高壓直流輸電-高壓直流輸電的諧波抑制與無功補(bǔ)償PPT演示課件

1、1,Chap.4 高壓直流輸電的諧波抑制與無功補(bǔ)償,高壓直流輸電,2,課程安排,第四章 高壓直流輸電的諧波抑制與無功補(bǔ)償 4.1 高壓直流輸電諧波的基本問題 4.2 換流器特征諧波 4.3 換流器非特征諧波 4.4 換流站諧波抑制措施 4.5 交流濾波器設(shè)計(jì) 4.6 直流濾波器設(shè)計(jì) 4.7 換流站無功補(bǔ)償,3,4.1 高壓直流輸電諧波的基本問題,諧波 非正弦周期性電氣量的正弦波分量,其頻率為基波頻率的整數(shù)倍。 諧波次數(shù),第h次諧波頻率,基波頻率,4,4.1 高壓直流輸電諧波的基本問題,諧波的危害 使電機(jī)、電容器等設(shè)備由于附加損耗增加而過熱，縮短壽命； 產(chǎn)生諧波放大甚至諧振，危及設(shè)備安全； 引起

2、電機(jī)機(jī)械振動； 對電信設(shè)備產(chǎn)生干擾； 使控制保護(hù)設(shè)備誤動作； 降低測量精度,5,4.1 高壓直流輸電諧波的基本問題,諧波分析方法：傅立葉級數(shù)法 傅立葉級數(shù)： 一個(gè)非正弦周期性函數(shù) f (x)，當(dāng)其滿足狄里克雷（Dirichlet）條件時(shí)，它可以用傅立葉級數(shù)表示為,直角坐標(biāo)表達(dá)式,6,4.1 高壓直流輸電諧波的基本問題,其中 直流分量/恒定分量,式中,余弦項(xiàng)系數(shù),正弦項(xiàng)系數(shù),7,4.1 高壓直流輸電諧波的基本問題,傅立葉級數(shù)的極坐標(biāo)表達(dá)式,其中,式中,第h次諧波幅值,第h次諧波初相位,8,4.2 換流器特征諧波,特征諧波： 在假設(shè)條件下，換流器交流側(cè)的各相電流和直流側(cè)的整流電壓中所包含的諧波,雙

3、極HVDC原理圖,9,4.2 換流器特征諧波,特征諧波分析的假設(shè)條件 1) 交流電源為對稱的正弦波； 2) 交流輸電系統(tǒng)及換流變壓器阻抗對稱； 3) 不計(jì)交流系統(tǒng)中各元件的電阻及換流變壓器的激磁導(dǎo)納； 4) 平波電抗器的電感為無窮大； 5) 晶閘管具有理想的開關(guān)特性； 6) 等間隔觸發(fā),10,4.2.1 換流器交流側(cè)特征諧波,12脈動換流器相電流波形,11,4.2.1 換流器交流側(cè)特征諧波,特征諧波次數(shù),式中,脈動數(shù),雙極HVDC原理圖， 電流波形,12,4.2.1 換流器交流側(cè)特征諧波,換流變閥側(cè)諧波電流有效值,空載時(shí)基波電流有效值,雙極HVDC原理圖， 電流波形,13,4.2.1 換流器交

4、流側(cè)特征諧波,其中，諧波電流系數(shù),14,4.2.1 換流器交流側(cè)特征諧波,影響諧波電流數(shù)值的因素 換相角 ： 隨著 的增加，每次諧波有多個(gè)極值點(diǎn)，但總趨勢為下降。 觸發(fā)角： 增加，各次諧波數(shù)值減小，但影響小。 諧波次數(shù)h ： h 增加，各次諧波數(shù)值減小,5次電流，11次電流，25次電流,15,4.2.1 換流器交流側(cè)特征諧波,換流器變壓器網(wǎng)側(cè)的以下特征諧波,雙極HVDC原理圖， 電流波形， 電流諧波諧波次數(shù),在換流變繞組中環(huán)流，不進(jìn)入交流系統(tǒng),16,4.2.2 換流器直流側(cè)特征諧波,12脈動換流器整流電壓波形,17,4.2.2 換流器直流側(cè)特征諧波,特征諧波次數(shù),式中,脈動數(shù),雙極HVDC原理

