每极2组12脉动换流器

特高压直流输电的可靠性指标（摘自国家电网报）问：为什么要对直流输电系统的可靠性指标进行定期统计和评价?答：直流输电系统是一个复杂的自成体系的工程系统，多数情况下承担大容量、远距离输电和联网任务。

因此，需要设定一些直流输电系统可靠性指标，用于衡量直流输电系统实现其设计要求和功能的可靠程度，评价直流输电系统运行性能。

直流系统可靠性直接反映直流系统的系统设计、设备制造、工程建设以及运行等各个环节的水平。

通过直流系统可靠性分析，可以提出改善工程可靠性的具体措施，对新建工程提出合理的指标要求。

国际大电网会议专门成立一个直流输电系统可靠性工作组，每两年对全世界所有直流输电工程进行一次可靠性的综合统计和评价。

问：直流输电系统的可靠性有哪些具体的指标?答：直流输电系统的可靠性指标总计超过10项，这里只介绍停运次数、降额等效停运小时、能量可用率、能量利用率四项主要可靠性指标。

停运次数：包括由于系统或设备故障引起的强迫停运次数。

对于常用的双极直流输电系统，可分为单极停运，以及由于同一原因引起的两个极同时停运的双极停运。

对于每个极有多个独立换流器的直流输电系统，停运次数还可以统计到换流器停运。

不同的停运代表对系统不同水平的扰动。

降额等效停运小时：直流输电系统由于全部或者部分停运或某些功能受损，使得输送能力低于额定功率称为降额运行。

降额等效停运小时是：将降额运行持续时间乘以一个系数，该系数为降额运行输送损失的容量与系统最大连续可输送电容量之比。

能量可用率：衡量由于换流站设备和输电线路(含电缆)强迫和计划停运造成能量传输量限制的程度，数学上定义为统计时间内直流输电系统各种状态下可传输容量乘以对应持续时间的总和与最大允许连续传输容量乘以统计时间的百分比。

能量利用率：指统计时间内直流输电系统所输送的能量与额定输送容量乘以统计时间之比。

问：我国直流输电的实际运行指标处于什么水平?答：截止到2005年底，我国已经建成5回±500千伏高压直流输电工程。

中华人民共和国电力行业标准高压直流换流站绝缘配合导则DL/T605—1996 Guide for insulation coordination of HVDC convertor stations中华人民共和国电力工业部1996-12-18批准1997-05-01实施前言本导则是根据国际大电网会议(CIGRE)33.05工作组1984年9月提出的《高压直流换流站绝缘配合和避雷器保护使用导则》编写的，在技术内容上与该导则等效。

由于将国际导则转化为本国标准时，应符合GB/T1.1—1993的规定，故增加了1章，即第2章引用标准，将CIGRE导则的第2章绪论和第3章确定过电压和避雷器强度的方法和手段合并为第3章通则，其后各章与CIGRE导则的编号相同，即国际导则的第4～9章为本导则的第4～9章。

根据我国实际情况和CIGRE33/14.05工作组1987年发布的《HVDC换流站无间隙金属氧化物避雷器使用导则》，在第3章和9.2节中对条文作了适当修改和简化，其他条文及内容基本不变或稍有改变。

CIGRE导则在条文中提到了一些国际标准，这些标准有的已转化为国家标准或国内已有类似的标准，也有的还没有转化为国家标准。

本导则第2章只列出了引用的国内标准，对于所涉及的国际标准则列入附录A。

本导则的附录A为提示的附录。

本导则由中国电力企业联合会标准化部提出。

本导则由电力工业部高压直流输电标准化技术委员会归口。

本导则起草单位：电力工业部电力科学研究院。

本导则主要起草人：李同生、刘长 、张大琨。

1主题内容和适用范围本导则对高压直流换流站过电压保护与绝缘配合作了规定。

它适用于与架空线路(电缆线路)相连接的单极或双极的换流站，每个极有一个或两个12脉动换流器组；亦适用于其它形式的换流站，如高压直流耦合站(背靠背换流站)或只含有一个6脉动换流器的换流站。

本导则主要用于由无间隙氧化锌避雷器保护的空气绝缘的换流站，其基本原则也可用于气体绝缘的换流站或由其它型式避雷器保护的换流站。

2022年注册电气工程师（发输变电）《专业知识考试（上）》真题2022年注册电气工程师（发输变电）《专业知识考试（上）》真题单选题（共40题，共40分）1.在中性点经消弧线圈接地的系统中，校核沿屋外安装避雷器支架下引的设备接地线在单相接地故障时的热稳定，该接地线长时间温度不应高于（）。

