特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述

特高壓直流輸電工程

一次系統(tǒng)設計.11特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第1頁1．直流輸電技術(shù)1．1世界直流技術(shù)發(fā)展過程(1)汞弧閥換流時期世界上共有12項采取汞弧閥換流直流工程投入運行。其中最大輸送容量和最長輸送距離為美國太平洋聯(lián)絡線(1440MW、1362km)，最高輸電電壓為加拿大納爾遜河I期工程(±450kV)。這一時期可稱為汞弧閥換流時期。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第2頁(2)晶閘管閥換流時期1970年瑞典首先在哥特蘭島直流工程上擴建了直流電壓為50kv，功率為10MW，采取晶閘管換流閥試驗工程。1972年世界上第一個采取晶閘管換流伊爾河背靠背直流工程在加拿大投入運行。因為晶閘管換流閥比汞弧閥有顯著優(yōu)點，今后新建直流工程均采取晶閘管換流閥。與此同時，原來采取汞弧閥直流工程也逐步被晶閘管閥所替換。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第3頁(3)新型半導體換流設備應用20世紀90年代以后，新型氧化物半導體器件一絕緣柵雙極晶體管(IGBT)首先在工業(yè)驅(qū)動裝置上得到廣泛應用。1954—，世界上已投入運行直流輸電工程有63項，其中架空線路17項，電纜線路8項，架空線和電纜混合線路12項，背靠背直流工程26項。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第4頁1．2直流基本原理和主要部件組成1）直流輸電工程系統(tǒng)組成直流輸電工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為兩端（或端對端）直流輸電系統(tǒng)和多端直流輸電系統(tǒng)兩大類。兩端直流輸電系統(tǒng)是只有一個整流站（送端）和一個逆變站（受端）直流輸電系統(tǒng)，即只有一個送端和一個受端，它與交流系統(tǒng)只有兩個連接端口，是結(jié)構(gòu)最簡單直流輸電系統(tǒng)。多端直流輸電系統(tǒng)與交流系統(tǒng)有三個或三個以上連接端口，它有三個或三個以上換流站。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第5頁2）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，基本換流單元是在換流站內(nèi)允許獨立運行，進行換流換流系統(tǒng)，主要包含換流變壓器、換流器、對應交流濾波器和直流濾波器以及控制保護裝置等。當前工程上所采取基本換流單元有6脈動換流單元和12脈動換流單元兩種。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第6頁1．3直流應用和工程類型1.3.1直流輸電應用直流輸電應用場所可分為以下兩大類型。1)采取交流輸電在技術(shù)上有困難或不可能，而只能采取直流輸電場所，如不一樣頻率(如50Hz、60Hz)電網(wǎng)之間聯(lián)網(wǎng)或向不一樣頻率電網(wǎng)送電；因穩(wěn)定問題采取交流輸電難以實現(xiàn)；遠距離電纜送電，采取交流電纜因電容電流太大而無法實現(xiàn)等。2)在技術(shù)上采取兩種輸電方式均能實現(xiàn)，但采取直流輸電比交流輸電技術(shù)經(jīng)濟性好。對于這種情況則需要對工程輸電方案進行比較和論證，最終依據(jù)比較結(jié)果選擇術(shù)經(jīng)濟性能優(yōu)越方案。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第7頁當前直流輸電應用主要在以下幾個方面。(1)遠距離大容量輸電直流輸電線路造價和運行費用均交流輸電低，而換流站造價和運行用均比交流變電所高。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第8頁特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第9頁(2)電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)(a)直流聯(lián)網(wǎng)為非同時聯(lián)網(wǎng)，這與采取交流同時聯(lián)網(wǎng)有本質(zhì)不同。非同時聯(lián)網(wǎng)被聯(lián)電網(wǎng)可用各自頻率非同時獨立運行，可保持各個電網(wǎng)自己電能質(zhì)量（如頻率、電壓）而不受聯(lián)網(wǎng)影響。采取交流同時聯(lián)網(wǎng)，必須在同一頻率下同時運行。(b)被聯(lián)電網(wǎng)間交換功率，能夠用直流輸電控制系統(tǒng)進行快速、方便地控制，而受被聯(lián)電網(wǎng)運行條件影響，便于經(jīng)營和管理。采取交流聯(lián)網(wǎng)，則聯(lián)絡線上功率受兩電網(wǎng)運行情況影響而極難進行控制。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第10頁(c)聯(lián)網(wǎng)后不增加被聯(lián)電網(wǎng)短路容量，不需要考慮因短路容量增加、斷路器因遮斷容量不夠而需要更換、以及電纜需要采取限流辦法等問題。(d）能夠方便地利用直流輸電快速控制來改進交流電網(wǎng)運行性能，降低故障時兩電網(wǎng)相互影響，提升電網(wǎng)運行穩(wěn)定性，降低大電網(wǎng)大面積停電概率，提升大電網(wǎng)運行可靠性。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第11頁當前在工程中所采取直流聯(lián)網(wǎng)有以下兩種類型:1)背靠背直流聯(lián)網(wǎng)其特點是整流和逆變放在一個背靠背換流站內(nèi)；無直流輸電線路；可選擇低直流電壓和較小平波電抗值；可省去直流濾波器，從而降低了換流站造價。另外，它還能夠比遠距離直流輸電更為方便地調(diào)整換流站無功功率，來改進被聯(lián)電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性。對于電力系統(tǒng)之間弱聯(lián)絡，采取背靠背聯(lián)網(wǎng)更為有利。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第12頁2)遠距離大容量直流輸電同時又含有聯(lián)網(wǎng)性質(zhì)當電力系統(tǒng)大型電站需要向其它電網(wǎng)遠離電站負荷中心送電時，能夠利用直流輸電在遠距離輸電和聯(lián)網(wǎng)方面優(yōu)點，選擇這種類型輸電方式。中國三峽電站向華東和廣東送電，均屬于這種類型，它既處理了三峽向華東和廣東送電問題，又實現(xiàn)了華中與華東和華中與華南電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)問題，在全國聯(lián)網(wǎng)中起了主要作用。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第13頁3)直流電纜送電直流電纜沒有電容電流，輸送容量不受距離限制，而交流電纜因為電容電流很大，其輸送距離將受到限制。交流電纜每相電容電流可用下式表示

