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换流站及其主要设备

作者:pokerking官网 发布时间:2020-11-09 11:12 点击数:

  换流站及其主要设备_电力/水利_工程科技_专业资料。换流站及其 主要设备 一、概述 ? ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 换流站的主要设备有: 阀厅 控制楼 换流变压器 交流开关场 滤波器 无功补偿设备 接地极 辅助设备 站用电系统 二、

  换流站及其 主要设备 一、概述 ? ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 换流站的主要设备有: 阀厅 控制楼 换流变压器 交流开关场 滤波器 无功补偿设备 接地极 辅助设备 站用电系统 二、换流站主接线 二、换流站主接线)换流器 它们完成交-直流和直一交流转换,由阀桥和 有抽头切换器的变压器构成 。 二、换流站主接线)直流平波电抗器 这些大电抗器具有高达1H 的电感,在每个换 流站与每极串联。 作用 二、换流站主接线)谐波滤波器 换流器在交流和直流两侧均产生谐波电压和谐 波电流。 作用:滤波 二、换流站主接线)无功功率支持 换流器内部要吸收无功功率,稳态条件下,所 消耗的无功功率是传输功率的50 %左右。 二、换流站主接线)接地极 直流线路与接地极线路同塔架设 二、换流站主接线)直流输电线 可以是架空线,也可以是电缆。除了导体数和 间距的要求有差异外,直流线路与交流线路十 分相似。 二、换流站主接线)交流断路器 为了排除变压器故障和使直流联络线停运,在 交流侧装有断路器,它们不是用来排除直流故 障的,因为直流故障可以通过换流器的控制更 快地清除。 断路器 二、换流站主接线 ? ? ? ? ? ? ? 8)换流变压器 利用原副边的匝数不同取得所需电压,与电力 变压器基本相同,但须注意几个问题。 9)晶闸管装置的过电压、过电流保护P200 10)触发回路P197 11)元件的均压 12)阀的安装形式 13)冷却方式 水冷系统 三、换流器的故障状态 ? ? 1)交流侧 过电压、过电流、甩负荷 2)整流桥臂短路 元件损坏,导致非特征谐波的产生 直流侧电压下降 交流侧电流含直流分量,引起交流互感器二次波形失真。 与故障元件同一半桥的健全元件也有故障电流通过。 ? ? ? ? ? 三、换流器的故障状态 ? ? 3)逆变桥臂短路 逆变阀短路破坏了直流输电的正常运行,但不会造成 过大的故障电流。 4)直流端口出口短路 不会产生严重的过电流 对交流侧有扰动,相当于切去有功电源和无功负荷。 5)晶闸管不触发 脉冲偶尔失落,可自行恢复。 脉冲永久丢失,逆变电路不能触发,引起换相失败。 ? ? ? ? ? ? 三、换流器的故障状态 ? ? ? ? 6)误导通 对整流元件,引起输出电压的不规则(谐波)。 对逆变的误导通会引起换相失败。 7)换相失败 反压角太小。 电源电压下降,换相电压下降引起失败。 换相重叠角太大。 交流系统电压不对称,引起交流侧过零时间改变,使 反压角改变。 直流电流对换相的影响。 ? ? ? ? ? 直流输电系统的分类 ? ? 由于目前各种类型的直流断路器都还处于研制 阶段,致使直流输电系统还不能像交流系统一 样构成各种复杂的网络,所以目前直流输电大 多是两端供电系统。 该系统常见的接线类型有: 直流输电系统的分类 ? ? 1)单极线路方式 是用一根架空导线或电缆线,以大地或海水作 为返回线路组成的直流输电系统 直流输电系统的分类 ? ? ? ? 2)双极线路方式 双极线路方式有两根不同极性(即正、负极) 的导线,可具有大地回路或中性线回路。 A 双极两线中性点两端接地方式 B 双极两线中性点单端接地方式 直流输电系统的分类 ? C 双极中性线方式 ? 将双极两端的中性点用导线连接起来,就构成 双极中性线方式 。这种方式由于增加了一根 导线.在经济上将增加一定的投资 直流输电系统的分类 ? ? D “背靠背”( back-to-back )换流方式 没有直流输电线路,而将整流站和逆变站建在 一起的直流系统称为“背靠背”换流站。这种 方式适用于不同额定频率或者相同额定频率非 同步运行的交流系统之间的互联。因为没有直 流输电线路,所以直流系统可选用较低的额定 电压。这样,整个直流系统的绝缘费用可降低。 