A.70℃B.80℃C.100℃D.150℃2.采用短路电流实用计算法计算，在电源容量相同时，下列对于计算电抗Xjs的描述正确的是（）。

A.Xjs越大，短路电流周期分量随时间的衰减程度越大B.Xjs越大，短路点至电源的距离越近C.Xjs越小，短路电流周期分量的标幺值在某一时刻的值越大D.Xjs越小，电源的相对容量越大3.使用电感镇流器的气体放电灯应在灯具内设置电容补偿，荧光灯功率因数不应低于（）。

A.0.8B.0.85C.0.9D.0.954.若在发电厂装设电气火灾探测器，下列各项设置中不正确的是（）。

A.在110kV电缆头上装设光栅光纤测温探测器B.在发电机出线小室装设红外测温探测器C.在PC的馈线端装设剩余电流探测器D.在低压厂变的电源侧装设剩余电流探测器5.某发电厂一组220V阀控铅酸蓄电池，容量为1200Ah，其相应的直流柜内元件的短路水平至少应为（）。

A.10kAB.20kAC.25kAD.30kA6.某厂区道路照明采用LED光源，其中一回采用10mm2铜芯电缆供电且灯具等间距布置，采用单相220V供电，假设该线路负荷的功率因数为1，当该线路末端照明灯具端电压为210V时，其总负荷力矩为（）。

A.531.8kW·mB.480.6kW·mC.410.5kW·mD.316.4kW·m7.某220kV屋外配电装置采用支撑式管型母线，支柱绝缘子高2300mm，母线为Φ200/184mm铝镁管型母线，母线中心线高出支柱绝缘子顶部210mm，当母线发现三相短路时单位长度母线短路电动力为68N/m，则校验支柱绝缘子机械强度时其单位长度短路电动力为（）。

部分国外直流工程和换流站概况本报告中所提及的换流站包括巴西伊泰普直流输电工程、美国太平洋联络线直流输电工程、日本四国电力的阿南换流站、英国的Selindge换流站、加拿大的Dorsey和Chateauguay换流站以及以包括Nicolet、Radisson、Des Cantons和Sandy Pond四个换流站的魁北克——新英格兰多端直流系统。

它们的简要情况如下：1 美国太平洋联络线直流工程美国太平洋联络线直流输电工程于1965年设计，1970年正式投入运行，其换流站每极由3组6脉动汞弧阀串联组成，每组额定电压为133kV,额定电流为1800A。

双极额定电压为±400kV,额定功率为1440MW。

直流线路长为1369km,载流能力超过3000 A。

1971年，该工程在地震中损坏，1973年恢复后，经过研究和试验，把额定电流提高到2000A，额定功率增至1600MW。

1985年，由于负荷增长的需要，工程进行了增容，即在每极原有3个汞弧阀组的基础上，再串联1个100kV、2000A的6脉动晶闸管阀组，从而使直流线路电压升至±500kV，额定容量增至2000MW。

为了充分利用此工程直流线路的载流能力，满足南部地区负荷增长的需要，1986年开始考虑太平洋直流联络线的扩建工程，1989年建成。

扩建工程是每端增加1个新的双极换流站，每极1组12脉动晶闸管换流器，额定电压为±500kV，额定电流为1100A。

新站与老站并联运行，构成并联运行的四端直流系统，可传输额定功率3100MW。

扩建后的直流输电工程，在北端的赛里略换流站，老站是和邦纳维尔电力局（BPA）的230kV系统相连，而新站是与其500kV系统相连，但新老两站均位于一个换流站内。

在南端的希尔玛换流站，老站是与洛杉矶水电局的230kV系统相连，新站是与爱迪生电力公司的220kV系统相连，并且新站建在希尔玛换流站东约1km处，称为希尔玛换流站。

直流工程换流器比较及分析高压直流(HVDC) 输电以其在长距离大容量输电、海底电缆输电和非同步联网等领域的独特优势而得到了广泛应用。

换流器是高压直流输电的核心设备，它是影响HVDC系统性能、运行方式、设备成本以及运行损耗等的关键因素。

一、换流器概述换流器是实现交直流电相互转换的设备，当其工作在整流(或逆变)状态时，又称为整流器(或逆变器) 。

换流器容量巨大、可控性强，对可靠性的要求很高。

传统晶闸管换流器容量很大，但投资大、谐波严重。

电压源换流器能弥补传统晶闸管换流器的部分缺点，其发展十分迅速。

较典型换流器有传统晶闸管换流器、每极2组12脉动换流器、电容换相换流器以及电压源换流器等。

长距离大容量高压直流输电仍然适合采用传统晶闸管换流器; 电压源换流器在HVDC中有广泛的应用前景，是未来高压直流输电技术的重要发展方向。

二、换流器的分类换流器以实现功率变换的关键器件划分，可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，如IGBT、IGCT)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（LCC）和器件换相换流器(DCC)。