(1—1)其臨界距離可用下式表示

(km)(1—2)由上式可知，交流電纜臨界輸送距離與其所允許負荷電流成正比，而與其額定電壓和單位長度電容成反比，其額定電壓越高，單位長度電容越大，則臨界距離越短。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第14頁4)現(xiàn)有交流輸電線路增容改造一些地域高壓架空線路走廊選擇越來越困難。直流輸電輸電密度比交流輸電高，改建現(xiàn)有交流輸電線路為直流輸電線路是利用已經(jīng)有線路走廊，提升輸電能力值得考慮方法。5)輕型直流輸電(HVDCLight)輕型直流輸電是20世紀90年代開始發(fā)展一個新型直流輸電工程。它采取脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)，應用絕緣柵雙極晶體管(1GBT)組成電壓源換流器進行換流。因為這種換流器功效強、體積小，可降低換流站設備、簡化換流站結(jié)構(gòu)，從而稱之為輕型直流輸電。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第15頁2.

直流輸電工作原理

主要由換流站（整流站和逆變站）、直流線路、交流側(cè)和直流側(cè)電力濾波器、無功賠償裝置、換流變壓器、直流電抗器以及保護、控制裝置等組成（見圖直流輸電系統(tǒng)基本組成）。其中換流站是直流輸電系統(tǒng)關(guān)鍵，它完成交流和直流之間變換。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第16頁2.

直流輸電工作原理

整流器工作原理滯后角（觸發(fā)角）整流器電壓

逆變器工作原理換相過程（換相角）和熄弧角逆變器電壓特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第17頁

換流器工作原理單6脈動橋等值電路特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第18頁

交流電壓特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第19頁6脈動橋?qū)皳Q相過程特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第20頁

觸發(fā)延遲角：假如在閥上施加觸發(fā)脈沖時刻比自然換相點C1延遲一個相位角，那么這個相位角就是觸發(fā)延遲角。經(jīng)過改變觸發(fā)延遲角，整流側(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)對直流電壓控制。換流器實質(zhì)是6個可控電子開關(guān)，在觸發(fā)脈沖控制下輪番將直流側(cè)接到三相交流電源某兩相上，從而將交流變成直流。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第21頁

