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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 直流電輸電變壓是怎么變的,？ [打印本頁(yè)]

作者: 天涯0行者 時(shí)間: 2012-12-27 10:17
標(biāo)題: 直流電輸電變壓是怎么變的？
直流輸電變壓不是打火器火花塞之類的變壓跟交流一樣的變壓
請(qǐng)問(wèn)是將直流轉(zhuǎn)化成交流變壓之后再轉(zhuǎn)化成直流嗎,？

作者: 東海fyh126 時(shí)間: 2012-12-27 10:41
超高壓輸電http://power.vogel.com.cn/paper_view.html?id=3213

作者: 東海fyh126 時(shí)間: 2012-12-27 11:57
標(biāo)題: 轉(zhuǎn)來(lái)的,，，,，,，21ic
直流輸電技術(shù)

一直以來(lái)，直流輸電的發(fā)展與換流技術(shù)（特別是高電壓,、大功率換流設(shè)備）的發(fā)展有密切的關(guān)系,。但是近年來(lái)，除了有電力電子技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)外,，由于大量直流工程的投入運(yùn)行,，直流輸電的控制、保護(hù),、故障,、可靠性等多種問(wèn)題也越發(fā)顯得重要。因此多種新技術(shù)的綜合應(yīng)用使得直流輸電技術(shù)有了新進(jìn)展,。
1.光直接觸發(fā)晶閘管
晶閘管觸發(fā)技術(shù)是直流輸電的關(guān)鍵技術(shù)之一,，采用光觸發(fā)晶閘管，可以省去用于再次進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的觸發(fā)電路板,。但需要將相應(yīng)的保護(hù)或測(cè)量電路集成在晶閘管上,，因此技術(shù)復(fù)雜，工藝要求嚴(yán)格,。13本1992年投運(yùn)的新直流擴(kuò)建工程,、1993年投運(yùn)的北本線直流擴(kuò)建工程、1999年投入的東清水變頻站(±125 kV,，2400A,，300MW)及2000年投運(yùn)的紀(jì)伊海峽直流電纜及架空線系統(tǒng)共5個(gè)工程全部采用光直接觸發(fā)晶閘管，標(biāo)志著直流輸電新時(shí)期的開始,。

2.接地極引線故障測(cè)量裝置
直流輸電的接地極引線的運(yùn)行電壓很低,，換流站采用傳統(tǒng)的電流、電壓測(cè)量方法，難以檢測(cè)到靠近接地極的對(duì)地短路故障,。為了檢測(cè)接地極引線故障,，近年來(lái)開發(fā)出脈沖回聲、阻抗等接地及引線測(cè)量裝置,。其基本原理是,，在換流站接地極的兩根引線之間加低壓高頻脈沖，通過(guò)接收這些脈沖的回波,，計(jì)算接地引線的阻抗,。當(dāng)引線任何地點(diǎn)發(fā)生對(duì)地短路時(shí)，其阻抗的變化將反映到測(cè)量裝置中,，從而判定是否發(fā)生故障,，并能判斷故障地點(diǎn)。

3.實(shí)時(shí)多處理器控制保護(hù)系統(tǒng)
隨著電子信息技術(shù)的高迷發(fā)展,，處理器的計(jì)算速度越來(lái)越快,，存儲(chǔ)空間越來(lái)越大，并行運(yùn)行的處理器越來(lái)越多�,，F(xiàn)在微處理器技術(shù)遍布直流系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備的控制和保護(hù),，包括：極控(或閥控)、站控(交流場(chǎng)／直流場(chǎng)),、直流系統(tǒng)保護(hù),、換流變壓器控制保護(hù)、交／直流濾波器控制保護(hù),、換流器冷卻系統(tǒng)控制保護(hù),、站用電系統(tǒng)控制保護(hù)等。

4.全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)
直流輸電系統(tǒng)中,，為了便于事故分析處理,，需要對(duì)分布在換流站內(nèi)的各個(gè)控制保護(hù)系統(tǒng)、兩端換流站設(shè)備的測(cè)量時(shí)間進(jìn)行同步,，以便精確測(cè)量直流線路的故障地點(diǎn),。以往的直流輸電系統(tǒng)各種設(shè)備之間及兩站之間沒(méi)有統(tǒng)一的時(shí)間參考，暫態(tài)故障記錄與事件記錄不同步,，不能示出直流線路故障的正確位置,，給檢修和維護(hù)帶來(lái)極大不便。采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS),，可使各種設(shè)備時(shí)間的誤差小于lms,。直流線路故障定位可以精確到300m,。

