直流输电复习要点带答案版本Word格式.docx
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（5）短路容量
两个系统以交流互联时，将增加两侧系统的短路容量，有时会造成部分原有断路器不能满足遮断容量要求而需要更换设备。
直流互联时，不论在哪里发生故障，在直流线路上增加的电流都是不大的，因此不增加交流系统的断路容量。
（6）电缆
电缆绝缘用于直流的允许工作电压比用于交流时高两倍，例如35kV的交流电缆容许在100kV左右直流电压下工作，所以在直流工作电压与交流工作电压相同的情况下，直流电缆的造价远低于交流电缆。
（7）输电线路的功率损耗比较
在直流输电中，直流输电线路沿线电压分布平稳，没有电容电流，在导线截面积相同，输送有用功率相等的条件下，直流线路功率损耗约为交流线路的2/3。
并且不需并联电抗补偿。
（8）调度管理
互相之间的干扰和影响小，运行管理简单方便，对我国当前发展的跨大区互联、合同售电、合资办电等形成的联合电力系统，尤为适宜。
（9）线路走廊
同电压500kV考虑，一条500kV直流输电电线路的走廊约40m，一条500kV交流线路走廊约为50m，但是1条同电压的直流线路输送容量约为交流的2倍，直流输电的线路走廊其传输效率约为交流线路的2倍甚至更多一点。
可靠性
强迫停运率，交流直流不分上下。
经济性
输送容量确定后，直流换流站的规模随之确定，其投资也即固定下来，距离的增加，只与线路造价有关。
对于交流输电方式，输电距离不单影响线路投资，同时也影响变电部分投资；
就变电和线路两部分看，直流输电换流站投资占比重很大，而交流输电的输电线路投资占主要成分；
直流输电功率损失比交流输电小得多；
当输送功率增大时，直流输电可以采取提高电压、加大导线截面的办法，交流输电则往往只好增加回路数。
1.2高压两端直流输电结构和元件（理解）
1）分类（单极分类、双极分类图）
2）构成元件
（1）大地或海水回流方式
（2）导体回流方式
极两端HVDC系统
（1）中性点两端接地方式
（2）中性点单端接地方式
3）元件作用
1、换流器（Converter）
⏹将交流电转换成直流电，或者将直流电转换成交流电的设备。
⏹整流器（Rectifier）：
将交流电转换成直流电的换流器。
⏹逆变器（Inverter）：
将直流电转换成交流电的换流器。
⏹换流器由一个或多个单桥直流端串联、交流端并联构成，桥臂的组成由晶闸管串联和并联。
2、换流变压器（ConverterTransformer）
⏹向换流器提供适当等级的不接地三相电压源设备。
⏹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（SmoothingReactor）
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。
⏹种类：
空气绝缘干式、油浸绝缘式
4、滤波器（Filter）
⏹减小注入交、直流系统谐波的设备。
⏹交流滤波器，直流滤波器
⏹有源、无源滤波器
⏹无源滤波器：
⏹单调谐滤波器；
⏹双调谐滤波器；
⏹三调谐滤波器；
⏹高通滤波器。
5、无功补偿设备（ReactivePowerCompensator）
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：
6、直流线路（DCLine）
⏹包含：
架空线路；
电缆线路。
⏹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。
7、断路器（Breaker）
⏹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。
8、接地极与接地引下线
⏹与大地相连接的导体需要有较大的表面积，以便使电流密度和表面电压梯度最小。
这个导体被称为电极。
第二章换流理论及特性方程
2.1阀特性
1）阀类型（汞弧阀、晶闸管、新型换流阀）（了解）
1）晶闸管电路符号、伏安特性、开通条件、关断条件（理解）
2.26脉动三相全波桥式换流器电路分析（重点掌握、难点）
（1）整流器电路说明
1）为便于电路分析的3条假设（交流电压、直流电流、阀）