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(CSC)和电压源换流器(VSC)。

电流源换流器的直流侧通过串联大电感而近似维持直流电流恒定，电压源换流器的直流侧通过并联大电容而保持直流电压近似不变。

电压源换流器依据其拓扑结构进一步分为两电平和模块化多电平换流器（MMC）等结构。

针对晶闸管换流器，还可根据换流器基本单元结构的不同而分为三种: 每极1组12脉动换流器(简称12脉动换流器)，每极2组12脉动换流器串联式换流器和每极2组12脉动换流器并联式换流器。

其中，12脉动换流器是常规高压直流输电的典型换流器，每极2组12脉动换流器则适用于特高压直流(HVDC) 输电。

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。

2019年注册电气工程师专业知识试题（发输变电）（下午卷）一、单选题（共40题，每题1分。

每题的备选项中只有一个最符合题意）【19-1-P-1】在发电厂中，当用于锅炉本体及金属容器检修时，携带式作业灯的电压为下列哪项数值？（）（A）12V （B）24V （C）36V （D）48V【答案】A【本题解析】依据《发电厂和变电站照明设计技术规定》DL/T 5390-2014第8.1.3条第2款。

【19-1-P-2】火力发电厂与变电所中，下列哪项照明节能措施是错误的？（）（A）户外照明和道路照明可采用发光二极管（B）户外照明宜采用分区，分组集中手动控制方式（C）当天然光照度水平升到场地照度标准的80%时，光控开关关灯（D）高强气体放电灯功率因数不应低于0.85【答案】C【本题解析】依据《发电厂和变电站照明设计技术规定》DL/T 5390-2014，依据10.0.4条第1款，A正确；依据10.0.4条第2款，B正确；依据10.0.4条第3款，C错误；依据10.0.3条，D正确。

【19-1-P-3】在发电厂的下列场所或部位，宜选择缆式线型感温探测器的是？（）（A）计算机房（B）发电机出线小室（C）皮带输送装置（D）柴油储罐【答案】C【本题解析】依据《火灾自动报警系统设计规范》（GB 50116-2013）第5.2.2-2条，A错误，宜选择点型感烟火灾探测器；第5.2.5-5条，C错误；宜选择点型感温火灾探测器；第5.3.3-3条，C正确；第5.3.4-1条，D错误，宜选择线型光纤感温火灾探测器。

本题不建议查找《火力发电厂与变电站设计防火标准》（GB 50229-2019）表7.1.7、表7.1.8，因为各选项与规范之间的文字对应情况较差，说明出题老师不是按此规范命题。

这也是知识题考试的技巧之一，当你发现你找的规范与各个选项的描述都有较大出入，说明很有可能用错规范了。

【19-1-P-4】某电网计划建设一座容量为8000MW，±800kV直流换流站，采用每极两个12脉动换流器单元串联接线方式，额定电流为5000A，请问该直流输电工程最小直流和降压运行电压为下列哪项数值？（）（A）＜1000A，±（560kV~640kV）（B）＜800A，560kV~640kV（C）＜500A，±（560kV~640kV）（D）＜500A，560kV【答案】C【本题解析】依据《±800kV直流换流站设计规范》（GB/T 50789-2012）第4.2.3条（小于额定电流的10%）和4.2.4条（额定电压的70%~80%）。

交流系统带电阶段和极1单极低端换流器带电阶段的安全隔离措施特高压直流换流站每极采用2个12脉动换流器的接线方案，每一个换流器都可以独立运行或与其它换流器进行组合运行，直流系统这种灵活的接线特点有利于换流站施工建设期间实现分期投运，尽早发挥直流输电工程的输电效益。

根据直流换流站可以模块化建设投运的规律和以往工程经验，从工程施工到全站设备完全投运可以划分为六个阶段：阶段1：交流系统带电；阶段2：直流单极低端换流器带电；阶段3：直流双极低端换流器带电；阶段4：直流单极高端换流器带电；阶段5：直流双极高端换流器带电；阶段6：直流场全部带电。

上述六个阶段的划分实现了根据工程进度的不同实行分阶段送电，由于在各个阶段过渡期间设备带电运行与工程施工调试同步进行，现场带电运行设备、安装调试设备同时存在，因此存在较高的安全风险。

为了保证投运设备正常运行及后续施工的安全需要，在不同阶段需要制定并执行一次系统设备带电隔离、二次系统接线隔离、控制保护系统软件隔离等安全隔离措施，以防止在此期间造成各种不必要的安全生产事故。