直流電壓波形特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第22頁

換流器功率因數(shù)角換流器總是存在滯后功率因數(shù)，所以在工作過程中要消耗大量無功。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第23頁單橋等值電路：為了確保正常觸發(fā)，觸發(fā)角不能太小，但觸發(fā)角太大將增加換流器無功損耗。通常觸發(fā)角為12.5~17.5度。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第24頁

逆變器工作原理換流器作為逆變器運行必須滿足以下3個條件：整流器空載電壓大于逆變器空載電壓，且二者方向相反；逆變器也必須由交流系統(tǒng)提供換相電流，以實現(xiàn)逆變器橋閥按照正確次序換相。在逆變器橋閥次序?qū)〞r候，把直流電流送入逆變器所連接交流系統(tǒng)三相中；要有足夠大超前關(guān)斷角，以確保換流閥可靠觸發(fā)。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第25頁

逆變器閥電壓和直流電壓特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第26頁

多橋換流器多橋換流器通常由偶數(shù)個橋串聯(lián)組成，每2個橋組成1個雙橋。每個雙橋中2個橋分別由相位相差30度2組交流電源供電。2組交流電源能夠由接線為Y/Y,Y/delta2組換流變壓器得到。因為二者交流相位相差30度，得到直流電壓是12脈動。在直流電流中，僅含有12k±1次特征諧波。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第27頁直流系統(tǒng)接線：整流側(cè)+逆變側(cè)特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第28頁3直流輸電設備直流場:直流開關(guān)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:開關(guān)刀閘/母線/交流進線/避雷器換流變壓器/交流濾波器/阻波器/電壓電流測量/閥廳:換流閥/刀閘繼電器小室:交流保護/交流場濾波器場測控及保護/控制室:直流極控閥控系統(tǒng)/SCADA系統(tǒng)/空調(diào)/消防/站用電/閥內(nèi)水冷系統(tǒng)/特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第29頁

換流閥是換流站中主要設備，它作用是把交流電力變成直流電力，或者實現(xiàn)逆變換。早期直流工程多采取汞弧閥，伴隨電力電子工業(yè)發(fā)展，晶閘管閥逐步取代了汞弧閥。依據(jù)觸發(fā)方式不一樣，晶閘管閥又可分為電觸發(fā)晶閘管換流閥和光觸發(fā)晶閘管換流閥。晶閘管閥有空氣絕緣和油絕緣兩種，空氣絕緣占主導地位?？諝饨^緣閥有風冷、循環(huán)油冷和水冷等冷卻方式，其中以水冷效果最好。3.各設備特點和作用換流閥特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第30頁直流輸電設備:晶閘管換流閥TCUTCUTCUTCU特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第31頁可控硅特征觸發(fā)角=18度觸發(fā)角=108度觸發(fā)角=162度特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第32頁直流輸電設備:換流變特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第33頁大型直流輸電系統(tǒng)換流變壓器通常采取單相雙繞組結(jié)構(gòu)。特點和作用：換流變壓器隔離交、直流系統(tǒng)，防止直流電壓進入交流系統(tǒng)。提供換流閥所需可控交流電壓。限制故障時短路電流和控制換向期間閥電流上升。用于提供相差30度電氣角兩個閥橋電源，降低低次諧波尤其是5次及7次諧波。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第34頁適當短路電抗（15%－18%）。足夠直流偏磁電流耐受能力。足夠交、直流混合電壓耐受能力。足夠諧波耐受能力。特點和作用：換流變壓器因為換流變作用和運行條件與普通電力變壓器不一樣，所以它在絕緣結(jié)構(gòu)、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一樣特點：特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第35頁特點和作用：交流濾波器

濾除換流器產(chǎn)生諧波，將流入交流系統(tǒng)諧波電波限制在允許范圍以內(nèi)。為換流站提供無功賠償。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第36頁直流輸電設備:交直流濾波器濾波器總電流濾波器母線電壓并聯(lián)諧振支路電壓電阻支路電流交流濾波器:濾波/無功賠償特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第37頁特點和作用：交流濾波器特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第38頁特點和作用：交流濾波器特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第39頁特點和作用：直流濾波器及中性母線電容器直流濾波器經(jīng)過減小直流側(cè)諧波，降低直流線路對通信干擾。直流濾波器可采取雙調(diào)諧、三調(diào)諧濾波器，調(diào)諧頻率普通為12/24/36。中性母線電容器與變壓器雜散電容組成回路，限制中性母線上3倍頻諧波分量。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第40頁特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第41頁