目前世界各国已修建和准备投建的“背靠背” 直流工程较多,其主要用途是系统的增容时限 制短路容量,从而不致更换大量的电气设备。 我国高压直流输电的发展历史 ? ? 1、葛洲坝一南桥直流输电工程(简称葛一南 直流工程) 1982 年开始对葛洲坝水电站向华东送电进行 可行性研究,由于直流输电在远距离输电和联 网方面的优点,最终选择了直流输电方案。该 工程既解决了葛洲坝电站向华东上海地区的送 电问题,又实现了华中与华东两大电网的非同 期联网,它具有输电和联网的双重性质。 我国高压直流输电的发展历史 ? ? 葛--南直流工程为双极±500kV 、1 200 A 、1200MW ,输送距离约1045k M。 1985 年10 月开工,1989 年9 月极1 投入运 行,1990年8 月全部工程建成,并投人商业运 行。原瑞士BBC 公司和德国西门子公司提供。 我国高压直流输电的发展历史 我国高压直流输电的发展历史 ? ? 2、天生桥--广州直流输电工程(简称天一 广直流工程) 1991 年开始进行可行性研究,1997 年与德国 西门了公司签订了供货合同,2000年12 月极 1 投人运行,2001 年工程全部建成。该工程 为西电东送工程的一部分。直流工程为双极 ±500kV 、 1800 A 、1800MW,西起天生 桥水电站附近的马窝换流站,东至广州的北郊 换流站。全长约960 Km。 我国高压直流输电的发展历史 我国高压直流输电的发展历史 ? ? 3、嵊泗直流输电工程 嵊泗直流输电工程是中国自行设计和建造的双 极海底电缆直流工程。主要解决从上海向嵊泗 岛及宝钢马迹山码头的送电问题,同时也专虑 到嵊泗岛上的风力发电发展到一定规模时也具 有向上海反送的功能,工程的主要特点是受端 为弱交流系统。工程为双极±50kV、600 A 、60MW,共66.2km,其中59.7km为海 底电缆。 我国高压直流输电的发展历史 ? 1996 年完成各种研究工作,1997 年进行设备 订货,2002 年工程全部建成。除控制保护装 装置由许继电气股份有限公司供货外,其余全 部设备均由西安电力机械股份有限公司承包 。 我国高压直流输电的发展历史 我国高压直流输电的发展历史 ? ? 4、三峡--常州直流输电工程(简称三-- 常直流工程) 主要为解决三峡水电站向华东电网的送电问题, 同时也加强了华中与华东两大电网的非同期联 网。工程为双极±500kV 、3000 A 、 3000 MW,全长约860 km。工程于2002 年12月极 1 投入运行,2003 年5 月全部建成 。 我国高压直流输电的发展历史 我国高压直流输电的发展历史 ? ? ? ? ? ? ? 2004以后投入的直流工程 三峡--广东直流输电工程(2004.2-6) 工程为双极±500kV 、3000 A 、 3000MW, 全长约960 km。ABB 贵州--广东直流输电工程(2004.6) 工程为双极±500kV 、3000 A 、 3000MW, 全长约960 km。siemens 灵宝背靠背直流工程 (2005) 360MW、120kV、3000A 我国高压直流输电的发展历史 ? ? ? 新建成的直流线回直流输电 (500kV,2007) 我国高压直流输电的发展历史 ? ? 南网超高压输电公司安宁局(以下简称安宁局)位 于云南省安宁市,成立于2008年6月27日,属国有大型 企业。全局现有职171人,平均年龄29.23岁,其中本 科及以上学历50人,硕士研究生3人。目前安宁局设有综 合科、安生部、变电部、输电部4个部门,主要负责国家 “西电东送”和西部大开发战略中云南至广东±800千伏 直流输电工程(以下简称“云广特高压直流工程”)楚 雄换流站以及±800干伏输电线路部分段设备的运行维护 工作。 新建成的直流线千伏直流输电工程 ) 云—广特高压直流工程于2006年12月19日开工建 设。工程途经云南、广西、广东三省(区),线公里,额定直流电压为±800千伏,输送容量500 万千瓦。 2009年12月底,云—广特高压直流单极投运,输 送容量达到260万千瓦。2010年6月双极投产后,输送 容量达到500万千瓦。 云广直流工程两端换流站共56台换流变压器(含备用 8台)。其中28台800千伏高端换流变由西门子公司和沈变、 西变、保变等国内三大变压器厂联合设计、共同制造,其 中,17台由西门子公司生产,11台由国内三大变压器厂生 产。28台400千伏低端换流变压器全部由国内厂家自主设 计和制造。