2）6个阀阀触发角规律
（2）忽略电源电感无触发延迟的电路分析（不考虑变压器漏感）
1）阀在某个触发角下，电路换相导通规律，一个周期6次换相，掌握换相时一个周期内整流器直流侧电压波形、交流侧变压器a相绕组电流波形、阀1电流波形。
2）当阀的触发角不同时，掌握整流器直流侧电压波形、交流侧变压器a相绕组电流波形、阀1电流波形及各电压电流波形变化规律。
3）直流平均电压表达式，及其大小影响因素
（3）包括换相叠弧的分析
1）换相叠弧过程
2）换相叠弧电压降
3）直流电压表达式
2.3整流器和逆变器的工作方式（重点掌握、难点）
逆变——把直流电转变成交流电，整流的逆过程。
逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路。
1）整流器等效电路图
2）逆变器概念，逆变器触发角范围
3）逆变器完成逆变成功的三条件
4）逆变器交流侧、直流侧电压关系表达式
4）逆变器等效电路图
2.6多桥换流器（理解）
1）12脉动换流器与各组成部分接线图（图2.6.1）
2）12脉动换流器直流电压和交流波形形状（图2.6.2）
第三章控制
3.1基本控制原理（重点掌握、难点）
1）直流输电单极等值电路（3.1.1（b））
2）电路中直流电流表达式（式3.1.1）
3）直流输电系统控制基本原理（采用何种方法可改变系统电流、功率、电压）
4）整流器逆变器理想控制下伏安特性（图3.1.2）整流器定电流控制、逆变器定熄弧角控制
5）换流器（包括整流器、逆变器）的基本控制方式（定触发角、定电压……..）
6）电流欲度控制法（图3.1.3）
3.3启动、停运和潮流的逆转（了解）
1）阀闭锁、阀解锁概念
阀的闭锁（停止）:
是通过切断一个换流桥所有阀的门极的正脉冲来达到的。
但这样可能导致由于中断电流引起的过电压。
在某些事例中，逆变器的阀的闭锁可能造成通过原先导通相的持续导通，将交流电压加于直流线路上，以及将直流电流加于换流变压器上
阀解锁:
通过发出阀的控制脉冲，解除可控阀的闭锁，使其导通的操作。
2）直流输电系统启动步骤
正常启动步骤：
直流输电系统的起动，采用逐渐升压的方式，以避免产生过电压。
通常用逐渐增大整流器电流调节器的电流整定值，使整流器的直流电流随着增大的方法起动。
正常启停按照一定步骤顺序进行。
3）潮流逆转概念
第四章高压直流输电系统的谐波及其抑制
4.1高压直流输电系统的谐波（重点掌握、难点）
1）6脉动换流器忽略换相重叠过程，交流侧变压器线电流特征谐波特点（从谐波次数、谐波幅值、谐波相位方面说明）；
12脉动换流器忽略换相重叠过程，交流侧变压器线电流特征谐波特点
6脉动换流器
忽略换相重叠过程，线电流波形如图所示。
矩形波的宽度为2π/3，正、负脉冲间的相位差为π。
▼三相电流中除了基波分量以外，只含n=6k±
1（k=1,2,3,…）奇次谐波分量；
▼各次谐波电流与基波电流有效值之比与谐波的次数成反比；
▼6k±
1次谐波称为6脉动换流器交流侧的特征谐波。
12脉动换流器
⏹由此可以看出，交流侧线电流中只含有12k±
1次的谐波，而第5,7,17,19,…等次谐波将在两台换流变压器的交流侧绕组中环流，而不进入交流电网。
这些谐波称为12脉动换流器交流侧的特征谐波。
⏹未出现2和2倍次的谐波，原因是每周期有两个大小相等、方向相反的电流脉冲
⏹未出现3和3的倍次谐波，原因是电流脉冲宽度是1/3周期
2）6脉动换流器忽略换相重叠过程，直流侧电压特征谐波特点；
12脉动换流器忽略换相重叠过程，直流侧电压特征谐波特点
4.2非特征谐波产生原因（了解）
实际上，用于分析特征谐波的理想化假设条件，在现实系统中并不成立，从而产生了非特征谐波。
1、在交流系统中，由于某些负荷或元件参数的不完全对称，往往或多或少地存在着基波的负序和零序电压分量，而且由于换流站的谐波电流流入交流系统，以及在交流系统中可能存在其它非线性元件或负荷，它们也产生谐波电流，结果在系统中产生谐波电压分布。
2、由于换流变压器结构上的原因或其它因素，它的三相参数可能不完全相同。
3、由于直流控制系统的不完善，使换流阀的触发脉冲间隔不完全相等
以上三种因素，无论是单独存在或同时出现，都将使换流器交流侧的三相电流和直流侧的电压中，除了各次特征谐波分量以外，产生其它次数的谐波分量，这些谐波分量称为非特征谐波。
