HVDC总结与复习

HVDC中的关键术语“双极线路(或UHVDC 输电线路)”指的是架设在相同的输电线路构架上的两极直流输电线路。

本工程为从云南普洱换流站到广东江门换流站的±800kV 直流输电线路。

“双极”指的是两个换流器极，它的一端连至各自的极线，另一端联接在公共地极线上。

“晶闸管级”指的是由单个晶闸管元件(或两个或多个并联的晶闸管元件)以及附属的控制、均压、保护和监视元件共同组成，构成阀中的一个电压级。

“晶闸管级”中可能包括一部分阀电抗器。

“晶闸管组件”指的是机械上可更换的最小阀单元，包括多个晶闸管级以及对应的阻尼、均压元件和触发保护电子设备。

“晶闸管组件”中可能包含一部分分布式阀电抗器。

“电抗器组件”是指机械上可更换的最小阀电抗器单元，与晶闸管组件串联连接。

“阀组件”是指阀中电气上可重复的最小单元，由多个晶闸管级、触发和保护电路、均压部件、阀电抗器和其它阀附属元件组成。

阀通常由多个阀组件构成，每一个阀组件与完整阀呈现相同的电气特性，但只具有完整阀的一部分电压承受能力。

每一阀组件又可包括多个可拆分和可更换的晶闸管组件和电抗器组件。

“阀组”指一个12脉冲换流器单元，用于将交流功率转换成直流功率或者相反。

“阀”是由多个阀组件以及附属外部设备组成，构成6脉动格拉兹(Gratz)换流桥中的一个桥臂。

“多重阀单元”是指安装在单个支承结构上的多个阀的组合件。

包括安装在阀结构上的其它元件，例如(但不限于)电抗器和避雷器，这些元件可以看作阀的一部分。

“阀支承结构”是指阀的一部分，在机械上对阀起支承作用(或阀体吊装在其上)，在电气上使包含多个阀组件的阀体带电部分与地之间绝缘。

阀支承结构中可能包含光纤系统以及冷却空气通道或液体冷却介质管道，这些附属设备也可能是在阀支承结构或悬吊系统的外部。

“冗余度”是指阀中总的晶闸管级数与按规定的各种试验电压确定的最小晶闸管级数之差。

“晶闸管冗余度系数”(fr)r t tr N N N f -=其中 Nt=阀中总的晶闸管级数Nr=“冗余度”中所定义的阀冗余度“电容器元件”指的是单个使用由铝箔和绝缘纸或塑料薄膜绕装的部件。

高压直流输电总结高压直流输电总结一、高压直流输电概述：1.高压直流输电概念：高压直流输电是交流-直流-交流形式的电力电子换流电路，由将交流电变换为直流电的整流器、高压直流输电线路及将直流电变换为交流电的逆变器三部分组成。

注意：高压输电好处是在输送相同的视在功率S的前提下，高压输电能够降低输电线路流过的电流，减少线路损耗，提高输送效率（,）。

2.高压直流输电的特点：（1）换流器控制复杂，造价高；（2）直流输电线路造价低，输电距离越远越经济；（3）没有交流输电系统的功角稳定问题；（4）适合海底电缆（海岛供电、海上风电）和城市地下电缆输电；（5）能够非同步（同频不同相位，或不同频）连接两个交流电网，且不增加短路容量；（6）传输功率的可控性强，可有效支援交流系统；（7）换流器大量消耗无功，且产生谐波；（8）双极不对称大地回线运行时存在直流偏磁问题和电化学腐蚀问题；（9）不能向无源系统供电，构成多端直流系统困难。

3.对直流输电的基本要求：（1）能够灵活控制输送的（直流）电功率（大小可调；一般情况下，应能够正反双向传送电功率（功率方向可变）；（2）维持直流线路电压在额定值附近；（3）尽可能降低对交流系统的谐波污染；（4）尽可能少地吸收交流系统中的无功功率；（5）尽可能降低流入大地的电流。

注意：大地电流的不利影响包括①不同接地点之间存在电位差，形成电解池，造成电化学腐蚀；②变压器接地中性点流过直流电流，造成变压器直流偏磁，使变压器噪声增加、损耗加大、振动加剧。

4.高压直流输电的适用范围：答：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.配合新能源供电。

二、高压直流输电系统的基本构成：1.双端直流输电的基本构成：（1）单极大地回线（相对于大地只有一个正极或者负极）：图2- 1（2）单极金属回线：图2- 2（3）双极大地回线（最常用）：图2- 3（4）双极单端接地（很少用）：图2- 4（5）双极金属回线（较少用）：图2- 5（6）并联式背靠背：图2- 6（7）串联式背靠背：图2- 72.多端直流输电的基本构成：（1）三端并联型；图2- 8（2）三端串联型；图2- 9注意：这里的“双端”、“多端”指的是所接换流站的个数（交流电网接入点的个数），而不是换流器的个数。

