云广±800 kV直流输电系统串联双阀组换流
变分接开关125℃闭锁调整分析及处理
陈灿旭
（中国南方电网超高压输电公司广州局，广东广州 510663）
摘要：总结分析了云广±800 kV直流输电工程中换流变分接开关125℃闭锁调整的原因，对其存在的风险进行深入剖析，最后提出有效的处理措施，降低云广特高压直流输电系统闭锁的风险。
关键词：特高压直流工程；换流变分接开关；闭锁调整；
1引言
云广特高压直流系统是世界范围内第一个±800kV特高压直流输电系统，每极采用双12脉动阀组串联运行的结构形式[1][2]，每个阀组都由阀组控制系统独立控制，双阀组由极控系统协调控制，当双阀组均处于解锁状态时，双阀组的运行工况基本相同，阀组两端的直流电压也基本相同。但当其中一个阀组的换流变分接开关控制故障时，原有的平衡运行工况就会被打破，若故障一直持续，就会加剧双阀组间的不平衡，严重时引起阀组跳闸。自2009年底投运以来，多次出现分接开关异常情况，较常见且风险较大的是分接开关125℃闭锁调整，本文首先介绍云广特高压直流输电系统换流变分接开关的工作过程，接着对换流变分接开关125℃闭锁调整功能回路进行详细分析，然后对其存在的风险进行深入剖析，最后提出有效处理措施，以降低云广特高压直流输电系统闭锁风险。
2真空分接开关结构及工作过程
云广直流输电系统换流变电气上均为单相双绕组换流变，而高端HY换流变为三主柱两旁轭的铁芯绕组结构，其网侧有三个并联的分绕组，而其他换流变是两柱两旁轭的铁芯绕组结构，相应网侧有两个并联分绕组。相应的，穗东站使用MR公司两种参数相似的真空分接开关，其包含若干熄弧用的主触头真空泡，相比依靠油来灭弧的油浸式分接开关，真空分接开关的维护量更少，灭弧性能更优，而且不会引起油的碳化。
真空分接开关结构主要包括电动机构、分接选择器和切换开关三部分。电动机构主要是由传动机构、控制结构和电气控制设备、箱体等组成。分接选择器是能承载电流，但不接通和开断电流的装置，它由级进选择器、触头系统和转换选择器组成。真空分接开关与油浸式分接开关最大的不同就在切换开关的结构上，图1为从HY高端换流变分接开关油室内部取出来的切换开关实物图。
图1 HY高端换流变分接开关切换开关实物图
图2中切换开关tap n连着分接选择器中单数组的某个奇数档位，tap n+1连着分接选择器中双数组的某个档位偶数档位，MC为主回路触点，MSV、TTV为切换回路的切换触头，MSV、TTV实际上就是用来熄弧的两个真空泡。TTF和MTF为切换回路的转换开关。
假定分接选择器的转换选择器触点位置不变，且分接头档位编号与分接选择器触头组标号一致，分接头档位要从一个奇数档位N上升到一个偶数档位N+1，其切换的初始状态是：分接选择器单数触头组在N档，分接选择器偶数触头组在N+1档，切换开关tap n对应的主回路导通，转换回路（MTF、MSV）和转换回路（TTF、TTV）均连接tap n并导通，如图2。其动作步骤是：分接选择器偶数触头组转至N+1标号；
tap n 主回路上主触点MC断开，tap n 经MTF、MSV形成回路，分接头档位没有改变，如图3；
MSV断开，熄弧，接着MTF转连tap n+1，tap n 经TTF、TTV形成回路，分接头档位没有改变，如图4；
MSV合上，分接头N+1和N形成了一个回路，产生一个环流Ic，其中tap n+1与tap n 的电位差差约为3.7kV，此时过渡电阻会流过一个较大的电流，而分接头档位在不定义状态，如图5；
TTV断开，熄弧，环流消失，tap n+1 经MTF、MSV形成回路，分接头档位转至N+1档，如图6；
TTF转连tap n+1，TTV合上，tap n+1回路主触点MC合上，主回路导通，档位切换完毕，如图7。
3换流变分接开关125℃闭锁调整功能回路分析
云广直流输电工程采用了真空有载调压开关，其具有绝缘强度要求高、熄弧时间短等优点，由于在换流变压器有载分接开关运行试验过程中，部分换流变分接开关发生过闪络放电，油室破裂，分接开关传动移位的异常情况，厂家采取加装温控装置等一系列措施后，解决了上述异常情况。如图8所示，温控装置由装设于分接开关油室的温度传感器（PT100）测量分接开关的油温，再将测得的温度送至B7温度控制器，B7温度控制器除了能显示分接开关的温度，还能判断分接开关的温度有没达到告警值和闭锁值。当油温达到115℃时，B7使得K16励磁，通过换流变接口
屏上传分接开关115℃告警信号到组控系统。当油温达到125℃时，B7使得K17励磁，一方面也上传换流变分接开关125℃闭锁信号，另一方面它可以直接作用于分接开关控制电源，中断该台换流变的调档过程。
图2 图3 图4
图5 图6 图7
图8 分接开关温度控制原理图
组控系统在从现场总线接收到换流变分接开关125℃闭锁信号后，会判断该台换流变分接开
关“Ready”不成立，继而判断该阀组六台换流变分接开关都“Ready”不成立，从而闭锁组控系统发出升档或降档的命令。也就是说，若一个阀组的某台换流变发出125℃闭锁的信号，是可以闭锁组控系统发出档位调整的命令的，如果是在发出调整命令后发出125℃闭锁的信号，那么就不会影响该阀组其它相换流变的调档，这样就会出现档位失步的故障。2011年8月13日，穗东换流站就曾出现此情况，当时极2高端阀组发出分接开关由2档调整至3档的命令后，极2高端换流变角接A相发分接开关125℃闭锁的信号，接着发极2高端换流变分接开关档位不同步的信号，现场检查发现极2高端换流变其它各相已调整至3档，而极2高端换流变角接A相依然停留在2档。
4换流变分接开关125℃闭锁调整风险分析
±800kV云广特高压直流系统采用双阀组串联的结构形式，每个阀组都由阀组控制系统独立控制，双阀组由极控系统协调控制。当其中一个阀组的换流变分接开关控制故障时，原有的平衡运行工况就会被打破，若故障一直持续，就会加剧双阀组间直流电压的不平衡，严重时引起直流过电压保护（59/37DC）动作，导致阀组跳闸。具体有以下两种情况：如果在阀组发出调整分接开关档位的命令后发出125℃闭锁调整，将造成本阀组分接开关失步，为防止该阀组换流变分接开关的进一步失步，失步信号会阻止分接开关的进一步操作，此时自动调整和远方手动调整的命令都被闭锁，自动和手动控制模式的转换也会被闭锁，若该故障延续下去，将导致极内双阀组电压不平衡，有可能导致过压保护动作；如果是在调整前出现125℃闭锁调整故障，将造成整个阀组分接开关没调整，导致极内双阀组不平衡，也有可能导致过压保护动作。因此研究恰当的处理方法，对确保云广直流乃至整个南网系统稳定运行具有重要作用。
5处理换流变分接开关125℃闭锁调整功能的有效措施
云广直流输电系统作为南方电网西电东送主通道，其运行状况关系到整个南方电网系统能否安全稳定运行，对于运行过程中出现的分接开关闭锁调整的故障且调度部门不允许立刻紧急停运直流系统的问题，需要运行人员现场紧急处理，首先应向调度部门申请暂停直流系统功率调整，再视情况对故障进行处理。