5. 輕型直流輸電
輕型高壓直流輸電是ABB公司發(fā)展的一項(xiàng)全新的輸電技術(shù),，尤其適用于小型的發(fā)電和輸電應(yīng)用，它將高壓直流輸電的經(jīng)濟(jì)應(yīng)用功率范圍降低到幾十兆瓦.該系統(tǒng)由放在兩個(gè)或兩個(gè)以上的輸電終端上的終端換流站及它們之間的聯(lián)接組成。雖然傳統(tǒng)的直流架空線可以作為聯(lián)接,但如果我們應(yīng)用地下電纜來(lái)聯(lián)接兩個(gè)變電站,整個(gè)系統(tǒng)將能最多地獲益,。在很多場(chǎng)合,，評(píng)估下來(lái)的電纜成本低于架空線的成本，而且在一個(gè)輕型高壓直流輸電系統(tǒng)中,，使用電纜所需的環(huán)境等方面的許可還更容易獲得,。比起交流輸電和本地發(fā)電，輕型高壓直流輸電系統(tǒng)不僅具有成本優(yōu)勢(shì),，它對(duì)提高交流電網(wǎng)供電品質(zhì)也提供了新的可能.自1997年提出輕型高壓直流輸電,，數(shù)個(gè)輸電線路已投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，其中最高容量已達(dá)330MW,。更多的正在建設(shè)中,。

5.1 輕型直流輸電與傳統(tǒng)直流輸電的區(qū)別
(1)功率范圍
傳統(tǒng)直流輸電的顯著特點(diǎn)就是傳輸功率范圍大，一般都在250MW以上,。然而輕型直流,，其功率可以與發(fā)電機(jī)組相配合，從幾十MW大到目前的約350MW左右,，并以最高為±150 kV的直流電壓傳輸,。
(2)模塊化
輕型直流基于一種模塊的概念，使得換流站的大小有一系列的標(biāo)準(zhǔn)組成,。大多數(shù)設(shè)備可在工廠里封裝成模塊,。而傳統(tǒng)直流通常需要根據(jù)特定的應(yīng)用情況來(lái)定制換流設(shè)備。
(3)直流電路
輕型直流是雙極的,，直流回路沒(méi)有與大地相聯(lián),，因此需要兩條導(dǎo)線（或線纜）。
(4)換流站
輕型直流在換流站中與傳統(tǒng)直流有很大不同,。前者對(duì)應(yīng)晶閘管,，后者一般對(duì)應(yīng)IGBT。傳統(tǒng)直流通過(guò)換流變壓器連接交流電網(wǎng),，而輕型直流是串聯(lián)電抗器加變壓器,。在濾波和無(wú)功補(bǔ)償方面，傳統(tǒng)直流有無(wú)功有50%左右在濾波器中,，且要并聯(lián)電容,。而輕型直流僅需要小型的濾波器。傳統(tǒng)直流以平波電抗器和直流濾波器來(lái)平伏電流,，而輕型直流可采用直流電容器,。此外，傳統(tǒng)直流需要有換流站站間控制與通訊功能,，而輕型直流則可不需要,。
(5)對(duì)交流系統(tǒng)的依賴性
輕型直流不需要依靠交流系統(tǒng)的能力來(lái)維持電壓和頻率穩(wěn)定,。與傳統(tǒng)直流所不同，短路容量顯得并不重要,。輕型直流可以向缺乏同步機(jī)的電網(wǎng)饋送負(fù)荷,。
(6)可以象SVC（靜止無(wú)功補(bǔ)償器）工作
傳統(tǒng)的直流輸電終端點(diǎn)可以通過(guò)投切濾波器和并聯(lián)電容器組或改變觸發(fā)角來(lái)控制無(wú)功與電壓。但是這顯然需要額外的設(shè)備,，從而增加投資,。輕型直流可以快速改變相角和幅值，這樣使得同時(shí)獨(dú)立控制有功和無(wú)功成為可能,。