4.3谐波抑制方法和谐波抑制装置的选择
1）谐波危害（了解）
⏹谐波电流、谐波电压对电力系统的影响
1、当系统中存在谐波分量时，可能会引起局部的并联或串联谐振，放大了谐波分量，因此增加了由于谐波所产生的附加损耗和发热，可能造成设备故障；
2、由于谐波的存在，增加了系统中元件的附加谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的使用效率；
3、谐波将使电力设备元件加速绝缘老化，缩短使用寿命；
4、谐波可能导致某些电力设备不正常的工作；
5、干扰邻近的通信系统，降低通信质量。
6、与弱交流系统连接时可能出现谐波不稳定性
谐波对电力设备也有很大影响，包括电网、电容器组、变压器、旋转电机、断路器、电压互感器、消弧线圈等。
2）滤波器分类、滤波特点（掌握）
1、单调谐滤波器
单调谐滤波器的主要目的是滤除换流器产生的某一次的、较低次的特征谐波。
因此又称为：
单调谐低通滤波器
2、双调谐滤波器
双调谐滤波器有两个谐振频率，同时吸收两个邻近频率的谐波，作用等效于两个并联的单调谐滤波器。
3、三调谐滤波器
4、阻尼滤波器
在较宽的频带上呈低阻抗，其Q值较低，常用来消除高次谐波，也称为高通滤波器
5、二阶高通滤波器的特点:
高通滤波器的主要目的是抑制换流器产生的所有高次谐波。
6、三阶高通阻尼滤波器
除需合理选择阻尼电阻值外，还需选择并联回路的调谐频率以确定元件参数。
这种滤波器的基波损耗比二阶高通阻尼滤波器要低一些，但接线复杂，滤波效果也略低于二阶高通阻尼滤波器。
7、C型阻尼滤波器
这种滤波器是从三阶高通阻尼滤波器发展起来的，由于C2和L构成的回路谐振于工频，基波电流几乎全部流经这一回路，进一步降低了基波损耗。
决定这种滤波器元件参数的因素主要
有基波无功功率、C2和L的谐振条件、谐振点的频率以及阻尼的要求。
3）平波电抗器形式分类及其作用（掌握）
第五章高压直流输电系统的故障和保护（简单了解）
5.1换流器异常运行
1）换流器换流阀异常表现形式
失通：
阀在计划导通期间触发失败
误通：
阀在计划非导通期间阻断失败
5.3高压直流输电系统主要保护的配置
1）故障种类及其影响（表5.3.1）
2）保护主要配置（换流器保护、传输线行波保护、差动保护、过电流保护、其他特殊保护）
传输线的行波保护:
利用输电线路发生短路时出现的电压和电流的行波特征判别故障、启动保护的一种保护措施
差动保护是根据电路中流入节点电流的总和等于零”原理制成的。
差动保护把被保护的电气设备看成是一个节点，那么正常时流进被保护设备的电流和流出的电流相等，差动电流等于零。
当设备出现故障时，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，差动电流大于零。
当差动电流大于差动保护装置的整定值时，保护动作，将被保护设备的各侧断路器跳开，使故障设备断开电源。
换流桥差动保护:
通过比较6脉动桥阀换相电流和直流系统电流，可以识别是否短路。
站极差动保护:
站极的直流电流：
通过安装在阀大厅的直流互感器和安装在站外的直流线路上的独立互感器测量得到。
线路差动保护:
主要目的是检测直流架空线路经高电阻导体接地短路故障。
过电流保护是:
当被测电流增大超过允许值时执行相应保护动作（如使断路器跳闸）的一种措施保护。
第六章换流站
5.1换流站主要设备（换流器、换流变压器、平波电抗器、交直流滤波器）类型及作用（掌握）
5.2换流站主接线（掌握）
1）换流器几种主接线形式
2）换流变压器（三相三绕组、三相双绕组、单相三绕组、单相双绕组）的几种主接线形式优缺点
⏹由于三相三绕组换流变压器具有接线布置最简单、投资最省等特点，对于中小型直流输电工程，在条件许可的前提下，总是优先采用。
⏹但是受制造能力及运输尺寸的限制，对于大型直流输电工程，三相双绕组变压器、单相三绕组变压器以及单相双绕组变压器也广泛应用。
3）交流滤波器与母线4种接线方式优缺点
5.3换流变压器作用及其与一般电力变压器不同特点（掌握）
由于换流变压器的运行与换流器的换相所造成的非线性密切相关，所以换流变压器在漏抗、绝缘、谐波、直流偏磁、有载调压和试验等方面与普通电力变压器有着不同的特点。