对于分接头调整闭锁信号瞬时复归的且出现失步现象时，应该是油温传感器（PT100）扰动引起的，可以尝试将出现故障的换流变分接开关控制地点切换至“就地”后，手动将其调整到跟其它相相同档位，判断信号是否复归，再视情况进行功率调整。对于此种情况，应该更换工作状态稳定的油温传感器（PT100）。
对于分接头调整闭锁信号未能复归且出现失步现象时，处理方法归纳起来有以下三种：
一是将出现分接开关故障的阀组所在极的换流变有载分接开关调整至相同档位后，一般通过手动将其他非故障相有载分接开关调整至与故障开关同一档位，再断开分接开关控制电源，继续调整直流功率；
二是仅将出现分接开关故障的阀组有载分接开关固定，此时也是通过手动将其他非故障相有载分接开关调整至与故障开关同一档位，再断开分接开关控制电源，然后继续调整直流功率。
三是在方法一的基础上，再将出现故障的分接开关所在极设为定电流模式，非故障极仍为定功率模式，继续调整功率，此时将通过调整非故障极的传输功率来调整整个系统直流系统的功率。
对于以上三种处理方法，存在以下利弊：
不管是固定一个阀组分接开关档位还是固定同极双阀组分接开关档位，前两种方法对于直流功率的继续调整都是存在风险的。当任一阀组因分接开关无法调整，继续调整功率时，都会进入定γ角控制模式[3]，其调整功率的范围是有限的，具体功率调整范围有待仿真实验验证；
对于思路一，将双阀组分接开关档位固定后，该极双阀组进入定γ角控制模式，这样可以避免因双阀组直流电压不平衡导致过电压保护动作；
对于思路二，仅固定该极出现分接开关故障阀组的分接开关档位，该极另一阀组分接开关档位可以正常调整，但因与该极分接开关故障阀组档位不同将导致同极双阀组直流电压不平衡，有过电压保护动作的风险。云广直流输电工程调试过程中曾出现过类似情况；
对于方法三，虽然没有过电压保护动作的风险，但是存在入地电流较大问题，且调整功率范围也有待考证，其可行性有待考证。
参考文献
[1] 袁清云.特高压直流输电技术现状及在国的应用前景[J].2005,29（14）.
[2] 陈潜,张尧,钟庆,等.±800 kV特高压直流输电系统运行方式的仿真研究[J].继电器,2007,35（16）.
[3]浙江大学直流输电科研组.直流输电[M].北京：水利电力出版社,1985.
作者简介：
陈灿旭（1983），男，广东人，工程师，工学硕士，从事特高压直流输电系统运行维护（e-mail）chencanxu@https://www.doczj.com/doc/73665797.html,.
特高压直流输电中换流阀施工技术研究李昊 发表时间：2019-11-21T11:17:19.017Z 来源：《电力设备》2019年第14期作者：李昊1 樊功帅2 李为成3 [导读] 摘要：特高压直流输电技能是指利用直流电压进行输电的技能。 （许继集团许继柔性输电分公司河南省许昌市 461000） 摘要：特高压直流输电技能是指利用直流电压进行输电的技能。直流输电作为特高压输电的一种方法，是处理高压、大容量、远距离输电和网络互联等问题的重要手段。遵循需求扩张电力系统和电力电子技能的开展，特高压直流输电技能越来越成熟，变频器站作为特高压直流输电的龙头，特别是高可靠性要求，特别是在阀中心元素，不能算人民币部分组装，复杂的结构和装置难度高。 关键词：特高压直流输电；换流阀；施工技术；研究 1特高压直流输电 1.1特高压直流输电性能特点 特高压直流输电原理如下：发电体系宣布通讯电力后，提高了电压后，在发送端矫正通讯电力转换器为高压直流电，然后将高压直流发送到接纳端经过直流输电线路，然后接纳端回转直流到交流电力转换器，最后发送的权利在发送端电网。与通讯传输比较，直流传输技术具有线路成本低、传输容量大、传输距离长、控制灵敏、节省传输走廊占地面积等特色。因此，特高压直流输电技术是我国电力长距离大规模输电的必然选择。 1.2主接线方式 中国±800kV特高压直流输电变流阀采用双12脉冲阀串联结构，如图1所示。其电压组合包括±400kV+±400kV、±500kV+±300kV、 +600kV+±200kV3三种方式。一般选用±400kV+±400kV组合（如上海庙至山东临沂换流站）。双12脉冲阀的主接线应按操作要求配置旁路开关，根据操作条件切换操作方式。双12脉冲阀可在全电压、单极全电压、单极半电压运行。 图1 双12脉冲阀组串联结构 2换流阀施工技术研究 2.1换流阀的工作原理 换流阀是特高压直流输电中完成整流和逆变功用的重要设备。它是特高压直流输电体系的要害部件。它的运转与整个特高压直流体系的平稳运转密切相关。换流阀安装在室内，具有空气绝缘和水冷却功用。阀门类型包括水银阀、晶闸管阀和IGBT阀。为了满意电力运送的需求，变电站多采用可控硅阀。换向器阀由可控硅、可控硅操控单元、阻尼电容、饱和电抗器、阻尼电阻、电压均衡电容、电压均衡电阻等部件组成。晶闸管是换流阀的核心元件，换流阀的流量取决于晶闸管的质量。经过串联多个晶闸管元件，可以获得所需的体系电压。有单阀、双阀、四阀，两个单阀可构成一个双阀，两个双阀可构成一个四阀。单桥整流是换向阀的核心原理，换向效果是经过晶闸管、电抗器、阻尼电阻等元件的组合来完成的。原理如图2所示。 换流阀单导通时，传导有两种情况，一种是正向电压，一种是触发电流。换向阀封闭要求电流降为零，即便电压降为零，只要电流，
柔性直流换流阀在线监测技术研究 发表时间：2018-08-17T10:05:46.513Z 来源：《电力设备》2018年第14期作者：卓智伟[导读] 摘要：柔性直流输电是继交流输电、常规直流输电之后的新一代输电技术。换流阀是柔性直流换流站中的核心设备。换流阀设备一旦出现故障，不仅会导致直流输电的停运，甚至引发重大的安全事故。本文针对厦门柔性直流换流站的换流阀讨论了针对子模块的在线监测技术。 （福建省电力有限公司检修分公司福建厦门 361000）摘要：柔性直流输电是继交流输电、常规直流输电之后的新一代输电技术。换流阀是柔性直流换流站中的核心设备。换流阀设备一旦出现故障，不仅会导致直流输电的停运，甚至引发重大的安全事故。本文针对厦门柔性直流换流站的换流阀讨论了针对子模块的在线监测技术。 引言 柔性直流输电是继交流输电、常规直流输电之后的新一代输电技术，在控制传输电能的同时可独立调节无功功率。柔性直流输电不存在换相失败问题，无需配置滤波及无功补偿设备，易于构建多端直流网络，具备黑启动能力。可以解决目前交直流输电面临的诸多技术瓶颈，可以改善风电接入性能，大大提高低电压穿越能力和系统稳定性，是远距离海上风电并网的唯一技术手段。该技术的出现，为新能源发电并网、大型城市中心负荷供电、孤岛供电、多端直流联网提供了一个崭新的解决方案，是构建智能电网的重要技术手段。