上都安在每站每極的中性母線上都安裝了中性母線高速開關。其功能是開斷極或線路的任裝了中性母線高速開關。其功能是開斷極或線路的任裝了中性母線高速開關。其功能是開斷極或線路的任裝了中性母線高速開關。其功能是開斷極或線路的任裝了中性母線高速開關。其功能是開斷極或線路的任裝了中性母線高速開關。其功能是開斷極

55、或線路的任何故障造成的直流故障電流。何故障造成的直流故障電流。何故障造成的直流故障電流。何故障造成的直流故障電流。何故障造成的直流故障電流。何故障造成的直流故障電流。 金屬回線轉換開關金屬回線轉換開關金屬回線轉換開關金屬回線轉換開關金屬回線轉換開關金屬回線轉換開關一般安裝在整流側。其功一般安裝在整流側。其功一般安裝在整流側。其功一般安裝在整流側。其功一般安裝在整流側。其功一般安裝在整流側。其功能是將直流電流從低阻抗的大地回路轉換到高阻能是將直流電流從低阻抗的大地回路轉換到高阻能是將直流電流從低阻抗的大地回路轉換到高阻能是將直流電流從低阻抗的大地回路轉換到高阻能是將直流電流從低阻抗的大地回路轉換

56、到高阻能是將直流電流從低阻抗的大地回路轉換到高阻抗的金屬回路。抗的金屬回路。抗的金屬回路。抗的金屬回路。抗的金屬回路。抗的金屬回路。金屬返回開關金屬返回開關金屬返回開關金屬返回開關金屬返回開關金屬返回開關一般安裝在整流側。其功能是一般安裝在整流側。其功能是一般安裝在整流側。其功能是一般安裝在整流側。其功能是一般安裝在整流側。其功能是一般安裝在整流側。其功能是將直流電流從高阻抗的金屬回路轉換到高阻抗的將直流電流從高阻抗的金屬回路轉換到高阻抗的將直流電流從高阻抗的金屬回路轉換到高阻抗的將直流電流從高阻抗的金屬回路轉換到高阻抗的將直流電流從高阻抗的金屬回路轉換到高阻抗的將直流電流從高阻抗的金屬回路轉

57、換到高阻抗的大地回路。大地回路。大地回路。大地回路。大地回路。大地回路。高速接地開關高速接地開關高速接地開關高速接地開關高速接地開關高速接地開關整流站和逆變站都配置。其功整流站和逆變站都配置。其功整流站和逆變站都配置。其功整流站和逆變站都配置。其功整流站和逆變站都配置。其功整流站和逆變站都配置。其功能是在雙極運行條件下，當失去接地極時，快速能是在雙極運行條件下，當失去接地極時，快速能是在雙極運行條件下，當失去接地極時，快速能是在雙極運行條件下，當失去接地極時，快速能是在雙極運行條件下，當失去接地極時，快速能是在雙極運行條件下，當失去接地極時，快速將中性母線接至站內接地網。該開關需具備將雙將中性

58、母線接至站內接地網。該開關需具備將雙將中性母線接至站內接地網。該開關需具備將雙將中性母線接至站內接地網。該開關需具備將雙將中性母線接至站內接地網。該開關需具備將雙將中性母線接至站內接地網。該開關需具備將雙極運行不平衡電流轉換到臨時接地極的能力。極運行不平衡電流轉換到臨時接地極的能力。極運行不平衡電流轉換到臨時接地極的能力。極運行不平衡電流轉換到臨時接地極的能力。極運行不平衡電流轉換到臨時接地極的能力。極運行不平衡電流轉換到臨時接地極的能力。 特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：特點和作用：低壓直流高速開關低壓直流高速開關低壓直流高速開關低壓直流高速開關低壓直流高速開關低

59、壓直流高速開關換流器高速旁路開關換流器高速旁路開關換流器高速旁路開關換流器高速旁路開關換流器高速旁路開關換流器高速旁路開關12P12P12P旁路開關屬于旁路開關屬于旁路開關屬于旁路開關屬于旁路開關屬于旁路開關屬于800kV800kV800kV直直直直直直流輸電系統特有的斷路器流輸電系統特有的斷路器流輸電系統特有的斷路器流輸電系統特有的斷路器流輸電系統特有的斷路器流輸電系統特有的斷路器。旁路開關通常情況下處于分閘狀態，當某極旁路開關通常情況下處于分閘狀態，當某極旁路開關通常情況下處于分閘狀態，當某極旁路開關通常情況下處于分閘狀態，當某極旁路開關通常情況下處于分閘狀態，當某極旁路開關通常情況下處于

60、分閘狀態，當某極1 1 1個個個個個個121212脈動脈動脈動脈動脈動脈動橋閥及附屬系統發生故障，或計劃檢修時，將此橋閥及附屬系統發生故障，或計劃檢修時，將此橋閥及附屬系統發生故障，或計劃檢修時，將此橋閥及附屬系統發生故障，或計劃檢修時，將此橋閥及附屬系統發生故障，或計劃檢修時，將此橋閥及附屬系統發生故障，或計劃檢修時，將此121212脈脈脈脈脈脈動閥組短路并操作與其配套的隔離開關，使此動閥組短路并操作與其配套的隔離開關，使此動閥組短路并操作與其配套的隔離開關，使此動閥組短路并操作與其配套的隔離開關，使此動閥組短路并操作與其配套的隔離開關，使此動閥組短路并操作與其配套的隔離開關，使此12121