随着直流场设备和各个阀组单元完成安装调试，在交流系统带电安全隔离措施的基础上，需要对原有的安全隔离方案进行调整，以保证阀组单元的顺利接入。

本文结合锦苏直流工程苏州换流站对有代表性的交流系统带电阶段和极1单极低端换流器带电阶段的安全隔离措施进行了详细的研究。

1. 交流场带电安全隔离措施交流场带电安全隔离的目的是实现换流站交流场带电运行后，直流场设备的施工和控制保护的调试不会对交流场带电设备造成影响，使设备带电运行与工程施工调试同步进行。

1.1一次设备带电范围（1）500kV交流场；（2）500kV交流滤波器场；（3）500kV及高压站用变；（4）35kV站用变；（5）10kV开关室；（6）公用400V站用电室。

1.2一次设备安全隔离措施。

12脉冲整流器原理12脉冲整流技术的发展由来已久，早在70年代初期，当大功率可控硅发展成熟之际，人们就已经发现了可控硅整流器在将交流电转换为直流电的同时，产生了大量的谐波电流注入到电网中，随之而来的就是谐波电流对电网中的其它负载产生的影响，为此，人们寻求一种解决方法，希望去除掉整流器产生的谐波电流。

在当时的技术水平和条件下，只有两种解决方案：其一是采用两套整流器通过不同相位的叠加，以便消除H5、H7次谐波，也就是12脉冲整流器；另外一种方案就是采用LC型的无源滤波器，试图消除（主要是）H5和（部分的）H7以及少量的其它更高次的谐波。

这在当时算是比较先进的技术。

12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。

两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。

桥1的网侧电流傅立叶级数展开为：iIA=iIa=2´31/2/p´Id( sinwt-1/5sin5wt-1/7sin7wt+1/11sin11wt+1/13sin13w t-1/17Sin17wt-1/19sinwt+…)桥II网侧线电压比桥I超前30°，因网侧线电流比桥I超前30°。

iIA=2´31/2/p´Id( sinwt+1/5sin5wt+1/7sin7wt+1/11sin11wt+1/13sin13wt+1/ 17Sin17wt+1/19sinwt+…)故合成的网侧线电流iA=iIA+iIIA=4´31/2/p(sinwt+1/11sinwt+1/13sin13wt+…)可见，两个整流桥产生的5、7、17、19、…次谐波相互抵消，注入电网的只有12k±1（k为正整数）次谐波，且其有效值与与谐波次数成反比，而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。

12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端、增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。

一、单选题【本题型共3道题】1.哈密－郑州工程中±800kV换流站换流场采用双极、每极2个12脉动换流阀组串联接线，换流阀组电压按（）方式分配。

A．400kV＋400kVB．200kV＋600kVC．300kV＋500kVD．100kV＋700kV用户答案：[A] 得分：12.002.耐热铝合金导线可以充分利用现有线路（），对于现有线路进行增容改造具有重要意义。

A．减少线路走廊B．增加输送容量C．减少工程投资D．减少建设时间用户答案：[B] 得分：12.003.国内1000kV交流变电站中主变低压侧电压等级为（）。

A．500kVB．220kVC．110kVD．66kV用户答案：[D] 得分：12.00二、多选题【本题型共8道题】1.公司推广的”两型一化”变电站中“两型”：指（）。

A．资源节约型B．城市型C．环境友好型D．工业型E．智能坚强型用户答案：[AC] 得分：4.002.属于装配式建构筑物范围的有：（）。

A．装配式围墙B．轻钢结构继电器小室C．二次设备预制舱D．角钢结构构架E．装配式型钢电缆沟用户答案：[ABCDE] 得分：4.003.直流输电的缺点（）。

A．输送容量大B．晶闸管换流器在换流时需消耗大量的无功功率C．晶闸管换流器在换流时会产生高次谐波D．直流灭弧困难E．造价低用户答案：[BCD] 得分：4.004.全寿命周期(Life cycle简称LC)是指工程项目从规划到建设、投运、直至报废的全过程。

具体来讲大致分为三个阶段，即：（）。

A．可研决策阶段B．实施(设计、施工)阶段C．验收阶段D．运营阶段E．运行阶段用户答案：[ABD] 得分：4.005.标准化管理委员会的职责有（）。

A．参与起草、修订国家标准化法律、法规的工作B．拟定和贯彻执行国家标准化工作的方针、政策C．拟定全国标准化管理规章，制定相关制度D．管理全国标准化信息工作E．协调和指导行业、地方标准化工作用户答案：[ABCDE] 得分：4.006.直流输电的优点（）。