换流阀是柔性直流换流站中的核心设备。换流阀设备一旦出现故障，不仅会导致直流输电的停运，甚至引发重大的安全事故。引发换流阀设备出现故障有很多原因，在线监测技术能够及时发现并排除设备的安全隐患。因此，开展柔性直流输电换流阀在线监测技术研究，能够大大提高换流阀运行的安全可靠性，降低各种安全事故的风险。电力电子器件的结温严重影响着其工作可靠性，结温过高与结温波动过大都会对电力电子器件的性能造成影响，因此，获取电力电子器件的结温对其优化设计、可靠性分析、寿命预测等具有重要作用。对于金属化薄膜电容器，随着电容器的老化，容值会逐渐的衰减，造成子模块电压波动变大，甚至影响系统稳定运行。因此必须对电容进行容值的监测。 1、IGBT结温监测技术 1.1光纤测温原理 光纤光栅是利用掺有锗离子的光纤纤芯材料的光敏性，通过紫外激光将入射光的相干光场曝光到光纤的纤芯之中，使原本沿光纤纤芯轴向均匀分布的折射率发生永久性的周期性变化，此形成的一种光学结构被称为光纤光栅。光纤光栅具有高的反射特性、选频特性和色散特性，波长移动响应快，线性输出动态范围宽，能够实现被测参量的绝对测量，不受发光强度影响，对于背景光干扰不敏感、小巧紧凑、易于埋入材料内部，并能直接与光纤系统耦合。光纤光栅的反射波长与光栅周期及纤芯有效折射率有关，由于光纤Bragg 光栅（FBG）对外界环境敏感，当光纤光栅外部环境温度发生变化时，会产生热光效应和热膨胀效应，分别影响光纤光栅纤芯的有效折射率和栅格常数，导致FBG 的反射波长发生偏移，通过对反射波长偏移量的测定，可以间接测量外界物理量的变化。因此，基于光纤光栅的传感过程是通过外界参量对光纤光栅反射波长的调制来获得传感信息。下图是光纤光栅的工作原理图。 因此IGBT结温可使用光纤测温法测出。 1.2 IGBT 参数法测温原理 IGBT本质上是一个由MOSFET驱动的BJT管，因此结构与MOSFET十分相似，差别仅在于它是P+衬底，而MOSFET是N+衬底。 IGBT的饱和压降为在门极电压驱动下IGBT工作于饱和区时，IGBT集电极（C）与发射极（E）之间的电压。由IGBT的内部结构可知，IGBT的正向饱和压降由两部分组成，即二极管压降和MOS沟道压降。二极管的压降呈现负温度系数的电阻特性，而MOS沟道电阻随温度的升高而增大，因此沟道压降随温度的升高而升高。这使得IGBT的正向压降在不同的正向电流下呈现不同的温度特性。当电流较小时，沟道压降影响较小，IGBT的正向伏安特性与二极管相似，具有负温度系数，而当电流较大时，沟道压降起主要作用，IGBT的正向压降具有正温度系数。 实验测量结果证实在热稳态和热瞬态过程中，IGBT的正向饱和压降与温度的关系只与芯片内部结构和集电极电流有关，与封装结构等无关。故IGBT结温也可由测量IGBT运行过程中的电压及电流参数推算得出。 2、电容监测原理 由于子模块电容容值C 满足式2.1：
ICS 中国南方电网有限责任公司企业标准 Q/CSG XXXXX—2015 柔性直流输电换流器技术规范 Technical specification of converters for high-voltage direct current (HVDC) transmission using voltage sourced converters (VSC) （征求意见稿） XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施 中国南方电网有限责任公司发布
目次 前言............................................................................... III 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 3.1 额定直流电流 rated direct current (1) 3.2最大直流电流maximum direct current (2) 3.3 短时过载（过负荷）直流电流short time overload direct current (2) 3.4 额定直流电压rated direct voltage (2) 3.5 额定直流功率rated direct power (2) 4 文字符号和缩略语 (2) 4.1 文字符号 (2) 4.2 缩略语 (2) 5 使用条件 (2) 5.1 一般使用条件的规定 (3) 5.2 特殊使用条件的规定 (3) 6 技术参数和性能要求 (3) 6.1 总则 (3) 6.2 换流器电气结构 (4) 6.3 阀设计 (5) 6.4 机械性能 (6) 6.5 电气性能 (7) 6.6 冗余度 (7) 6.7 阀损耗的确定 (8) 6.8 阀冷却系统 (8) 6.9 防火防爆设计 (8) 6.10 阀控制保护设计 (8) 7 试验 (9) 7.1 试验总则 (9) 7.2 型式试验 (9) 7.3 例行试验 (11) 7.4 长期老化试验 (11) 7.5 现场试验 (12) 8 其它要求 (12) 8.1 质量及使用寿命 (12) 8.2 尺寸和重量 (12) 8.3 铭牌 (12) 8.4 包装和运输 (12)
特高压直流输电换流阀短路保护原理及特性研究 摘要：随着特高压直流输电(UHVDC)技术的发展，直流输电已经成为了远距离大 容量输电的主要模式，直流输电已得到了越来越广泛的应用。在大电网时代，直 流输电不仅成为交流输电的一种有力补充，而且成为了电力系统中最具有重要经 济和技术意义的环节之一，成为了国内电力科研工作者研究的重要方向。换流器 是高压直流输电系统中最为关键、复杂且昂贵的元件，其故障形式和机理、保护 配置和原理与交流系统有着很大的不同。 关键词：特高压；直流输电；换流阀；短路保护；原理；分析 1导言 特高压直流输电系统以其更远的输送距离，更大的输送功率，更大区域的非 同步互联，更低的功率损耗，灵活的功率调节，更低的线路造价等优势而被越来 越多的应用在电力传输领域。特高压直流输电换流阀的本体，作为关键设备，其 运行稳定性、安全性、可靠性是通过设计、制造、安装、调试的全过程质量控制 才能得以实现的。特高压直流输电换流阀的安装过程，是换流阀从图纸和零部件 完成到实体阀的最后关键阶段，需要对整个安装过程中影响特高压换流阀性能的 关键节点进行合理控制，才能彻底保证特高压换流阀的优良品质，实现更好的长 期稳定运行。 2阀短路保护(VSCP)检测原理 为了保护换流阀免受由于换流变压器压器直流侧短路造成的过应力破坏，特 高压直流输电系统中均设置了阀短路保护;该保护主要通过测量换流变压器压器阀侧电流(IVY，IVD)和直流极母线电流(IDC1/2P)和中性线电流(IDC1/2N)，并计算出最大的换流变压器压器电流和最大的直流电流，正常运行时这2个值是平衡的。