HVDC思考复习题1．晶闸管的通、断条件是什么？2．何谓换相过程？换相过程中交流系统会发生什么？3．触发角α（β）、换相角γ、关断角δ的定义与概念是什么？4．换相角γ与哪些因素有关，它对直流输电运行工况有什么影响？5．直流输电中比换相压降或等效换相电阻的概念及物理意义是什么？6．高压直流（俗称大直流）逆变器可以实现无源逆变吗？为什么？7．直流输电一次系统主要有那几部分构成？8．两端直流输电系统的有几种主要接线方式？各有什么特点？9．何谓多端直流输电系统？其与两端直流输电系统有何异同？10．直流输电中的基本换流单元是什么？它的特点（交、直流侧波形及谐波特征）？11．如何判断换流器处于整流状态还是逆变状态（弄清两种运行状态下的触发角α大小，以及阀电压、电流波形特征等）？12．为什么说逆变器容易发生“换相失败”、整流器容易发生“误触发导通”故障？13．两端直流输电系统的基本控制方式是什么？14．某直流输电系统正常运行情况下由整流器控制直流电流，其电流定值为I dZ；逆变器设有后备定电流控制，其电流定值为I dN。

假设现在需要对I dZ修正±ΔI d，请简述整逆两站控制系统调整电流控制定值的过程（控制定值的同步修正过程，画图+简要说明）。

15．逆变器为什么也要设置定电流控制？其整定值应如何确定(与整流器定值相比)？在什么情况下它会投入工作？这时直流输电系统的控制方式怎样？直流线路电压主要取决于什么因素？16．直流输电与交流输电比较有哪些优、缺点？在什么情况下宜采用直流输电？17．换流器无论对交流系统还是直流系统来讲都是一个大的谐波源。

请分别说明换流器对于交流系统和对于直流系统所表现出的谐波源性质，以及应采取什么类型的滤波器。

18．双桥12脉动换流器在交、直流侧的接线是怎样的？其交流系统端（换流变压器网侧）的电流波形是怎样的（不考虑换相角γ）？请画图说明。

19．逆变器越前关断角δ的大小主要对什么有影响？20．直流输电内部过电压主要包括什么？防止过电压的主要措施是什么？21．SnO、SiC、间隙避雷器主要区别是什么？22．Prove that the average voltage across the smoothing reactor is zero if the reactor has no resistance.23．Prove that the half-wave rectifier in Fig.2 can conduct only intermittently.24．Analyze the half-wave rectifier circuit in Fig.2, finding the wave shapes and the averageand rms values of the current and the several voltages as functions of d m V E /. 25．Analyze a half-wave rectifier circuit like that in Figure 2 except that it has aresistance-inductance load with no counter-EMF (Electromotive Force). Find wave shapes and average and rms values of the current and the several voltages as functions of CR .26．Find the magnitudes of the harmonics, in terms of d I , in the secondary currents of asingle-phase full-wave rectifier (Figure 3 and 4d ).27．Draw curves of instantaneous voltage across a valve as functions of t ω for γ=0 and0=α to o 180 in increments of o 30(seven curves altogether).28．Draw the wave shape of current in one phase of delta-connected transformer secondarywindings feeding a bridge rectifier circuit with negligible overlap γ, and calculate the effective value of the current.29．What orders of harmonics are present in the direct voltage of a six-pulse converter? Inthe alternating current?30．Find the amplitude of the h th harmonic of the direct voltage of a six-pulse converterwith ignition angle α and no overlap. Express it as a fraction of 0d V .31．Find the amplitude of the h th harmonic of the alternating current of a six-pulseconverter with ignition angle α and no overlap. Express it in terms of the direct current.32．What is the rms value of all the harmonics combined, excluding the fundamental, of thealternating current of a converter in terms of the direct current if the latter is free from ripple and if the overlap angle is very small?33．Draw curves of wave forms of valve current and voltage of a three-phase two-wayrectifier with o 15=α,60o γ=.34．Draw curves of current through a valve and voltage across the same valve as functionsof t ω for 0=α and 30o γ=.35．Do Problem 32 with o 15=α and 30o γ=.36．Do Problem 32 with o 30=α and 30o γ=.37．Do Problem 32 with o45=α and 15o γ=.38．Do Problem 32 with o 120=α and 15o γ=.39．Do Problem 32 with o 120=α and 30o γ=.40．Do Problem 32 with o 135=α and 30o γ=.41．Do Problem 32 with o 135=α and 15o γ=.42．Draw curves of one cycle of instantaneous line-to-neutral and line-to-line voltages at the terminals of a Y-connected secondary winding of the converter transformer feeding one bridge, with o 30=α and 10o γ=.43．Same as Problem 40 except o 15=α and 30o γ=.44．Same as Problem 40 except o 30=α and 30o γ=.45．Same as Problem 40 except o45=α and 15o γ=.46．Same as Problem 40 except o 30=α and 60o γ=.。