限制直流電流突變，減小換相失敗可能性。當直流線路故障時，在整流側(cè)調(diào)整器作用配合下，限制短路電流峰值。同時還可限制線路和裝在線路端設備并聯(lián)電容經(jīng)過逆變器放電電流。減小直流線路中電壓和電流諧波分量。預防換流閥雷電過電壓。防止直流側(cè)諧振。特點和作用：平波電抗器采取干式或油浸式平波電抗器（270mH）：特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第42頁特點和作用：直流PLC及RI濾波器

換流閥在開經(jīng)過程中會產(chǎn)生高頻干擾，為了限制直流系統(tǒng)無線電干擾（0.5MHz－20MHz）以及對電力載波和通信明線干擾（30kHz－500kHz），在換流站內(nèi)裝設了PLC和RI濾波器。

特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第43頁特點和作用：測量裝置

中性線直流電流測量采取零磁通電流測量裝置。處于高電位電流測量采取光電式電流互感器：直流極線電流測量，采取分流器或分流器＋羅可夫斯基線圈結(jié)構(gòu)。直流濾波器高壓端電流測量，采取羅可夫斯基線圈或CT。直流濾波器不平衡電流測量，采取分流器。交流濾波器高壓端電流測量，采取CT。交流濾波器不平衡電流測量，采取分流器。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第44頁直流輸電設備:直流測量裝置特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第45頁特點和作用：直流高速開關(guān)

為了使直流開關(guān)也能有效開斷直流電流，當前使用較多方法就是利用一個L－C串聯(lián)電路對主觸頭間弧道放電產(chǎn)生振蕩電流，迭加在將被斷開直流電流上，造成過零點，從而實現(xiàn)滅弧。特高壓工程中使用是無源直流開關(guān)。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第46頁特點和作用：直流高速開關(guān)中性母線高速開關(guān)

在每站每極中性母線上都安裝了中性母線高速開關(guān)。其功效是開斷極或線路任何故障造成直流故障電流。

特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第47頁金屬回線轉(zhuǎn)換開關(guān)普通安裝在整流側(cè)。其功效是將直流電流從低阻抗大地回路轉(zhuǎn)換到高阻抗金屬回路。金屬返回開關(guān)普通安裝在整流側(cè)。其功效是將直流電流從高阻抗金屬回路轉(zhuǎn)換到高阻抗大地回路。高速接地開關(guān)

整流站和逆變站都配置。其功效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(nèi)接地網(wǎng)。該開關(guān)需具備將雙極運行不平衡電流轉(zhuǎn)換到暫時接地極能力。

特點和作用：低壓直流高速開關(guān)特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第48頁換流器高速旁路開關(guān)12P旁路開關(guān)屬于±800kV直流輸電系統(tǒng)特有斷路器。旁路開關(guān)通常情況下處于分閘狀態(tài)，當某極1個12脈動橋閥及從屬系統(tǒng)發(fā)生故障，或計劃檢修時，將此12脈動閥組短路并操作與其配套隔離開關(guān)，使此12脈動閥組退出運行，確保該極無故障另1個12p閥組繼續(xù)運行，同時將故障閥組隔離方便維修。當故障閥組修復工作完成后，斷開旁路開關(guān)并操作與其配套隔離開關(guān)使已修復閥組重新投入運行。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第49頁非故障情況下正常退出1個12P閥組IdS1S3BS2

a、最初運行狀態(tài)如圖所表示。12P閥組正常運行，S2、S3處于合閘狀態(tài)，S1處于打開狀態(tài)，旁路開關(guān)B處于打開狀態(tài)。12P閥組正常運行特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第50頁b、開始退出1個12P閥組時序，逐步降低/升高換流器觸發(fā)角度至90°左右，使12脈動換流閥組兩端電壓降為零，閉合旁路開關(guān)B，此時電流同時流過換流器和斷路器B。其狀態(tài)如圖所表示。電流同時流過12P閥組和旁路開關(guān)特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第51頁IdS1S3S2B

c、將此12P閥組電流參考值逐步降為零，不投旁通對閉鎖換流器。其狀態(tài)如圖所表示。電流僅流過旁路開關(guān)特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第52頁S1S3S2BId

d、閉合隔離開關(guān)S1，斷開斷路器B，斷開隔離開關(guān)S2、S3，12脈動換流器正常退出運行。其狀態(tài)如圖所表示。電流僅流過S1支路特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第53頁