当 换流变压器压器阀侧电流幅值高于直流电流则可作为阀短路或其他相间短路的判据，在交流侧电流过大时，换流器被立即跳闸。 3特高压直流输电换流阀 特高压直流输电工程通常采用双极十二脉动换流器单元系统，电压等级在 ±800kV及以上，电流可以从4000A到最高6250A。该特高压双极直流输电系统包括2个完整的可独立输电的单极直流系统，即极1直流系统和极2直流系统。每 个完整的单极系统包含2个单极换流器单元，分别安装在整流换流站和逆变换流站。每个换流站内的单极换流器单元由2个12脉动阀组串联组成。一个阀厅仅 包含一个12脉动阀组。因此每个换流站共分四个独立阀厅，即极1高压阀厅、 极1低压阀厅、极2高压阀厅、极2低压阀厅。锡盟站换流阀设备由西安西电电 力系统有限公司自主制造，换流阀采用空气绝缘、水冷却的户内悬吊式双重阀结构。每个阀厅换流阀阀组由6个双重阀阀塔组成。根据电流流向不同，双重阀阀 塔分为2种结构，即电流上结构和电流下结构。阀侧星形接法的3相双重阀阀塔 是其中一种结构，阀侧三角形接法的3相双重阀阀塔是另一种结构。每个阀厅换 流阀阀组通过冷却水管、管母金具、光纤分别与换流阀冷却系统、换流变压器、 换流阀控制单元对应连接。在换流阀整体设计中，综合考虑了各种相关的复杂因素，如过电压与绝缘配合、阀电子电路单元抗电磁干扰、主回路电气件合理布局 和散热、换流阀的防火和抗震等要求、机械性能和电气性能要求、安装维护便捷 要求等，按特定装配工艺，将换流阀的各个组成部件通过标准化作业组装在一起，具有安装快捷，维护方便的特点，有效保证了换流阀和整个直流输电系统的稳定性、可靠性及安全性。
柔性直流输电 一、常规直流输电技术 1. 常规直流输电系统换流站的主要设备。常规直流输电系统换流站的主要设备一般包括：三相桥式电路、整流变压器、交流滤波器、直流平波电抗器和控制保护以及辅助系统(水冷系统、站用电系统)等。 2. 常规直流输电技术的优点。 1）直流输送容量大，输送的电压高，最高已达到800kV，输送的电流大，最大电流已达到4 500A；所用单个晶闸管的耐受电压高，电流大。 2）光触发晶闸管直流输电，抗干扰性好。大电网之间通过直流输电互联（背靠背方式），换流阀损耗较小，输电运行的稳定性和可靠性高。 3）常规直流输电技术可将环流器进行闭锁，以消除直流侧电流故障。 3. 常规直流电路技术的缺点。常规直流输电由于采用大功率晶闸管，主要有如下缺点。 1）只能工作在有源逆变状态，不能接入无源系统。 2）对交流系统的强度较为敏感，一旦交流系统发生干扰，容易换相失败。 3）无功消耗大。输出电压、输出电流谐波含量高，需要安装滤波装置来消除谐波。 二、柔性直流输电技术
1. 柔性直流输电系统换流站的主要设备。柔性直流输电系统换流站的主要设备一般包括：电压源换流器、相电抗器、联结变压器、交流滤波器和控制保护以及辅助系统(水冷系统、站用系统)等。 2. 柔性直流输电技术的优点。柔性直流输电是在常规直流输电的基础上发展起来的，因此传统的直流输电技术具有的优点，柔性输电大都具有。此外，柔性输电还具有一些自身的优点。 1）潮流反转方便快捷，现有交流系统的输电能力强，交流电网的功角稳定性高。保持电压恒定，可调节有功潮流；保持有功不变，可调节无功功率。 2）事故后可快速恢复供电和黑启动，可以向无源电网供电，受端系统可以是无源网络，不需要滤波器开关。功率变化时，滤波器不需要提供无功功率。 3）设计具有紧凑化、模块化的特点，易于移动、安装、调试和维护，易于扩展和实现多端直流输电等优点。 4）采用双极运行，不需要接地极，没有注入地下的电流。 3. 柔性直流输电技术的缺点。系统损耗大（开关损耗较大），不能控制直流侧故障时的故障电流。在直流侧发生故障的情况下，由于柔性直流输电系统中的换流器中存在不可控的二极管通路，因此柔性直流输电系统不能闭锁直流侧短路故障时的故障电流，在故障发生后只能通过断开交流侧断路器来切除故障。可以使用的最佳解决方式是通过使用直流电缆来提高系统的可靠性和可用率。 三、常规直流输电技术和柔性直流输电技术的对比
±800kV/5000A自主化换流阀性能分析 马元社，李侠，刘宁，娄彦涛，张雷 （西安西电电力系统有限公司，陕西省西安市 710075） 摘要：文中介绍了西电电力系统公司(XDPS)自主研制的±800kV/5000A换流阀主要参数。从换流阀的电压耐受能力、电流耐受能力和大角度运行能力详细分析了自主设计换流阀的主要性能。在国家高压电器检测检验中心通过的型式试验验证了所设计换流阀性能可靠，满足实际工程应用。 关键词：特高压直流；换流阀；电压应力；电流应力 1引言 特高压直流输电具有输送距离远、输送容量大、损耗低的优势,是实现我国能源资源优化配置的重要途径之一[1]。目前我国已经建成的特高压±800kV直流工程有云南-广东和向家坝-上海直流工程，在建的有锦屏-苏南直流工程，已经开始招标的有哈密-郑州直流工程，十二五期间我国还将有数条特高压直流工程开始建设，其社会经济效益显著。随着我国特高压直流工程技术的不断发展以及我国社会经济发展的需要，自主研制±800kV特高压直流输电工程换流阀对于我国打破国外技术垄断，提升我国特高压直流工程国产化水平具有重要意义。 2011年11月西安西电电力系统有限公司设计具有自主知识产权的特高压±800kV/5000A换流阀研制成功，在国家高压电器检测检验中心通过了全部型式试验，并于2012年1月通过了国家能源局组织的国家级鉴定，技术指标达到国际先进水平。文中对西安西电电力系统有限公司研制的±800kV/5000A换流阀进行了介绍，重点对换流阀的性能进行了分析。 2±800kV/5000A换流阀设计参数 (1)环境条件 表1 阀厅内使用条件 名称参数 全封闭户内，微正压，带通风和空调 长期运行温度范围＋10～＋50℃ 最高温度＋60 ℃ 最低温度＋5 ℃ 长期运行湿度50%RH 最大湿度60%RH 地面水平加速度0.2 g 海拔高度不超过1000m (2)电气参数 为了满足不同工程的不同技术要求，换流阀采用标准化设计，模块化设计是实现标准化的最好途径。工程运行表明，模块化设计具有良好的可用率、高的可靠性及最经济的工程造价[2]。自主设计±800kV/5000A换流阀采用模块化设计，模块示意图见图1。