高压直流输电与FACTS技术复习：第一部分高压直流输电第一章高压直流输电基本概念第二章换流器工作原理第三章换流站谐波与无功补偿第四章高压直流输电的控制与保护第五章高压直流输电的新技术及新发展第二部分柔性交流输电第六章FACTS技术在输电系统中的应用(含书上第5、6两章内容)第七章FACTS技术在配电系统中的应用(同书上第7章内容)第八章FACTS技术在发电系统中的应用(同书上第3章内容)第九章FACTS技术在用电系统中的应用(同书上第8章内容)▪第一章基本概念1.1 HVDC的发展1.2 HVDC的组成及工作原理1.3 HVDC的分类1.4 HVDC与HV AC比较1、2009年12月24日12：46时许，历时三年，世界第一个±800千伏特高压直流输电工程——云南至广东特高压直流输电工程单极800千伏成功送电2、向家坝至上海±８００千伏特高压直流输电示范工程，最大输送能力７００万千瓦，世界上电压等级最高、输送容量最大、送电距离最远、技术水平最先进的直流输电工程。

3、HVDC系统的组成4、HVDC的组成：（1）换流器，一个或多个单桥直流端串连、交流段并联（？）包括整流；器和逆变器。

（2）换流变压器，作用：1）参与AC/DC变换;2）实现电压变换；3）抑制直流故障电流；4）削弱交流系统入侵直流系统的过电压；5）减少注入交流系统的谐波；6）实现交、直流系统的电气隔离。

（3）平波电抗器，作用：1）防止轻载时直流电流断续；2）抑制直流故障电流的快速增加，减小继发换相失败的几率；3）减小直流电流纹波；4）防止直流线路或直流开关站产生的陡波冲击波进入阀厅，损害阀。

（4）滤波器（减小注入交直流系统谐波的设备）。

（5）无功补偿设备，作用：提供换流器所需要的无功功率，减小换流器与系统的无功交换。

换流器吸收无功功率：30%-50%Pd (整流器)。

40%-60%Pd (逆变器)。

（6）直流线路：包括架空线和电缆线。

物理高二远程输电知识点远程输电是指将发电厂产生的电能通过输电线路远距离传输到用电地点的过程。

这种输电方式相比于近距离输电，具有传输距离长、损耗小、经济性高等优势。

本文将介绍物理高二远程输电的相关知识点。

一、输电线路的选取在远程输电中，选择合适的输电线路非常重要。

一般而言，远程输电线路采用高压输电线路，如高压直流(HVDC)输电线路和高压交流(HVAC)输电线路。

1. HVDC输电线路HVDC输电线路是指直流电能通过线路传输。

它具有输电损耗小、输电距离远、稳定性好等优点。

HVDC输电线路使用换流站将交流电转变为直流电，并通过长距离的电缆或架空线路输送。

在接收站，再由换流站将直流电转变为交流电供给用户。

2. HVAC输电线路HVAC输电线路是指交流电能通过线路传输。

它具有输电损耗小、建设成本低、维护方便等特点。

HVAC输电线路分为两种类型：低频交流输电和高频交流输电。

低频交流输电适用于大功率长距离传输，而高频交流输电适用于小功率近距离传输。

二、输电损耗及其计算在远程输电过程中，电能会因为电阻、电感和电容等因素而发生损耗。

为了评估输电线路的性能，需要计算输电损耗。

1. 阻性损耗阻性损耗是由电阻引起的电能损耗。

它与电流的平方成正比，与电阻值和输电距离成正比。

阻性损耗计算公式为：P=I^2R，其中P表示损耗功率，I表示电流，R表示电阻。

2. 电感耗电感耗是由电感引起的电能损耗。

它与电流和频率成正比，与电感值和输电距离成正比。

电感耗的计算公式为：P=2πfLI^2，其中P表示损耗功率，f表示频率，L表示电感，I表示电流。

3. 电容耗电容耗是由电容引起的电能损耗。

它与电流和频率成正比，与电容值和输电距离成正比。

电容耗的计算公式为：P=2πfCU^2，其中P表示损耗功率，f表示频率，C表示电容，U表示电压。

三、输电线路的安全性及其提升措施为了确保远程输电的安全性，必须采取一系列措施来降低事故风险并保障供电质量。

高电压技术学期学习总结通过一学期对高电压技术的学习，有一下重点难点总结：第一章气体的绝缘强度1、气体放电的基本物理过程⑴带电粒子的产生气体分子或原子产生的三种状态原态（中性）激发态（激励态）从外界获得能量，电子发生轨道跃迁。