在換流變壓器或者換流閥等故障情況，經(jīng)過12脈動換流器旁路開關(guān)操作，能夠快速退出12脈動換流器，而不影響另一個12脈動換流器運行，系統(tǒng)進入不對稱運行狀態(tài)。詳細控制次序以下：故障情況下緊急退出1個12P閥組特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第54頁a、12脈動閥組或與其連接換流變壓器發(fā)生故障后，投入12脈動換流閥組旁通對，閉鎖換流器。其狀態(tài)如圖8所表示。IdS1S3Bb、旁路開關(guān)B閉合，然后閉鎖投入12脈動換流閥組旁通對。c、閉合S1，斷開旁路開關(guān)B和隔離開關(guān)S2、S3，使12脈動換流閥組退出運行。12P閥組投入旁通對特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第55頁a、初始狀態(tài)為12脈動閥組處于閉鎖狀態(tài)，沒有直流電流流過；b、閉合旁路開關(guān)B，打開S1，閉合S2和S3，電流僅流過旁路開關(guān)支路；c、160度觸發(fā)角解鎖12脈動閥，使它處于逆變運行狀態(tài)；d、降低觸發(fā)角到90度左右，流過旁路開關(guān)電流，因為電流紋波產(chǎn)生電流過零，發(fā)給旁路開關(guān)開斷指令，電弧熄滅，開斷成功，電流完全轉(zhuǎn)到12P閥組；e、調(diào)整觸發(fā)角，使12脈動閥進入正常運行。將1個12P閥組正常投入運行特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第56頁直流控制保護系統(tǒng)換流閥觸發(fā)脈沖模擬量測量交直流開關(guān)操作/換流變分接頭位置調(diào)整/風扇和泵啟停I/OUnit特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第57頁直流輸電設備:直流控制系統(tǒng)變壓器分接頭控制和電流控制器配合： CFC TCC整流器ID ALPHA 逆變器 GAMMA UD特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第58頁多端直流互聯(lián)風電場并網(wǎng)海上鉆井平臺/孤島供電電網(wǎng)互聯(lián)/電力交易太陽能發(fā)電并網(wǎng)特大城市供電直流技術(shù)熱點研究——柔性直流特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第59頁

金塘島舟山島岱山島秀山衢山泗礁小洋山大洋山定海站岱山站衢山站洋山站泗礁站正在開展柔性直流工程1.大連±320kV柔性直流工程

額定容量1000MW2.舟山±200kV五端柔性直流工程額定容量400MW

（見右圖）直流技術(shù)熱點研究——柔性直流特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第60頁直流技術(shù)熱點研究

特高壓直流接入特高壓交直流特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第61頁直流技術(shù)熱點研究

特高壓直流接入特高壓交直流特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第62頁直流技術(shù)熱點研究——級聯(lián)多端特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第63頁直流技術(shù)前沿研究——三極直流特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第64頁直流技術(shù)前沿研究——三極直流特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第65頁二、800kV向上直流工程系統(tǒng)設計特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第66頁一次系統(tǒng)方案及主設備選型每極采取換流器串聯(lián)或并聯(lián)方案：換流器并聯(lián)方案單換流器電壓為800kV，設備絕緣水平要求高，換流變造價高、控制復雜；換流器串聯(lián)方案單換流器絕緣要求降低、電流提升相對輕易，工程造價低。串聯(lián)電壓分配兼顧運行靈活性和經(jīng)濟性，綜合比較了設備制造、關(guān)鍵點絕緣水平提出。主設備選型充分考慮設備制造難度、大件運輸條件確定。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第67頁主設備選型換流變壓器采取單相雙繞組、單臺容量約300MW，總有載調(diào)壓抽頭數(shù)量不超出當前制造能力。平波電抗器經(jīng)綜合比較采取干式，單臺75mH，每極每站4臺，分別布置在極母線和中性線上。閥采取6英寸元件，通流能力為4kA。交流濾波器兩端均為4大組，按大組接入。確定分組容量時綜合考慮了占地、濾波性能、元件定值、綜合造價等。直流濾波器采取簡化設計。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第68頁