厦门柔性直流换流阀子模块结构及功能简介 发表时间：2018-10-17T10:32:57.787Z 来源：《电力设备》2018年第19期作者：卓智伟 [导读] 摘要：柔性直流输电在国家能源结构调整、区域能源互联发展中具有重要的作用，是一种具有广泛应用前景的先进输电技术。（福建省电力有限公司检修分公司福建厦门 361000） 摘要：柔性直流输电在国家能源结构调整、区域能源互联发展中具有重要的作用，是一种具有广泛应用前景的先进输电技术。换流阀是柔性直流换流站中的核心设备。目前常用的拓扑结构为模块化多电平换流器（MMC）的拓扑构造。其中构成换流阀的基本原件即子模块。本文针对厦门柔性直流换流阀子模块结构及功能做一个简要介绍。 引言 厦门柔直是世界首个采用对称双极接线方案的柔性直流工程，电压等级为±320kV，直流电流1600A，输送容量达1000MW。换流阀是其核心设备，常用的电压源换流器主要有两电平、三电平和模块化多电平三种。厦门柔直采用的是模块化多电平换流器，其制造难度和损耗较低，波形质量高。什么是模块化多电平换流器呢？就是将IGBT换流阀子模块一个一个串联起来，每一个子模块可以等效为一个电容，其额定运行电压为1.6kV，厦门柔直每个桥臂有200个子模块处于工作状态，通过控制投入和退出子模块的数量来实现阶梯正弦波。下面简单介绍构成厦门柔直工程换流阀的基本元件子模块的结构。 1、换流阀 换流阀是柔性直流输电工程中的核心设备，输电过程中的整流和逆变过程均通过换流阀完成。厦门工程换流阀采用模块化、积木式设计。每极换流阀A、B、C三相分上下桥臂共6桥臂18个阀塔构成，每个阀塔由12个阀模块构成，每个阀模块包含6个子模块。 2、子模块组成及结构 IGBT子模块是换流阀的最小电气单元，采用半桥结构，见下图2-1。由以下8个部分组成：旁路开关K、晶闸管T、直流电容器C、均压电阻R、直流取能电源、子模块控制器（CLC+GDU）、散热器和IGBT模块（IGBT-二极管反并联对：S1、S2）。 图2-1子模块电器结构示意图 3、旁路开关 3.1旁路开关结构：旁路开关主要由本体、操动机构、控制板三个部分组成。 3.2主要作用：由图2-1可以看到旁路开关与下管IGBT（S2）并联运行，其主要作用为隔离故障子模块，使其从主电路中完全隔离出来，而使故障子模块不影响整个系统的正常运行。 3.3技术参数：旁路开关额定电压设计为3.6kV，额定电流为1250A，合闸时间为≤3ms；顶部绝缘件为环氧树脂材料，其阻燃性为UL94-V0（UL94标准V-0：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭，不能有燃烧物掉下）。 4、晶闸管 4.1晶闸管安装位置：由图2-1可以看到晶闸管T与旁路开关及下管IGBT（S2）并联安装。具 4.2主要作用：直流系统短路故障时，分流通过续流二极管的短路电流，有效避免续流二极管的热击穿。 4.3技术参数：全压接型普通晶闸管，断态重复峰值电压为3400V，通态平均电流为3200A；短路故障时晶闸管最大分流比达到91.5%，保证IGBT换流阀可耐受峰值不小于35kA。 4.4晶闸管功能测试：a、通态压降：25℃，通态压降≤1.8V。b、耐压：DC2.1kV外观：无变形。 5、直流电容器： 5.1直流电容器安装位置：由图2-1可以看到直流电容器并联在上下管IGBT两侧安装。 5.2主要作用：（1）与IGBT器件共同控制换流器交流侧和直流侧交换的功率；（2）抑制功率传输在换流器内部引起的电压波动。 5.3技术参数：无油干式电容器（阻燃、防爆），额定直流电压为2100V，设计电容值为10000uF。 6、直流均压电阻（直流放电电阻）： 6.1直流电阻安装位置：由图2-1可以看到直流电阻并联在直流电容器两侧安装。 6.2主要作用：（1）在IGBT换流阀闭锁时，实现各子模块的静态均压；（2）在IGBT换流阀停运时，对各子模块直流电容器进行放电 6.3技术参数：电阻值为25kΩ，额定电压为3500V，额定功耗600W，换流阀闭锁后的自然放电时间常数为250s。 7、直流取能电源： 7．1直流取能电源安装位置及外形：直流取能电源安装在子模块正面底部，其后端通过探针从直流电容处取得工作电压。 7.2主要作用：（1）为子模块的中控板（CLC）和IGBT驱动板（GDU）提供15Vdc电源；（2）为旁路开关的储能电容提供400Vdc的电源 7.3技术参数： （1）输入电压由0上升至400Vdc时，取能电源板导通输出，在此之前闭锁输出 （2）取能电源板导通之后，在输入电压350Vdc~3000Vdc之间均能正常工作，否则闭锁输出（过压恢复电压2700Vdc） 7.4故障信号 取能电源故障类型主要有以下几种：1）输入过压、欠压保护；2）15Vdc输出过压、欠压保护；3）400Vdc输出过压、欠压保护；4）
云广±800 kV直流输电系统串联双阀组换流 变分接开关125℃闭锁调整分析及处理 陈灿旭 （中国南方电网超高压输电公司广州局，广东广州 510663） 摘要：总结分析了云广±800 kV直流输电工程中换流变分接开关125℃闭锁调整的原因，对其存在的风险进行深入剖析，最后提出有效的处理措施，降低云广特高压直流输电系统闭锁的风险。 关键词：特高压直流工程；换流变分接开关；闭锁调整； 1引言 云广特高压直流系统是世界范围内第一个±800kV特高压直流输电系统，每极采用双12脉动阀组串联运行的结构形式[1][2]，每个阀组都由阀组控制系统独立控制，双阀组由极控系统协调控制，当双阀组均处于解锁状态时，双阀组的运行工况基本相同，阀组两端的直流电压也基本相同。但当其中一个阀组的换流变分接开关控制故障时，原有的平衡运行工况就会被打破，若故障一直持续，就会加剧双阀组间的不平衡，严重时引起阀组跳闸。自2009年底投运以来，多次出现分接开关异常情况，较常见且风险较大的是分接开关125℃闭锁调整，本文首先介绍云广特高压直流输电系统换流变分接开关的工作过程，接着对换流变分接开关125℃闭锁调整功能回路进行详细分析，然后对其存在的风险进行深入剖析，最后提出有效处理措施，以降低云广特高压直流输电系统闭锁风险。 2真空分接开关结构及工作过程 云广直流输电系统换流变电气上均为单相双绕组换流变，而高端HY换流变为三主柱两旁轭的铁芯绕组结构，其网侧有三个并联的分绕组，而其他换流变是两柱两旁轭的铁芯绕组结构，相应网侧有两个并联分绕组。相应的，穗东站使用MR公司两种参数相似的真空分接开关，其包含若干熄弧用的主触头真空泡，相比依靠油来灭弧的油浸式分接开关，真空分接开关的维护量更少，灭弧性能更优，而且不会引起油的碳化。 真空分接开关结构主要包括电动机构、分接选择器和切换开关三部分。电动机构主要是由传动机构、控制结构和电气控制设备、箱体等组成。分接选择器是能承载电流，但不接通和开断电流的装置，它由级进选择器、触头系统和转换选择器组成。真空分接开关与油浸式分接开关最大的不同就在切换开关的结构上，图1为从HY高端换流变分接开关油室内部取出来的切换开关实物图。