电离态（游离态）当获得足够能量时，电子变带电电子，原来变正离子。

电离种类：A：碰撞电离B：光电离C：热电离D：表面电离⑵带电离子的消失A：扩散，会引起浓度差。

B：复和（中和）正负电荷相遇中和，释放能量。

C：附着效应，部分电负性气体分子对负电荷有较强吸附能力，使之变为负离子。

⑶汤逊理论的使用条件和自持放电条件使用条件：均匀电子，低电压自持放电条件：(1)1seαγ-≥⑷巴申定律的物理意义及应用A：巴申定律的物理意义①p s（s一定）p增大，U f增大。

②p s（s一定）p减小，U f减小。

③p s不变：p增大，密度增大，无效碰撞增加，提高了电量的强度，U f增大。

P减小，密度减小，能碰撞的数量减小，能量提高，U f增大。

P s不变，U f不变。

B：巴申定律的应用通过增加或者减少气体的压力来提高气体的绝缘强度。

如：高压直流二极管（增加气体的压力）减小气体的压力用真空断路器。

⑸流柱理论的使用范围及与汤逊理论的关系流柱理论的使用范围：a、放电时间极短b、放电的细分数通道c、与阴极的材料无关d、当ps增大的时候，U f值与实测值差别大。

流柱理论与汤逊理论的关系：a、流柱理论是对汤逊理论的一个补充b、发生碰撞电离c、有光电离，电场⑹极不均匀电场的2个放电特点（电晕放电，极性效应）电晕放电的特点：a、电晕放电是极不均匀电场所持有的一种自持放电形式，是极不均匀电场的特征之一。

b、电晕放电会引起能量消耗。

c、电晕放电的脉冲现象会产生高频电磁波，对无线电通讯造成干扰。

d、电晕放电还使空气发生化学反应，生成臭氧、氮氧化物是强氧化剂和腐蚀剂，会对气体中的固体介质及金属电极造成损伤或腐蚀。

极性效应的特点：a、棒为正，极为负特点：电晕放电起始电压高。

1.根据图1简述直流输电的基本原理。

2.两端直流系统的接线方式有哪些？3.双极两端中性点接地的直流工程，当一极停运后，可选择哪些接线方式运行？4.简介“背靠背”换流方式。

5.列举直流输电适用场合：6.延迟角、重叠角、超前角、熄弧角的概念。

7.在图2上标出延迟角、重叠角、超前角、熄弧角、自然换相点等，并画出其相应的直流输出电压示意图。

图2 图38.依据图3单桥整流器在α>0，μ>0时的换相电路，画出其等值电路图，并简述V1向V3换相过程。

10.为什么要求逆变器的熄弧角必须有一个最小值，但也不能太大？11.在图4上标出延迟角、重叠角、超前角、熄弧角、自然换相点等，并画出其相应的直流输出电压示意图。

图4 图512.试写出整流侧、逆变侧直流母线电压与阀侧空载直流的关系。

13.指出图5换流站中各标号代表的设备名称，并介绍一些主要设备的功能。

14.HVDC对晶闸管元件的基本要求有哪些？15.换流变压器的作用是什么？有什么特点？16.平波电抗器的作用是什么？17.高压直流输电线路按构成方式可分为哪几种？18.相对于交流电缆而言，直流电缆具有什么优点？19.采用大地回路的优缺点是什么？20.请画出三种典型的陆地接地极形状。

21.讲述高次谐波的概念、分类及危害。

22.什么是谐波含有率和总谐波畸变率？23.简述滤波器的作用及分类。

24.某双调谐滤波器的阻抗-频率特性如图6所示，如果它能够很好地滤除12次和24次谐波，则图中f1和f2分别等于多少？25.分别画出单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器的典型结构及其阻抗-频率特性示意图。