800kV主接線向家壩-上海直流輸電工程包含2個完整單極，每個完整單極每端由電壓相等2個12脈動換流器串聯(lián)組成，采取單相雙繞組換流變壓器。每個完整單極任一一個12脈動換流器退出運行，都不影響剩下?lián)Q流器組成不完整單極繼續(xù)運行。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第69頁

復龍換流站主接線圖特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第70頁

奉賢換流站主接線圖特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第71頁直流系統(tǒng)運行接線方式

常規(guī)直流：完整雙極運行；單極大地回路運行；單極金屬回路運行。特高壓直流新增加：?雙極運行接線；?雙極運行接線；?單極大地回路運行接線；?單極金屬回路運行接線。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第72頁直流系統(tǒng)運行控制模式雙極功率控制；極功率獨立控制；同時極電流控制；應急極電流控制；降壓運行在70%～100%正常運行電壓范圍；極功率倒送；緊急功率回降；極線路空載加壓試驗。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第73頁

主設備參數(shù)計算經(jīng)過主回路參數(shù)計算確定主設備初步參數(shù)確定無功功率賠償及控制研究基本條件；確定交流濾波器研究基本條件；確定過電壓和絕緣配合研究基本條件；系統(tǒng)暫態(tài)過程研究基本條件；制訂控制策略，提供基本穩(wěn)態(tài)控制參數(shù)。確定換流閥、換流變、平抗等初步參數(shù)。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第74頁主回路參數(shù)設計內(nèi)容主回路參數(shù)研究內(nèi)容換流變壓器短路阻抗；換流變壓器額定容量、電壓和電流；換流變壓器調(diào)壓抽頭范圍和級差；抽頭控制中過電壓限制值；直流電壓、理想空載直流電壓、觸發(fā)角；換流器運行特征參數(shù)表。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第75頁限制換流閥短路電流，使短路電流峰值不超出換流閥最大峰值耐受能力。較小換流變壓器阻抗能夠減小換流站無功賠償容量和直流側(cè)諧波，但交流系統(tǒng)諧波增加。換流變阻抗較大，換流變總損耗將有所增加。選擇換流變阻抗靠近其“固有阻抗”，降低換流變造價，滿足換流變運輸要求。

換流變壓器短路阻抗選擇特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第76頁換流變短路阻抗經(jīng)閥短路電流計算，確定復龍側(cè)換流變短路阻抗取18%，奉賢側(cè)因為運輸條件很好，短路阻抗取16.7%。短路阻抗一經(jīng)確定，能夠開始主設備參數(shù)計算。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第77頁

主回路參數(shù)設計輸入條件輸入條件兩端換流站交流系統(tǒng)條件；直流系統(tǒng)輸送能力、電壓水平；換流器基本接線方案；所采取控制策略；各種設備制造誤差、測量誤差和控制偏差；主設備制造能力和運行性能。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第78頁通常整流站控制直流電流，逆變站控制直流電壓。背靠背因為沒有直流線路，阻性損耗小，允許直流電壓有較大波動；同時考慮到緊急功率支援，其控制策略與長距離工程略有不一樣。不一樣廠家控制策略也有所不一樣，逆變側(cè)可采取定熄弧角控制、定空載直流電壓控制等策略?；具\行控制策略特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第79頁換流變閥側(cè)空載直流電壓依據(jù)控制策略，考慮設備控制偏差和測量誤差（短路阻抗誤差、角度控制偏差和CT、PT測量誤差），計算換流變閥側(cè)空載直流電壓運行范圍。特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第80頁

測量誤差和控制誤差選取特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第81頁測量誤差和控制誤差選取控制誤差：特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述第82頁換流變閥側(cè)空載直流電壓特高壓直流輸電工程一次系統(tǒng)設計概述