柔性直流输电 一、柔性直流输电技术 1. 柔性直流输电系统换流站的主要设备。柔性直流输电系统换流站的主要设备一般包括：电压源换流器、相电抗器、联结变压器、交流滤波器和控制保护以及辅助系统(水冷系统、站用系统)等。 2. 柔性直流输电技术的优点。柔性直流输电是在常规直流输电的基础上发展起来的，因此传统的直流输电技术具有的优点，柔性输电大都具有。此外，柔性输电还具有一些自身的优点。 1）潮流反转方便快捷，现有交流系统的输电能力强，交流电网的功角稳定性高。保持电压恒定，可调节有功潮流；保持有功不变，可调节无功功率。 2）事故后可快速恢复供电和黑启动，可以向无源电网供电，受端系统可以是无源网络，不需要滤波器开关。功率变化时，滤波器不需要提供无功功率。 3）设计具有紧凑化、模块化的特点，易于移动、安装、调试和维护，易于扩展和实现多端直流输电等优点。 4）采用双极运行，不需要接地极，没有注入地下的电流。 3. 柔性直流输电技术的缺点。系统损耗大（开关损耗较大），不能控制直流侧故障时的故障电流。在直流侧发生故障的情况下，由于柔性直流输电系统中的换流器中存在不可控的二极管通路，因此柔性直流输电系统不能闭锁直流侧短路故障时的故障电流，在故障发生后只能通过断开交流侧断路器来切除故障。可以使用的最佳解决方式是通过使用直流电缆来提高系统的可靠性和可用率。 二、常规直流输电技术和柔性直流输电技术的对比 1. 换流器阀所用器件的对比。 1）常规直流输电采用大功率晶闸管，由于晶闸管是非可控关断器件，这使得在常规直流输电系统中只能控制晶闸管换流阀的开通而不能控制其关断，其关断必须借助于交流母线电压的过零，使阀电流减小至阀的维持电流以下才行。 2）柔性直流输电一般采用IGBT阀，由于IGBT是一种可自关断的全控器件，即可以根据门极的控制脉冲将器件开通或关断，不需要换相电流的参与。 2. 换流阀的对比。 1）常规直流输电系统中换流阀所用的器件是大功率晶闸管和饱和电抗器，
南京工程学院 远距离输电技术概论 班级：输电112 学号： 206110618 姓名：钱中华 2014年12月10日
目录 0.引言 (3) 1.研究与应用现状 (3) 2.原理 (4) 3.特点 (5) 4.关键技术 (6) 5.发展趋势 (7) 6.小结 (9)
柔性直流输电技术 0.引言 随着能源紧缺和环境污染等问题的日益严峻，国家将大力开发和利用可再生清洁能源，优化能源结构。然而，随着风能、太阳能等可再生能源利用规模的不断扩大，其固有的分散性、小型性、远离负荷中心等特点，使得采用交流输电技术或传统的直流输电技术联网显得很不经济。同时海上钻探平台、孤立小岛等无源负荷，目前采用昂贵的本地发电装置，既不经济，又污染环境。另外，城市用电负荷的快速增加，需要不断扩充电网的容量，但鉴于城市人口膨胀和城区合理规划，一方面要求利用有限的线路走廊输送更多的电能，另一方面要求大量的配电网转入地下。因此，迫切需要采用更加灵活、经济、环保的输电方式解决以上问题。 柔性直流输电技术即电压源换流器输电技术(VSC HVDC)采用可关断电力电子器件和PWM 技术，是一种新型直流输电技术，它能弥补传统直流输电的部分缺陷，其发展十分迅速。为了进一步推动柔性直流输电技术在我国的研究和应用，本文结合ABB 公司几个典型应用工程， 详细介绍了柔性直流输电的系统结构、基本工作原理和与传统直流输电相比的技术优势，并就我国的实际情况讨论了柔性直流输电在我国多个领域，尤其是风电场的应用前景。 1.研究与应用现状 自1954 年世界上第一个直流输电工程（瑞典本土至GotIand 岛的20MW、100kV 海底直流电缆输电）投入商业化运行至今，直流输电系统的换流元件经历了从汞弧阀到晶闸管阀的变革。然而由于晶闸管阀关断不可控，目前广泛应用的基于PCC的传统直流输电技术有以下固有缺陷：1只能工作在有源逆变状态，且受端系统必须有足够大的短路容量，否则容易发生换相失败；2换流器产生的谐波次数低、谐波干扰大；3换流器需吸收大量的无功功率，需要大量的滤波和无功补偿装置；4换流站占地面积大、投资大。因此，基于PCC的常规直流输电技术主要用于远距离大容量输电、海底电缆输电和交流电网的互联等领域。 其先研究主要发展有一下几项基本技术： 1.高压大容量电压源变流器技术 模块化多电平变流器可以有效降低交流电压变化率，其拓扑结构如图 1 所示。桥臂中的每个子模块可以独立控制，每相上、下两个桥臂的电压和等于直流母线电压。交流电压通过控制每相中两个桥臂的子模块旁路比例来叠加实现，桥臂中的子模块越多，交流电压的谐波越小。与两电平变流器相比，由于不需要每一相上的所有器件在较高频率下同时动作，模块化多电平大大降低了器件的开关损耗。
1. 柔性直流输电系统换流站的主要设备。柔性直流输电系统换流站的主要设备一般包括：电压源换流器、相电抗器、联结变压器、交流滤波器和控制保护以及辅助系统(水冷系统、站用系统)等。 2. 柔性直流输电技术的优点。柔性直流输电是在常规直流输电的基础上发展起来的，因此传统的直流输电技术具有的优点，柔性输电大都具有。此外，柔性输电还具有一些自身的优点。 （1）潮流反转方便快捷，现有交流系统的输电能力强，交流电网的功角稳定性高。保持电压恒定，可调节有功潮流；保持有功不变，可调节无功功率。 （2）事故后可快速恢复供电和黑启动，可以向无源电网供电，受端系统可以是无源网络，不需要滤波器开关。功率变化时，滤波器不需要提供无功功率。 （3）设计具有紧凑化、模块化的特点，易于移动、安装、调试和维护，易于扩展和实现多端直流输电等优点。 （4）采用双极运行，不需要接地极，没有注入地下的电流。 3. 柔性直流输电技术的缺点。系统损耗大（开关损耗较大）， 不能控制直流侧故障时的故障电流。在直流侧发生故障的情况下，由于柔性直流输电系统中的换流器中存在不可控的二极管通路，因此柔性直流输电系统不能闭锁直流侧短路故障时的故障电流，在故障发生后只能通过断开交流侧断路器来切除故障。可以使用的最佳解决方式是通过使用直流电缆来提高系统的可靠性和可用率。 三、常规直流输电技术和柔性直流输电技术的对比
1. 换流器阀所用器件的对比。 （1）常规直流输电采用大功率晶闸管，由于晶闸管是非可控关断器件，这使得在常规直流输电系统中只能控制晶闸管换流阀的开通而不能控制其关断，其关断必须借助于交流母线电压的过零，使阀电流减小至阀的维持电流以下才行。 （2）柔性直流输电一般采用IGBT阀，由于IGBT是一种可自关断的全控器件，即可以根据门极的控制脉冲将器件开通或关断，不需要换相电流的参与。 2. 换流阀的对比。 （1）常规直流输电系统中换流阀所用的器件是大功率晶闸管和饱和电抗器，可以输送大功率。 （2）柔性直流输电系统中的换流阀采用了IGBT器件，可实现很高的开关速度，在触发控制上采用PWM技术，开关频率相对较高，换流站的输出电压谐波量较小，主要包含高次谐波。故相对于常规直流输电，柔性直流输电换流站安装的滤波装置的容量大大减小。（3）常规直流输电通过换流变压器连接交流电网，而柔性直流输电是串联电抗器加变压器，常规直流输电以平波电抗器和直流滤波器来平稳电流，而柔性直流输电则采用直流电容器。 3. 换流站控制方式的对比。 （1）常规直流输电系统的换流站之间必须进行通信，以传递系统参数并进行适当的控制，而柔性直流输电系统中各换流站之间的通信不是必需的。
