直流输电课后测验.docx

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直流输电课后测验

《高压直流输电技术》思考题及答案

一、高压直流输电发展三个阶段的特点？

答：

11954年以前——试验阶段；参数低；采用低参数汞弧阀；发展速度慢。

21954年～1972年——发展阶段；技术提高很大；直流输电具有多方面的目的（如水下传输；系统互联；远距离、大容量传输）；汞弧阀参数有很大提高。

31972年～现在——大力发展阶段；采用可控硅阀；几乎全是超高压；单回线路的输电能力比前一阶段有了很大的增加；发展速度快。

二、高压直流输电的基本原理是什么？

答：

直流输电线路的基本原理图见下图所示。

从交流系统Ⅰ向系统Ⅱ输电能时，换流站CS1把送端系统送来的三相交流电流换成直流电流，通过直流输电线路把直流电流（功率）输送到换流站CS2，再由CS2把直流电流变换成三相交流电流。

（这是正确的图）

三、高压直流输电如何分类？

答：

分两大类：

1单极线路方式；A.单极线路方式；采用一根导线或电缆线，以大地或海水作为返回线路组成的直流输电系统。

B.单极两线制线路方式；将返回线路用一根导线代替的单极线路方式。

2双极线路方式；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；C.双极中性点线方式；D.“背靠背”（back-to-back）换流方式。

四、高压直流输电的优缺点有哪些？

答：

优点：

1输送相同功率时，线路造价低；2线路有功损耗小；3适宜海下输电；4没有系统的稳定问题；5能限制系统的短路电流；6调节速度快，运行可靠缺点：

1换流站的设备较昂贵；2换流装置要消耗大量的无功；3换流装置是一个谐波源，在运行中要产生谐波，影响系统运行，所以需在直流系统的交流侧和直流侧分别装设交流滤波器和直流滤波器，从而使直流输电的投资增大；4换流装置几乎没有过载能力，所以对直流系统的运行不利。

5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。

6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，会对航海导航仪产生影响。

五、为什么输送相同功率时，直流输电线路比交流输电线路造价低？

答：

（1）对于架空线路，交流输电通常采用了三根导线而直流只需一根或二根导线，在输送同功率的条件下，直流输电可节省大量的有色金、钢材、绝缘子和线路金具，同时也可以减少大量的运输安装费。

（2）直流输电对其线路走廊，铁搭高度，占地面积等方面比交流输电优越。

（3）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。

六、高压直流输电的适用范围有哪些？

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。

七、什么是交直流输电比较的经济等价距离？

答：

在输送功率相同或可靠性指标相当的条件下，直流输电与交流输电相比，虽然换流站的投资比变电站的投资要高，但直流输电线路的投资比交流输电线路的投资要低。

如果当输电距离增加到一个定值时，采用直流输电线路所节省的费用，刚好可以抵偿换流站所增加的费用，这个距离叫交直流输电比较的经济等价距离。

八、可控硅元件伏安特性中，反向击穿电压、正向转折电压的概念是什么？

答：

反向击穿电压：

在反向漏电流急剧增大到某规定值时所对应的电压（实际尚未击穿）；

正向转折电压:

正向电压增大到某一转折电压，元件因漏电流剧增而转入通态时所对应的电压。

九、可控硅阀从关断状态转入导通状态必须具备的两个条件是什么？

答：

（1）晶闸管元件承受的正向电压（即阳极电位高于阴极电位）

（2）控制极要得到触发脉冲信号。

一十、简述理想状态下整流器的换相过程及工作原理？

答：

1换相过程开始时刻V1、V2导通，交流电源的线电压为，通过导通的阀加在直流输出端M、N上，直流母线M、N上的直流输出电压为=-

经过ωt=60º时，过C3点，>V3承受正向电压而导通，

V1承受反向电压而截止。

V2，V3导通；

经过ωt=120º时，过C4点，>V4承受正向电压而导通，

V2承受反向电压而截止。

V3，V4导通；

经过ωt=180º时，过C5点，>V5承受正向电压而导通，

V3承受反向电压而截止。

V4，V5导通；

随后每隔60º依次换相一次，如此循环往复。

（答案记住每过60后按顺序换相）

2工作原理

联系最高交流电压的晶闸管将导通，电流由此流出；联系最低交流电压的晶闸管也将导通，电流由此返回；通过按照一定次序的晶闸管的“通”与“断”，将交流电压变换成脉动的直流电压。

