直流输电主接线和运行方式

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1、直流输电主接线和运行方式王明新中国电力科学研究院2005年8月一、直流输电系统主接线直流输电是什么?在电网中，以直流电的方式实现电能传输，兼顾输电和联网作用的电力设施（1）直流系统将接收交流电整流---转换为直流输电---再逆变为交流电送出，按设定的功率输电。（2）直流系统主要由换流器和相应的变压器，交流滤波器（包括电容器和电抗器等无功补偿装置）和直流滤波器（包括平波电抗器），直流线路等主设备，以及二次控制保护系统组成。（3）直流系统基本结构双极大地回线,并通过直流断路器、隔离刀闸，可以组成单极大地回线、单极金属回线等结构。本节主要介绍：换流器的接线；换流变压器与换流器的连接方式；交流滤波

2、器的接入系统方式；直流开关场的接线；以及一些换流站特殊的接线方式。常规交流开关场的接线方式不在本节讨论范围之内。2.换流阀组接线换流器通常采用三相桥式整流电路，早期的直流输电工程多采用6脉动阀组作为基本换流单元，由于6脉动换流阀组会在换流器的交直流侧产生较多的低次谐波电流，因此现代超高压直流工程均采用12脉动阀组作为基本换流单元。6脉动换流阀组12脉动阀组每极采用几组12脉动换流单元主要与以下因素有关：①单个12脉动换流单元的最大制造容量；②换流变压器的制造及运输限制；③分期建设的考虑；④可靠性及可用率；⑤投资考虑；⑥交流系统的要求。三种接线方式的投资估计接线方案每极1组12脉动冲单元每极

3、2组12脉动单元串联每极2组12脉动单元并联阀及相关设备投(含阀厅)100%120%150%180%换流阀通常布置在户内(也有布置在户外：的如卡布拉·巴萨直流工程的油冷阀以及ABB公司推出的户外阀)，户内阀的布置可以是悬挂式，也可以是支撑式。悬挂式或支撑式阀通常都采用一个四重阀作为一个阀塔。3.换流变压器与换流阀的连接三相三绕组换流变压器，对于每极1组12脉动换流器，每极只用一台，多用于容量较小的直流工程。三相双绕组换流变压器，对于每极1组12脉动换流器，多用于中型直流工程，每极需两台。单相三绕组换流变压器，对于每极1组12脉动换流器，每极需3台。单相双绕组换流变压器，对于1组1

4、2脉动换流器，每极需6台，多用于大型直流工程。单相三绕组换流变压器，对于每极2组12脉动换流器串联或并联，每极需6台，多用于大型直流工程。换流变压器与阀厅的布置有以下几种：①换流变压器(单边插入)阀厅布置，可适用于各种接线方式；②换流变压器双边插入阀厅布置，可适用于每极两组12脉动换流器的情况；③换流变压器脱开阀厅布置，可适用于各种接线方式。换流变压器阀侧套管插入阀厅布置的优点是：①可利用阀厅内良好的运行环境来减小换流变压器阀侧套管的爬距；②可防止换流变压器阀侧套管的不均匀湿闪；③可省掉从换流变压器至阀厅电气引线的单独穿墙套管。换流变压器阀侧套管插入阀厅布置的缺点是：①阀厅面积显著增大，

5、增加了阀厅及其附属设施的造价及年运行费用；②增加了换流变压器的制造难度；③换流变压器的运行维护条件较差；④换流变压器的备用相更换不方便。几种布置方式的技术经济性能交流滤波器的接入系统方式(1)滤波器大组直接接在换流站交流母线上(或接入串中)。通常滤波器大组是由几个滤波器分组接在一个滤波器小母线上而形成。(2)滤波器大组直接T接在换流变压器的进线回路上。(3)滤波器分组直接接在换流站交流母线上(或接入串中)。(4)滤波器分组直接接在换流变压器单独的绕组上。交流滤波器接入系统方式的特点5.直流开关场的接线直流开关场的设备主要包括：平波电抗器、直流滤波器(部分工程不装直流滤波器)、直流测量装置(

6、PT、CT)、避雷器、冲击电容器、耦合电容器、开关设备及母线和绝缘子等。双极直流工程，直流开关场的接线通常要适应双极运行、单极大地回线方式和单极金属回线方式运行以及双导线并联大地回线方式等多种运行方式之间的转换，因此需要在中性线上装设相应的转换开关以便实现各种接线方式的转换。2.直流输电的主要特点（1）直流系统功率可控，调节速度快，便于采取措施，有利于互联交流系统稳定。（2）直流输电线路本身不存在稳定和集肤效应问题，有利于长距离和电缆送电。（3）直流系统使两端交流电网异步连接，可以防止电网事故扩大，便于实施快速停运解列。（4）直流系统会在交直流两侧产生特征谐波；不采用双极平衡方式和单极金属

7、回线时，接地极电流增大会对接地极和附近金属管线产生腐蚀，造成邻近中性线接地的交流变压器直流偏磁。二、直流输电系统的运行方式基本运行方式双极全压定功率平衡方式（1）双极运行功率可以根据调度计划运行在最小功率和额定功率之间。（2）调度需要考虑直流输送功率的最大变化对交流系统的影响。2、双极平衡运行方式1）双极降压：由于气候等原因威胁两端换流站设备和直流线路绝缘时，所采用的运行方式。此时，直流电流最大值被限制在额定电流，最大允