5.2 輕型直流的典型實(shí)現(xiàn)：
它通過(guò)VSC（電壓源變換器）來(lái)實(shí)現(xiàn),，通常采用兩電平6脈動(dòng)型，每個(gè)橋臂都由多個(gè)IGBT或GTO串聯(lián)而成,。直流側(cè)電容器的作用是為逆變器提供電壓支撐,、緩沖橋臂關(guān)斷時(shí)的沖擊電流、減小直流側(cè)諧波,；換流電抗器是VSC與交流側(cè)能量交換的紐帶同也起到濾波的作用,；交流濾波器作用是濾去交流側(cè)諧波。
在輕型直流中,，VSC通常采用正弦脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù),，SPWM的基本原理是：用給定的正弦波與三角載波比較，來(lái)決定每個(gè)橋臂的開通關(guān)斷時(shí)刻,。當(dāng)直流側(cè)電壓恒定時(shí),，SPWM的調(diào)制度(正弦給定信號(hào)與三角載波幅值之比，在0—1的范圍內(nèi))決定VSC輸出電壓的幅值,；正弦給定信號(hào)的頻率與相位決定VSC輸出電壓的頻率與相位,。VSC吸收有功功率和無(wú)功功率分別取決于VSC輸出電壓的相位和幅值，所以,，通過(guò)控制SPWM給定正弦信號(hào)的相位就可以控制有功功率的大小及輸送方向,，通過(guò)控制SPWM的調(diào)制度就可以控制無(wú)功功率的大小及性質(zhì)(容性或感性)，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)有功功率,、無(wú)功功率同時(shí)且相互獨(dú)立的調(diào)節(jié),。

5.3 輕型直流輸電技術(shù)特點(diǎn)
(1) VSC電流能夠自關(guān)斷，可以工作在無(wú)源逆變方式,，不需要外加的換相電壓,。克服了傳統(tǒng)HVDC受端必須是有源網(wǎng)絡(luò)的根本缺陷,，使利用HVDC為遠(yuǎn)距離的孤立負(fù)荷送電成為可能,。
(2) 正常運(yùn)行時(shí)VSC可以同時(shí)且相互獨(dú)立控制有功功率、無(wú)功功率,，控制更加靈活方便,。
(3) VSC不僅不需要交流側(cè)提供無(wú)功功率而且能夠起到STATCOM的作用,，即動(dòng)態(tài)補(bǔ)償交流母線的無(wú)功功率，穩(wěn)定交流母線電壓,。這意味著故障時(shí),，如VSC容量允許,，那么HVDC Lisht系統(tǒng)既可向故障系統(tǒng)提供有功功率的緊急支援又可提供無(wú)功功率緊急支援,，從而提高系統(tǒng)功角電壓的穩(wěn)定性。
(4) 潮流反轉(zhuǎn)時(shí)直流電流方向反轉(zhuǎn)而直流電壓極性不變,，與傳統(tǒng)HVDC恰好相反,。這個(gè)特點(diǎn)有利于構(gòu)成既能方便地控制潮流又有較高可靠性的并聯(lián)多端直流系統(tǒng)。
(5) 由于VSC交流倒電流可以被控制,，所以不會(huì)增加系統(tǒng)的短路功率,。這意味著增加新的輕型直流輸電線路后，交流系統(tǒng)的保護(hù)整定基本不需改變,。
(6) VSC通常采用SPWM技術(shù),，開關(guān)頻率相對(duì)較高，經(jīng)過(guò)低通濾波后就可得到所需交流電壓,，可以不用變壓器,，所需濾波裝置容量也大大減小.
(7) 但I(xiàn)GBT損耗大，不利于大型直流工程的采用,。今后集成門極換相晶閘管（IGCT）和碳化硅等新型半導(dǎo)體器件的開發(fā),，給直流輸電技術(shù)的發(fā)展
將創(chuàng)造更好的條件。

同時(shí),，***電力研究所正在研制以GTO為功率器件,、9脈沖PWM控制的300MW VSC，并稱之為高性能自換相交直流換流器,，該項(xiàng)研究的目的是用于將來(lái)的直流輸電,，目前，GTO的串聯(lián)均壓等技術(shù)難題已試驗(yàn)成功,。