一十一、在理想状态下，根据整流器的电压波形，导出平均直流电压公式。

答：

取单桥整流器在理想情况下一周期的六分之一电压波形进行积分，这段面积为：

，

将A除以

即所得到这种情况下直流电压的平均值：

.

一十二、在考虑触发延迟角的换相过程中，为什么调整α角可以改变直流功率的输出？

答：

在考虑触发延迟角的换相情况下，平均直流电压为：

，

由于的范围在0°～180°之间，即cos在+1到-1之间变化。

故在+到-之间变化，调节值，可改变，从而改变直流输出功率。

一十三、为什么换流器不管是整流还是逆变，换流器都将从系统吸收无功功率？

答：

在忽略换流器的损耗时交流功率一定等于直流功率，即Cosφ=Cosα;

当α=0º时，电流的基频分量Ia,与相电压ea同相位。

有功功率P=EaIaCosφ为正，

无功功率Q=EaIaSinφ为零；

当α=0º↗90º时P减小，Q增大；

当α=90º时P为零，Q增到最大；

当α=90º↗180º时P变为负，其绝对值增大，Q仍为正，但幅值减小；

当α=180º时P达到负的最大值，Q为零。

所以，换流器不管是整流还是逆变，换流器都将从系统吸收无功功率。

一十四、分析换流器从某一组阀导通状态转为另一组阀导通状态的基本原则是什么？

答：

在任何一个阀开始或停止的瞬间，电路就从一个线性电路改为另一个线性电路，而且在这瞬间，根据电路的开闭定律，通过电感的电流是连续的，不会突变，因此在这瞬间之后的另一个电路中的任一电感支路电流的初值应等于这瞬间之间的电路中的同一支路的电流的终值。

一十五、换相电流与换相电压的概念。

答：

提供换相的电源的二相短路电流称为换相电流，提供换相电流的交流电压称为换相电压。

一十六、在α>0，μ>0的情况下，为什么直流输出电压产生了一个电压降？

答：

因为由于换相引起直流电压平均值的变化量正比于，因此换相的效应也就相当于直流侧有一等效电阻，引起直流输出电压的下降。

一十七、为使整流状态转为逆变状态，需要哪两个条件？

答：

1为使整流状态转为逆变状态，需要的两个条件为：

1）改变直流电压的极性；

2）加大延迟角，使α>90º。

2整流范围为：

0º<α<90º

逆变范围为：

90º<α<180º

一十八、延迟触发角变化范围是多少？

整流、逆变各在什么范围内？

答：

延迟触发角变化范围为：

整流时；

逆变时。

一十九、要使逆变器导通的充分必要条件是什么？

答：

（1）在直流母线上加一个足够大的直流电压，以克服反电势的作用。

（2）在直流电压小于交流反电势的瞬时值时，为了保持电流的连续，直流回路中要有充分大的电感，利用储藏在磁场中的能量帮助电流连续导通而不中断。

二十、换流站的主要设备有哪些？

答：

换流器、换流变压器、交流断路器、直流电抗器、阻尼器、滤波器、无功补偿装置、过电压保护器、电压互感器和电流互感器、接地电阻、调节装置、继电保护装置、高频阻塞装置。

二十一、直流电抗器的作用是什么？

答：

1减少直流侧的交流脉动分量，即起滤波作用；

2在最小电流运行时，使电流保持连续；

3当直流送电回路发生故障时能抑制电流的上升速度。

二十二、阻尼器的作用是什么？

答：

（1）并联于换流器阀的阻尼器用来阻尼阀关断时引起的振荡，抑制相过电压。

（2）线路阻尼器用于阻尼线路在异常运行情况下发生的振荡。

二十三、滤波器的作用是什么？

答：

（1）对交流侧和直流侧进行滤波

（2）为换流站提供一部分的无功功率

二十四、晶闸管换流器对晶闸管元件的基本要求是什么？

答：

（1）耐压强度高；

（2）载流能力强；

（3）开通时间和电流上升率（）的限制，即约为100A/；

（4）关断时间与电压上升率（）的限制，即约为200V/.