5、圖， 電壓波形,18,4.2.2 換流器直流側(cè)特征諧波,6脈動換流器諧波電壓有效值,其中,理想空載直流電壓,當(dāng) =0時(shí),19,4.2.2 換流器直流側(cè)特征諧波,影響諧波電壓數(shù)值的因素 換相角 ： 隨著 的增加，每次諧波有多個(gè)極值點(diǎn)，但總趨勢為上升。 觸發(fā)角： 增加，各次諧波數(shù)值增大。 諧波次數(shù)h ： h 增加，各次諧波數(shù)值減小,6次電壓，24次電壓,20,4.3 換流器非特征諧波,非特征諧波 換流器交、直流側(cè)的電流和電壓中，除特征諧波之外的諧波分量。 出現(xiàn)的原因：假設(shè)條件不完全滿足.如: 換流母線電壓畸變、不對稱； 換流變壓器阻抗不對稱； 換流變壓器雜散電容的影響； 不等間隔觸發(fā),雙極HVDC

6、原理圖， 假設(shè)條件,21,4.3 換流器非特征諧波,常見的非特征諧波 換流器交流側(cè) 換流器直流側(cè),雙極HVDC原理圖,22,4.4 換流站諧波抑制措施,常用措施,增加換流器的脈動（波）數(shù) 裝設(shè)濾波器,雙極HVDC原理圖,23,4.5 交流濾波器設(shè)計(jì),濾波器 抑制換流器產(chǎn)生的注入交、直流系統(tǒng)諧波的設(shè)備。 類型 交流濾波器、直流濾波器 有源濾波器、無源濾波器 無源濾波器,雙極HVDC原理圖,調(diào)諧型濾波器 高通型濾波器 調(diào)諧高通型濾波器,24,4.5 交流濾波器設(shè)計(jì),無源濾波器類型,a) 單調(diào)諧濾波器；(b) 雙調(diào)諧濾波器；(c) 三調(diào)諧濾波器； (d) 二階高通濾波器；(e) 三階高通濾波器；(f

7、) C型阻尼濾波器,25,4.5.1 交流濾波器型式,1、單調(diào)諧濾波器,b）阻抗-頻率特性曲線,a）電路圖,單調(diào)諧低通濾波器,26,4.5.1 交流濾波器型式,2、雙調(diào)諧濾波器,b）阻抗-頻率特性曲線,a）電路圖,27,4.5.1 交流濾波器型式,雙調(diào)諧濾波器特點(diǎn) 與2個(gè)單調(diào)諧濾波器比較，1個(gè)雙調(diào)諧濾波器具有如下優(yōu)點(diǎn)： 基頻下的功耗??； 只有一個(gè)電感器承受全部沖擊電壓； 投資省。 雙調(diào)諧濾波器的主要目的 濾除換流器產(chǎn)生的某兩次的、較低次的特征諧波。 又稱為：雙調(diào)諧低通濾波器,單調(diào)諧, 雙調(diào)諧,28,4.5.1 交流濾波器型式,3、三調(diào)諧濾波器,b）阻抗-頻率特性曲線,a）電路圖,29,4.5.

8、1 交流濾波器型式,三調(diào)諧濾波器特點(diǎn) 與3個(gè)單調(diào)諧濾波器比較，1個(gè)三調(diào)諧濾波器投資更省，但失諧的幾率更大。 近來HVDC工程開始采用,單調(diào)諧, 雙調(diào)諧, 三調(diào)諧,30,4.5.2 交流濾波器配置,配置原則 滿足換流站各次諧波電流HRI和換流母線THDU的設(shè)計(jì)規(guī)范要求； 類型不宜太多，23種為宜； 宜采用調(diào)諧高通型濾波器； 分組（指大組）盡可能少,雙極HVDC原理圖,31,4.5.2 交流濾波器配置,我國部分HVDC工程交流濾波器配置,32,4.6 直流濾波器設(shè)計(jì),直流濾波器類型 極線直流濾波器 調(diào)諧型濾波器 高通型濾波器 調(diào)諧高通型濾波器 中性線直流濾波器 中性點(diǎn)沖擊電容器,33,4.6 直流

9、濾波器設(shè)計(jì),配置原則 滿足直流線路等效干擾電流的設(shè)計(jì)規(guī)范要求； 直流電纜線路不裝濾波器； 直流極線宜裝設(shè)2組濾波器； 一般為調(diào)諧型濾波器,DCF配置,34,4.6 直流濾波器設(shè)計(jì),我國部分HVDC工程直流濾波器配置,35,4.7 換流站無功補(bǔ)償,換流器吸收無功功率 30%-50%Pd (整流器） 40%-60%Pd (逆變器) 類型 機(jī)械投切式無功補(bǔ)償裝置 靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC） 同步調(diào)相機(jī),如，機(jī)械投切式并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器、交流濾波器,36,4.7 換流站無功補(bǔ)償,無功補(bǔ)償配置原則 滿足換流母線電壓偏移的要求； 滿足換流站與系統(tǒng)無功交換的要求； 盡量采用交流濾波器實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償,37,Thank You,Chap.4 高壓直流輸電的諧波抑制與無功補(bǔ)償 結(jié)束,文 俊,華北電