◆1.阻抗
◆为了限制当阀臂及直流母线短路时的故障电流以免损坏换流阀的晶闸管元件，换流变压器应有足够大的短路阻抗。
但短路阻抗也不能太大，否则会使运行中的无功损耗增加，需要相应增加无功补偿设备，并导致换相压降过大。
◆2、绝缘
◆换流变压器的阀侧绕组除承受正常交流电压产生的应力外，还要承受直流电压产生的应力。
◆另外，直流全压起动以及极性反转，都会造成换流变压器的绝缘结构远比普通的交流变压器复杂。
◆3、谐波
◆换流变压器在运行中有特征谐波电流和非特征谐波电流流过。
◆变压器漏磁的谐波分量会使变压器的杂散损耗增大，有时还可能使某些金属部件和油箱产生局部过热现象。
◆对于有较强漏磁通过的部件要用非磁性材料或采用磁屏蔽措施。
◆数值较大的谐波磁通所引起的磁致伸缩噪音，一般处于听觉较为灵敏的频带，必要时要采取更有效的隔间措施
❑4、有载调压
⏹为了补偿换流变压器交流网侧电压的变化以及将触发角运行在适当的范围内以保证运行的安全性和经济性，要求有载调压分接开关的调压范围较大，特别是可能采用直流降压模式时，要求的调压范围往往高达20%~30%。
❑5、直流偏磁
⏹运行中的换流变压器阀侧及交流网侧绕组的电流，包含有直流分量，使换流变压器产生直流偏磁现象，导致变压器损耗、温升及噪音都有所增加。
⏹但直流偏磁电流相对较小，一般不会对安全造成影响。
❑6、试验
⏹除了与普通交流变压器一样的试验外，还有直流方面的试验：
直流电压试验、直流电压局部放电试验、直流电压极性反转试验等
5.4平波电抗器作用（掌握）
第七章直流输电线路
7.1直流输电线路分类（识记）
电缆线路、架空—电缆混合线路。
7.2直流架空线路（识记）
1.架空线路导线截面积选择方法
2.架空线路绝缘水平的确定
3.杆塔形式区别
4.直流绝缘子特点及片数选择
1）在同样条件直流绝缘子比交流绝缘子更易受到污染。
在实验室内进行的对比试验表明：
直流电压下的污染度约为交流电压下的两倍。
但在室外试验场进行的观测表明：
两者相差没有这样大，这是雨水冲刷和风吹等因素的影响。
2）在交流下，绝缘于表面各点的污染度是比较均匀的；
在直流下，不但总的污染度大于交流，而且绝缘子下表面的污染度要比上表面大得多。
就全串而言，导线侧各元件污染最严重，接地侧各元件次之，中间部分各元件的污染度最小。
3）正极性导线的绝缘子串要比负极性导线的绝缘子串吸附更多的污秽，这反映了污染特性中的极性效应。
4）绝缘子的直流耐压随污染度的增大而降低，而且比交流下降得更多。
在同样条件下，绝缘子串的负极性直流闪络电压约比正极性时低10%～20％，所以通常取负极性作为耐压试验条件。
5）直流绝缘子电解腐蚀现象。
电蚀导致绝缘子损坏，是由两方面过程所致：
a:
钢脚变细，导致绝缘子的机械强度大幅度下降；
b:
电蚀生成物在体积上的膨胀导致瓷体破裂。
解决办法：
最通用的办法是在钢脚上加锌套，它一般可使直流绝缘子
的寿命延长一倍左右。
6）直流绝缘子的结构型式一般均为耐污型，即具有较长的表面泄漏距离，以利于缩短绝缘子串的总长度。
美国的研究表明：
理想的直流绝缘子的泄漏距离L与高度H的比值范围约为2.5～3.0（普通交流绝缘子为2.0左右）。
此外，直流绝缘子还应具有良好的自浩性能。
结论：
直流线路绝缘子的工作条件与技术要求和交流线路绝缘子不同：
集尘效应强、污闪电压低、老化快、钢脚的电腐蚀严重等等。
因而一种性能良好的交流绝缘于不一定就是好的直流绝缘子。
7.3直流接地极引线（了解）:
接在换流站直流电压中性点与接地极之间的线路，接地极线路可采用架空线路，也可采用电缆线路。
由于接地极线路一般长约10km至100公里，所以多数工程采用架空线路。
1）与一般交流直流线路设计不同要点
2）绝缘水平特点
7.3接地极作用、接地极形式（了解）
7.4直流输电线路设计规程（了解）
说明：
1）要求高低排序：
“重点掌握难点”>
“掌握”>
“识记”>
“了解”
2）“重点掌握、难点”若在章后面，则整章需要“重点掌握、难点”，若在某节某点上，则该节该点需要“重点掌握、难点”；
“掌握”“识记”“了解”标示含义雷同。
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