26.直流输电系统控制系统的基本要求：27.直流输电系统在稳态正常运行方式下的运行参数。

28.试指出图7各线段的含义，并说明正常情况下整流站与逆变站采用的控制方式。

当整流侧交流电压降低或逆变侧交流电压升高很多时，整流站和逆变站的控制方式。

图729.潮流翻转的意义、实现方法、调节特性及其响应时间。

第 2 章气体放点的基本物理过程（这章比较重要，要记得知识点很多，要认真看）在第二章标题下面有一句话“与固体和液体相比 .......................... ”（1. 电离是指电子脱离原子的束缚而形成自由电子、正离子的过程．电离是需要能量的，所需能量称为电离能Wi（用电子伏eV 表示，也可用电离电位Ui=Wi/e 表示）2. 根据外界给予原子或分子的能量形式的不同，电离方式可分为热电离、光电离、碰撞电离（最重要）和分级电离。

3. 阴极表面的电子溢出：（1）正离子撞击阴极：正离子位能大于 2 倍金属表面逸出功。

（2）光电子发射：用能量大于金属逸出功的光照射阴极板。

光子的能量大于金属逸出功。

（3）强场发射：阴极表面场强达到106V/cm （高真空中决定性）（4）热电子发射：阴极高温4. 气体中负离子的形成：电子与气体分子或原子碰撞时，也有可能发生电子附着过程而形成负离子，并释放出能量（电子亲合能）。

电子亲合能的大小可用来衡量原子捕获一个电子的难易，越大则越易形成负离子。

负离子的形成使自由电子数减少，因而对放电发展起抑制作用。

SF6气体含F,其分子俘获电子的能力很强，属强电负性气体，因而具有很高的电气强度。

5. 带点质点的消失：（1）带电质点的扩散：带电质点从浓度较大的区域向浓度较小的区域的移动，使带电质点浓度变得均匀。

电子的热运动速度高、自由行程大，所以其扩散比离子的扩散快得多。

（2）带电质点的复合：带异号电荷的质点相遇，发生电荷的传递和中和而还原为中性质点的过程，称为复合。

带电质点复合时会以光辐射的形式将电离时获得的能量释放出来，这种光辐射在一定条件下能导致间隙中其他中性原子或分子的电离。

6. 气体间隙中电流与外施电压的关系：第一阶段：电流随外施电压的提高而增大，因为带电质点向电极运动的速度加快复合率减小第二阶段：电流饱和，带电质点全部进入电极，电流仅取决于外电离因素的强弱（良好的绝缘状态）第三阶段：电流开始增大，由于电子碰撞电离引起的电子崩第四阶段自持放电：电流急剧上升放电过程进入了一个新的阶段（击穿）外施电压小于U0时的放电是非自持放电。

二：电介质的极化、电导和损耗1 电介质的极化①概念：电介质在电场作用下产生的束缚电荷的弹性位移和偶极子的转向位移现象，称为电介质的极化。

②效果：消弱外电场，使电介质的等值电容增大。

电介质极化种类及比较极化类型产生场合所需时间能量损耗产生原因电子式极化任何电介质10-14~10-15S无束缚电子运行轨道偏移离子式极化离子式结构电介质10-12~10-13S几乎没有离子的相对偏移偶极子极化极性电介质10-10~10-2S有偶极子的定向排列夹层极化多层介质的交界面10-1S～数小时有自由电荷的移动2.电介质的介电常数：气体：①一切气体的相对介电常数都接近于1。

②任何气体的相对介电常数均随温度的升高而减小，随压力的增大而增大，但影响都很小。

3.电介质的电导（了解）：①与金属电导的本质区别：金属导电的原因是自由电子移动；电介质通常不导电，是在特定情况下电离、化学分解或热离解出来的带电质点移动导致。

②气体电导：自由电子、正离子、负离子，液体电导：杂质电导、自身离解，固体电导：杂质、离子。

③与温度关系：温度升高时，液体介质的黏度降低，离子受电场力作用而移动时所受的阻力减小，离子的迁移率增大，使电导增大；另一方面，温度升高时，液体介质分子热离解度增加，这也使电导增大。

4：损耗：①概念：在电场的作用下，电介质由于电导引起的损耗和有损极化（如偶极子极化、夹层极化等）引起的损耗，总称为电介质的损耗。

②③损耗功率的表达式：rεεε=δωδCtgUtgUIUIPCR2===三：气体放电的物理过程：1. 气体中带电介质的的产生和消失：①单位行程中的碰撞次数Z 的倒数λ即为该粒子的平均自由行程长度。

②电离的几种形式：(1)光电离：发生空间光电离的条件为光子的能量应不小于气体的电离能。

(2)撞击电离：主要是电子碰撞电离。

原因：1.电子小，自由程长，可以加速到很大的速度。

2.电子的质量小，可以加速到很大。

（3）热电离 ：（4）表面电离 ：电子从金属表面逸出需要一定的能量，称为逸出功。