高压直流输电换流阀水冷系统介绍及分析 【摘要】高压直流输电系统换流阀水冷系统是直流换流站特有的辅助系统，由于其机械回路和控制保护回路均比较复杂，极易因其故障危及高压直流输电系统的安全运行。本文通过对目前运用的两种换流阀水冷系统的分析比较，找出其回路和原理差异，提出预防手段及改进措施，可以提高运行维护手段，避免设备事故的发生，保障电网的安全可靠性。 【关键词】高压直流;水冷系统;分析 一、换流阀水冷系统组成 高压直流输电系统每极可控硅阀配置一套独立的水冷却系统。该系统由两个冷却循环系统组成： 一是内冷水循环系统，通过低含氧量的去离子水对阀进行冷却; 二是外冷水循环系统，通过冷却塔对内冷水进行冷却。 内冷水系统主要由主循环泵、补水泵、主通道过滤器、去离子交换器、脱氧罐、膨胀罐、补水箱、氮气罐、旁通阀等组成。 外冷水系统主要由喷淋泵、排水泵、外冷水循环过滤器、冷却塔及其风扇、化学药剂容器、平衡水池等组成。 二、换流阀水冷系统工作流程说明 1.主循环冷却回路 恒定压力和流速的冷却介质，经过主循环水泵的提升，源源不断地流经三通阀，经过室外换热设备（主要为空气冷却器和密闭式冷却塔），将被冷却器件发出的热量在室外与空气或水进行热交换，冷却后的介质再进入晶闸管阀散热器，带出热量，回流到住循环泵入口，形成密闭式循环冷却系统。 由外冷温控系统通过变频器控制冷却风扇的转速从而控制冷却风量等，实现精密控制冷却系统的循环冷却水温度的要求。在法冷却水系统内管路和室外管路之间设置电动三通阀，当室外环境温度较低和换流阀低负荷运行或零负荷时，由电动三通阀实现冷却水温的调节。阀冷却水系统设定的电加热器对冷却水温度进行强制补偿，防止进入换流阀的温度过低而导致的凝露现象。 2.水处理回路中 为适应大功率电力电子设备在高电压提条件下的使用要求，防止在高电压环
第二章宁东山东±660kV直流输电工程换流阀技术特点研究 1±660千伏直流换流阀关键零部件技术研究 1.1晶闸管及其压装组件 由于HVDC换流阀包含一定数量的串联晶闸管，为了方便，可以在电气和机械上都将一个阀看作是由若干个阀组件组成的。阀组件通常由5/6个晶闸管级和一个饱和电抗器串联，电抗器可以在阀开通时保护阀不承受过高的di/dt。阀组件内的晶闸管都固定在高效的液体冷却散热器之间，组成一个“压装结构”，通过GRP（玻璃增强塑料）绷带的紧固，使晶闸管和散热器之间产生很大的压紧力，保证了元件间良好的电气和热接触。绷带具有足够的绝缘强度，能承受阀关断期间的电压应力。压装结构允许在不断开任何电气和水路连接的情况下方便地更换晶闸管。图2-1所示为具有6个晶闸管级的压装结构。 图2-1晶闸管压装结构 1.2阻尼及均压电路 阀作为一个整体，它的电压耐受能力总是小于每个串联晶闸管的电压耐受能力之和。这是由串联晶闸管之间的断态漏电流和关断时存储电荷的差异引起的。因此，当一个阀中有两个或者更多晶闸管串联的时候，必须考虑阀内的电压分布问题。
每个晶闸管级有两个并联的RC电路用于正常运行工况下的均压。电路中元件的电感和布线需经过精心考虑，以保证在阀承受频率很高的陡波头冲击电压时阻尼电路都能连续提供有效的均压。主RC阻尼电路也用于控制晶闸管开通和关断期间的暂态电压电流应力，此外它们还为每个晶闸管级的门极单元提供电源。 阻尼均压电路中还包括一个直流均压电阻，可以在阀承受单一的直流电压时提供均压作用，也用于门极单元对晶闸管电压的测量。 1.2.1阻尼电阻 阻尼电阻是由几个无感厚膜电阻组成的，安装在每个晶闸管级中一个单独的散热器上（如图4-1所示）。均压电路两个支路的电阻都安装在散热器上。为了使电阻底座承受的绝缘应力最小，散热器与其中一条电阻支路的电气中点连接。 图4-1 阻尼电阻和散热器组件 1.2.2阻尼电容 阻尼电容采用自愈式金属化聚丙烯材料、干式无油结构，将故障引发火灾的风险降到最低。每个电容都安装在一个独立的金属圆筒中，此设计使体积最小。电容固定在一个独立的支架上，支架与阻尼电阻相邻。每个晶闸管级的支架安装两个阻尼电容。图5-1为一个完整阀组件的6个阻尼电容支架的紧凑布置。
·12· NO.14 2019 ( Cumulativety NO.50 ) 中国高新科技 China High-tech 2019年第14期（总第50期） 0 引言 随着电子技术的发展和绝缘栅双极性晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）的出现，电压源型换流站（Voltage Source Converter，VSC）技术应运而生，为柔性直流输电奠定了技术基础。柔性直流输电不需要传统交流输电系统的换相容量，并且对无源载荷提供电力，并广泛适用于城市供电、偏远地区供电、新能源发电并网等供电新领域。此外，柔性直流输电系统还具有较高的可控性，较低的成本，较小的电力损耗，可实现动态无功补偿等，因此成为当前输电领域研究的热点之一。 柔性直流输电技术中，输电系统的拓扑结构是关键环节之一。合理的拓扑结构能够有效提高直流输电系统的输电效率和可靠性，因此是目前柔性直流输电系统研究的重点。本文将分析柔性直流输电系统的技术原理，并对柔性直流输电系统的拓扑结构进行研究，从而为我国柔性直流输电系统的设计与建设提供理论参考。 1 柔性直流输电系统的技术原理 目前工程领域常用的柔性直流输电系统主要采用３种方式：两电平电压源换流器、多电平电压源换流器和模块化多电平电压源换流器（MMC）。1.1 两电平电压源换流器的技术原理 两电平电压源换流器的每一相都有２个桥臂，因此共有6个桥臂构成，每个桥臂都是由二极管和 IGBT通过并联方式组成，如图1所示。在工程应用中，为了提高柔性直流输电系统的供电电压和供电容量，一般可将多个二极管和IGBT并联再串联。并联的二极管与IGBT所串联的个数直接决定VSC的额定功率和耐压强度。在两电平电压源换流器的设计中，每一相的２个桥臂上的IGBT均可以单独导通，并单独输出２个电平，最后通过PWM对输出电平进 行调制，最终得到柔性直流输电波形。 图1 两电平电压源换流器示意图 两电平电压源换流器通过增加串联的二极管和GBIT提高供电电压和电流，因此在大容量直流输电方面存在较大技术缺陷。随着串联的二极管和GBIT 个数的增加，将增加动态电压的不稳定性，而且串联的二极管和GBIT也会增加输电系统输电波形的谐波含量，进而降低柔性直流输电系统的功率和效率。1.2 多电平电压源换流器的技术原理 多电平电压源换流器技术在两电平电压源换流 柔性直流输电系统拓扑结构 叶 林 （中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局，广东 广州 510000） 摘要：柔性直流输电系统具有线路损耗低、可控性强等优势，成为当前电力网大力发展的输电方案。