800千伏换流变运输重量333吨,属超宽超高超 重,运输十分困难。 重达530吨的±800千伏楚雄换流站高端变压器 1.4 直流输电的优缺点 ? ? ? 优点: 一、输送相同功率时,线路造价低 对于架空线 根导线 根(双极)导线。 直流输电对其线路走廊、铁塔高度、占地面积 等方面,也比交流输电优越。对于电缆线路, 直流电缆与交流电缆相比,其投资费和运行费 都更为经济 。 直流输电的优缺点 ? ? 二、线路有功损耗小 由于直流架空线 根导线,所 以在导线上的有功损耗较小。同时,由于直流 线路没有感抗和容杭,在线路上也就没有无功 损耗 。 直流输电的优缺点 ? ? 三、适宜于海下输电 海下输电必须采用电缆。电缆的绝缘在直流电压和交 流电压作用下的电位分布、电场强度和击穿强度都不 相同,以同样截面积的油浸纸绝缘电缆为例,用于直 流时的允许工作电压比在交流下约高3 倍。因此,在 有色金属和绝缘材料相同的条件下,2 根芯线的直流 电缆线 根芯线的交流电缆线路输送 的功率P大得多。所以海下输电采用直流电统在投资 上比采用交流电缆经济得多。 ? ? 四、没有系统的稳定问题 在交流输电系统中,所有连接在电力系统的同 步发电机必须保持同步运行。所谓“系统稳 定”,就是指在系统受到扰动后所有互联的同 步发电机具有保持同步运行的能力。由于交流 系统具有电抗,输送的功率有一定的极限,当 系统受到某种扰动时,有可能使线路上的输送 功率超过它的极限。 直流输电的优缺点 ? ? 五、能限制系统的短路电流 用交流输电线路连接两个交流系统时,由于系 统容量增加,将使短路电流增大,有可能超过 原有断路器的遮断容量,这就要求更换大量设 备,增加大量的投资。而用直流输电线路连接 两个交流系统时,就不存在上述问题,这对于 交流系统的互联具有极大的实用价值。 直流输电的优缺点 ? ? ? 六、调节速度快,运行可靠 直流输电通过晶闸管换流器能够方便、快速地 调节有功功率和实现潮流翻转。这不仅在正常 运行时保证稳定地输出功率,而且在事故情况 下,可通过正常的交流系统一侧由直流线路对 另一侧事故系统进行紧急支援。或者在交、直 流线路并联运行时,当交流系统发生短路,可 暂时增大直流输送的功率以减小发电机转子加 速,从而提高系统运行的稳定性。 单极运行 直流输电的缺点 ? ? ? ? 一、换流站的设备较昂贵 二、换流装置要消耗大量的无功功率 三、换流装置是一个谐波源,在运行中要产生 谐波,影响系统的运行 四、换流装置几乎没有过载能力,所以对直流 系统的运行不利 直流输电的优缺点 ? ? 五、由于目前高压直流断路器还处于研制阶段, 所以阻碍了多端直流系统的发展 六、以大地作为回路的直流系统,运行时会对 沿途的金属构件和管道有腐蚀作用,以海水作 为回路时,会对航海导航仪表产生影响。 直流输电的优缺点 ? ? ? ? ? ? ? 根据HVDC的优缺点,直流输电适用于以下场合: 1 )远距离大功率输电 2 )海底电缆送电 3 )不同频率或同频率非周期运行的交流系统之间的 联络 4 )用地下电缆向大城市供电 5 )交流系统互联或配电网增容时,作为限制短路电 流的措施之一 6 )配合新能源的输电 交流输电与直流输电比较的等价 距离 ? ? 交、直流输电比较的等价距离 ? 目前国际上对架空线km, 电缆线km。 直流输电的发展前景 ? ? 世界各国在现有直流输电工程设计、建设和运 行经验的基础上,正广泛深入地开展如下的研 究工作: l )研究电压更高、容量更大的晶闸管元件, 改进换流阀的机、电、热各方面的结构,以进 一步降低换流器的造价和提高可靠性。 2 )研究采用大规模集成电路元件和微机处理 技术,充分发挥直流输电优越的调节性能,以 适应各种运行工况的需要。 直流输电的发展前景 ? ? ? ? 3) 研究交、直流的并列运行和调节,以提高 输送功率极限。采用静止无功功率补偿装置, 以进一步提高直流联络线 )研究更大断流容量的高压直流断路器和发 展多端直流系统。 5 )研究高压直流电场以及电晕、无线电干扰 对环境的影响。 6)研究高次谐波的测量方法和消除谐波的新 措施及装置。 直流输电的发展前景 ? ? ? 7 )进一步开展直流输电系统的数字仿真及其 计算方法的研究。 8 )进一步开展高压直流系统可靠性计算方法 的研究。 9 )开展高压直流过电压、直流污秽及绝缘配 合的研究。


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