輕型直流潛在的用途包括遠(yuǎn)距離無(wú)源網(wǎng)絡(luò)送電,、發(fā)電廠的連接及用來(lái)構(gòu)成大城市內(nèi)多端直流輸電系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的交流配電網(wǎng)等。目前,，由于器件容量及其串聯(lián)技術(shù)限制,，輕型直流可達(dá)到的容量有限，還不能取代傳統(tǒng)HVDC用于大功率直流輸電,。以GTO為功率器件的大容量VSC一旦研制成功將較大幅度提高輕型輸電容量,。

6.直流輸電系統(tǒng)可靠性技術(shù)
在分析直流輸電系統(tǒng)設(shè)備可靠性指標(biāo)時(shí)，通常按以下幾種故障的原因分析,，即交流設(shè)備及其輔助設(shè)備,、換流閥及其冷卻系統(tǒng),、換流站控制保護(hù)和通信設(shè)備、直流一次設(shè)備,、直流線路或電纜,，以及其它原因，如人為的或不明的原因,。
直流系統(tǒng)可靠性的分析方法通常包括對(duì)世界已投運(yùn)的直流工程進(jìn)行可靠性指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)及原因分析,；對(duì)影響可靠性的主要因素進(jìn)行敏感性分析；建立直流系統(tǒng)可靠性計(jì)算的數(shù)學(xué)模型,，并對(duì)相關(guān)的計(jì)算條件和參數(shù)進(jìn)行收集和假設(shè),，然后按照有關(guān)的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算分析；對(duì)可靠性的等效經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估,；最后提出工程可靠性的指標(biāo)要求,，主要是單極和雙極的年強(qiáng)迫停運(yùn)次數(shù)和系統(tǒng)的可用率，并按此提出相關(guān)的設(shè)計(jì),、制造,、建設(shè)、運(yùn)行和檢修要求,。直流可靠性的計(jì)算方法通常是建立描述系統(tǒng)可靠性的數(shù)學(xué)模型,，根據(jù)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移關(guān)系列出狀態(tài)概率的狀態(tài)方程進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，如馬爾可夫過(guò)程研究方法,，這是一種數(shù)學(xué)解析方法,。另一種是模擬法，它是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字仿真模擬,，然后采用統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方法進(jìn)行分析,，如蒙特卡洛模擬法。在直流輸電系統(tǒng)中,，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn),，對(duì)直流系統(tǒng)可靠性分析中最敏感的故障因素是交流系統(tǒng)故障、換流變壓器故障,、換流站控制保護(hù)系統(tǒng)和換流閥及其輔助設(shè)備,，其中又以電纜、換流變壓器和換流閥的返修時(shí)間最長(zhǎng),，影響系統(tǒng)可用率為最嚴(yán)重,。對(duì)各設(shè)備元件的可靠性分析中，主要考慮的因素為設(shè)備的故障率,、備品備件的數(shù)量,、設(shè)備的維修周期和故障后修理和運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間，以及各子系統(tǒng)是否雙重化和自動(dòng)切換等,。直流系統(tǒng)可靠性的經(jīng)濟(jì)評(píng)估主要涉及到：在強(qiáng)迫停運(yùn)期間,，要有補(bǔ)償?shù)乃碗娙萘�,，可能需要增加系統(tǒng)的備用容量以避免直流系統(tǒng)的停運(yùn)給用戶用電帶來(lái)過(guò)大的影響，這種臨時(shí)的容量往往價(jià)格較高,。此外,，就是故障的修復(fù)費(fèi)用。由于直流系統(tǒng)通常配有完全獨(dú)立的雙重化快速極控制保護(hù)系統(tǒng),、根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)的雙極或單極過(guò)負(fù)荷能力,，以及可降壓運(yùn)行的性能，這些特點(diǎn)或使直流輸電系統(tǒng)的雙極和單極停運(yùn)率大大減少,；或使得當(dāng)一極停運(yùn)時(shí)不僅不影響另一極的運(yùn)行,，另一極還可采用過(guò)負(fù)荷運(yùn)行方式,；或者線路絕緣水平降低時(shí)還可降壓運(yùn)行,；這些都將使故障時(shí)發(fā)生的輸送容量的變化減至最小，而系統(tǒng)的可靠性和可用率大大提高,。

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