柔性直流输电系统的拓扑结构则是输电工程中的关键技术之一，决定输电网络的性能。文章分析了柔性直流输电系统的技术原理，重点对柔性直流输电系统的拓扑结构进行了研究，为柔性直流输电系统的拓扑结构方案设计与应用提供理论参考。 关键词：柔性直流；输电系统；拓扑结构；输电方案 文献标识码：A 中图分类号：TＭ131文章编号：2096-4137（2019）14-012-03 DOI：10.13535/https://www.doczj.com/doc/73665797.html,ki.10-1507/n.2019.14.04 收稿日期：2019-04-30 作者简介：叶林（1987-），男，河南信阳人，供职于中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局，研究方向：超（特）高压输电运维柔性直流输电系统拓扑结构。
高压直流输电工程中换流器的比较 高压直流输电，在我国的输电工程中有很重要的地位，由于直流输电的许多优点（1）输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2／3～l／2（2)在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗(3）直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行（4）直流输电发生故障的损失比交流输电小。而换流器作为高压直流输电中最关键的一个环节，换流器的种种性能直接影响到了直流输电的各项指标。由此我们可以看出换流器在高压直流输电工程中的重要地位，可以说换流器是直流输电技术中最重要的一环，所以换流器的各种性能以及特点也就决定了直流输电的性能。 1.换流器的功能原理及结构特点 以上是高压直流输电中最常用的十二脉动换流器的原理图，其中由十二个换流阀构成，其中每个换流阀由流阀一般由 60 ～ 120 只晶闸管串联组。由于当前晶闸管的容量远远高于其他电力电子器件，晶闸管换流阀可通过简单的串联以满足日益增高的直流电压需要，因此晶闸管换流器仍然是当前及今后相当长时期内大容量直流输电工程的首选换流器。 1.1换流器的功能作用
换流器是实现交直流电相互转换设备，当其工作在整流( 或逆变) 状态时，又称为整流器( 或逆变器) 。以实现功率变换的关键器件划分，换流器分为晶闸管换流器和全控器件换流器。前者指由半控器件晶闸管组成的换流器，后者指由全控器件（又称自关断器件）组成的换流器。以换流方式划分，换流器分为电网换相换流器和器件换相换流器(前者采用晶闸管器件由电网提供换相电压而完成换相，后者由全控器件组成，通过器件的自关断特性完成换相; 根据换流器直流侧特性划分，换流器又分为电流源换流器(和电由图表示换流器的作用 由图中我们看出换流器的主要功能就是把由发电厂发出的交流电经过换流器转换为直流电，然后经过直流输电的线路实现远距离的直流输电，所以可以说换流器是高压直流输电的首要条件，也是必须环节。 1.2换流器的工作原理 在每个电源周期，12 个换流阀以 V1、V2、…V12的顺序间隔30° 轮流触发导通，持续导通 120° +μ电角度( μ 为换相角) ，从而将电网的三相正弦电压转变为 12 脉动的整流电压 u d。与此同时，将直流极线 上近似恒定的直流电流 I d转变为换流器交流侧 的三相电流。其中，Y / Y及 Y /△型换流变压器网 侧相电流 i Y、i D及换流站从电网吸收的相电流 i S。 用傅里叶级数分解后可知，12 脉动换流器的整流 电压 u d中含有 12k = 12、24……次特征谐波( k 为自然数) ，同时相电流 i S中包含 12k ± 1 = 11、13、23、25……次特征谐波。这些谐波分别由 直流滤波器和交流滤波器进行抑制，从而达到 HVDC 工程对谐波的限制要求。典型直流输电工程 的谐波限值一般为: 直流极线中的等效干扰电流 不超过1 000 mA(单极) 、500 mA(双极);换流母线
柔性直流输电技术 目录 简介 (1) 原理 (2) 战略意义 (3) 应用前景展望 (4) 常规直流输电与柔性直流输电的对比 (5) 一、常规直流输电技术 (5) 二、柔性直流输电技术 (6) 三、常规直流输电技术和柔性直流输电技术的对比 (7) 四.运行方式 (8)
简介 柔性直流输电作为新一代直流输电技术，其在结构上与高压直流输电类似，仍是由换流站和直流输电线路(通常为直流电缆)构成。基于电压源换流器的高压直流输电（VSC-HVDC）技术由加拿大McGill大学的Boon-Teck Ooi 等人于1990年提出，是一种以电压源换流器、自关断器件和脉宽调制（PWM）技术为基础的新型输电技术，该输电技术具有可向无源网络供电、不会出现换相失败、换流站间无需通信以及易于构成多端直流系统等优点。 李岩，罗雨，许树楷，周月宾等.柔性直流输电技术：应用、进步与期望．《南方电网技术》，2015讲述了柔性直流输电技术是构建灵活、坚强、高效电网和充分利用可再生能源的有效途径,代表着直流输电的未来发展方向,已成为新一代智能电网的关键技术之一。概述了国内外柔性直流输电工程的现状以及柔性直流输电技术在交流电网的异步互联、风电场并网、海上平台供电和城市负荷中心供电等领域的应用情况;重点介绍了世界第一个多端柔性直流输电工程——南澳多端柔性直流输电示范工程的研发情况,尤其是其技术难点;指出了直流输电混合化,高电压大容量化,直流输电网络化和直流配电网等未来柔性直流输电技术发展
的主要方向;提出了柔性直流输电系统亟待解决的关键问题,诸如具有直流短路故障电流清除能力的电压源换流器拓扑结构,高压直流断路器技术和直流电网运行的基础理论及控制保护技术。 柔性直流输电系统中两端的换流站都是利用柔性直流输电，由换流器和换流变压设备，换流电抗设备等进行组成。其中最为关键的核心部位是 VSC ，而它则是由流桥和直流电容器共同组成的。系统中，综合考虑它的主电路的拓扑结构及开关器件的类型，能够采用正弦脉宽调制技术，将此类技术在调制参考波与三角载波进行数据的对比，在后者数据相对较小的情况下，就会发生触发下桥臂开关导通并关断下桥臂。这主要是由于浮动数值和相位都可以利用脉宽调制技术来进行智能化调解。因此，VSC 的交流输出电压基频分量的幅值及相位也可通过脉宽进行调节 原理 与基于相控换相技术的电流源换流器型高压直流输电不同，柔性直流输电中的换流器为电压源换流器(VSC)，其最大的特点在于采用了可关断器件(通常为IGBT)和高频调制技术。 通过调节换流器出口电压的幅值和与系统电压之间的功角差，可以独立地控制输出的有功功率和无功功率。这样，