二十五、换流阀片的额定电流如何选择？

答：

换流阀片的参数，主要受额定运行电流和最大故障电流影响。

在系统设计阶段可采用电流设计系数CDF的方法进行。

CDF=元件的额定电流*并联数*3/直流系统的额定电流。

多个元件并联将引起一系列复杂问题，一般并联数为1。

（书上还有紧接着的步骤，以及36页的例题）

二十六、换流阀串联元件数如何选择？

答：

所谓串联元件数是指组成每一晶闸管的串接元件数，这个参数的选择直接关系到阀的经济性和可靠性。

选择步骤：

（1）每阀串联元件数可按下式选取：

上式中NEV为每阀串联元件数，

VEN为元件的额定电压（kv），

UPV为与阀并联的避雷器保护水平（kv）,

为绝缘余裕百分比，一般取值为0.1～0.2，它与阀串长度有关，均压回路设计有关，

为最大允许元件损坏百分比，最大可达0.1。

（2）选定NEV后，可按电压设计系数进行校验，电压校验系数

上式中NV为每极十二脉动换流单元数，

VDN为直流工程额定运行电压。

电压校验系数的取值一般为2.5～3.5：

2.5～2.8之间偏于经济；2.8～3.2之间为中间水平；3.2以上偏于保守。

二十七、如何选取直流电抗器的电感值Ld?

答：

直流电抗器的作用：

减少直流侧的交流脉动量，小电流时保持电流的连续性以及当直流送电回路发生故障时，能抑制电流的上升速度。

从作用来看，它的电感量Ld越大越好，但是Ld过大，当电流迅速变化时在直流电抗器上产生的过电压（是Ld）就越大，另外作为一个延时环节，Ld过大对直流电流的自动调节不利，所以满足上述三项要求的前提下，直流电抗器的电感Ld应尽量小。

故选取直流电抗器电感值的具体方法是：

（1）按减少直流侧的交流脉动分量的情况（即第一种方法）确定电感值。

（2）以小电流时保持电流的连续性和直流送电回路发生故障时，能抑制电流的上升速度的情况（即第二种和第三种情况）进行验算。

二十八、为什么直流电缆比交流电缆年运行费用低？

答：

电缆用于交流时，除了芯线的电阻损耗之外，还存在绝缘的介质损耗以及铅包和铠装中的磁感应损耗，而用于直流侧，则基本上只有芯线的电阻损耗且绝缘的老化也缓慢多，因此直流电缆的年运行费用比相应的交流电缆低。

二十九、选择直流线路额定电压时应考虑哪些因素？

答：

在选择线路电压时，不仅要考虑线路本身及两端换流站的全部费用而且要使所选择的导线截面和分裂数满足电线表面允许电场强度要求，同时，还必须考虑线路的输送容量和电压应与阀桥的额定电压及电流相配合，以使线路和阀桥都要得到充分的利用。

三十、为限制电晕损耗和无线电干扰，额定电压的选择应满足什么要求？

答：

直流输电线路的额定电压，可以根据其经济电压进行初步选择，然后经过技术经济论证，才能最终确定。

但为了限制电晕损耗和无线电干扰，选择的额定值还应根据临界电晕电压进行校验，满足额定电压小于临界电晕电压的要求。

三十一、为什么双极导线的电晕损耗要比两根极性相反的单极线路的电晕损耗之和要大得多？

答：

（1）在直流电压作用下，由于导线附近强场且发生游离的结果，使得整个电极空间出现了离子流或空间电荷。

（2）空间电荷的存在改变了原有的电场分布，（也就是说直流电晕的强度受到了本身空间电荷的限制）。

（3）这些电荷