进行适当处理。所以这种方式的供电可靠性高。在我国3~60kV电压等级的系统的中性 点不接地。 在电压等级较高的系统中,绝缘费用在设备总价格中占的比重相当大,降低绝缘水平 将带来很大的经济效益。因此,我国电压在110kV及以上的系统中,其中性点采用直接 接地方式。这种方式当单相接地时将形成短路,一般需迅速断开相应断路器,因此供电可 靠性较差,需要以别的措施提高供电可靠性。 当系统对地总电容较大时,若中性点不接地,当系统中一相接地时流过故障点的电容 电流较大,可能使接地点的电弧不能自行熄灭,扩大故障点,并引起弧光过电压,甚至发 展成严重的系统事故。为了避免上述情况,可在网络中某些中性点处装设消弧线圈,它产 生的感性电流可以抵消故障点的电容电流,使电弧易于自行熄灭,提高了供电可靠性。 般认为,3~60kV电力网,容性电流超过下列数值时,中性点应装设消弧线圈。 3~6kV电力网 30A 10kV电力网 20A 35~60kV电力网10A 中性点经消弧线圈接地时,又有过补偿和欠补偿之分。见图2-24,若流过故障点的 电感电流(I)大于电容电流(I)时称为过补偿;若流过故障点的电感电流(lp)小于 电容电流(l)时称为欠补偿。当流过故障点的电感电流与电容电流相等时为全补偿方 式,这是不允许的,因为这时会产生谐振。为达到既消弧又防止产生谐振,实践中一般都 采用过补偿。 在国外,由于通常都采用有备用的接线方式,供电可靠性有保障,因此,60kV及以 下的系统,其中性点也有直接接地的。 第四节直流输电 直流输电概述 所谓直流输电是将发电厂发出的交流电用整流器变换成直流,经直流线路送至受端, 再经逆变器变换成三相交流电后送往用户。直流输电系统见图2-25。 电抗器 电抗器 直流线路 整器 近变器 控制器 警派变器!本本本 平中平遭换流变压器 保护器 交流系统1 本本本 交流系统2 图225直流输电系统图
(一)直流輸电的主要优点 (1)导线电流密度相同的情况下,输送同样的功率,三相交流输电需三根导线,而直 流输电仅需两根导线(一根线故障时,还可暂时用大地或海水作回路继续送电)。因雨直 流输电节省有色金属、钢材及绝缘子等。而且线路功率损耗也减少大约 (2)交流输电的主要问题之一是稳定性问题,直流输电不仅不存在稳定性问题,与交 流输电线路并列运行时还能提高交流系统的稳定性。 (3)直流输电传输的功率容易调节,而且调节速度快。 (二)直流输电的主要缺点 直流输电的主要缺点是换流站的投资大,然而增加的这部分投资可因线路投资小而得 到补偿。 (三)交、直流输电的等值距离 交、直流系统相比较,在输电功率 电/减电维 相同的情况下,直流输电达到一定距离 交线路 时,建设换流站多花费的投资恰好被直 直流线路 流输电线路节省的投资完全补偿,则称 这个距离为交、直流输电的等值距离。换流站结 把建设输送同样功率的直流输电设施或变电所 浅路长度 交流输电设施花费的投资与距离的关系 等值距离 绘成曲线如图2-26所示。其交点的横坐 标就是等值距离。显然,大于等值距离226交、直流翰电距离与费用的关系曲线图 时采用直流输电比采用交流输电经济。 四)直流輸电的适用场合 鉴于高压直流输电的优点,它主要用于 (1)远距离大功率输电; (2)向海岛送电 (3)通过地下电缆向大城市供电 (4)不同额定频率系统间或非同步运行的系统联络。 国外直流输电在50年代中期投入工业使用,当时采用高压汞弧整流器作换流设备, 到70年代由于可控硅整流技术的提高,换流设备可靠性有很大提高,从而加速了直流输 电的发展。我国自80年代建成葛洲坝至上海的±500kV直流输电工程以来,已又有多条 超高压直流输电工程建成使用或正在建设之中。 二、直流输电的基本原理 最简单的直流输电系统如图225所示,它由直流输电线路、平波电抗器、两端的换 流站组成。换流站包括换流器、控制器、保护器以及换流变压器等。换流器的功能是把三 相交流电变换成直流电或把直流电变换成三相交流电。前者称为整流,后者称为逆变。相 应的换流设备称为整流器和逆变器
换流器一般用三相桥式整流电路,整流桥的六个臂采用可控硅整流器。每臂称为一个 阀臂或阀。 功率传输从交流系统1开始,经整流变压器送入整流器变成直流,然后通过直流输电 线路送至逆变器,变成三相交流后再经逆换流变压器送给交流系统2。 三、换流原理 整流及逆变是直流输电的两个最重要环节,组成这两部分的换流器,一般由一组或几 组可控的三相桥式整流电路串联(或并联)而成。 下面仅分析单组整流桥的运行状态。 (一)三相桥式整流 图227为三相桥式整流电路,其中三相交流系统各相等值电势瞬时值为 Esin(at +30) a( m j 本∽本…本 eb=√3Esn(at-90) Esin(at+150°) (23) 路E为线电势有效值;L:为交流系统 每相的等值电感;Ld为直流回路的 平波电感;in、ib、i是交流系统相 图227整流桥 电流;i1~-i6为整流阀电流。直流侧 母线m、n对中性点0的电压以tm、ln表示;而ud、U4分别表示整流电压及直流平均 电压。为分析方便假设电感Ld足够大,因而可认为直流电流l是恒定的。 从波形图228上可以看到,在cl点左側时,整流桥c点的电位高于b点,整流阀 Us、U而处于导通状态。整流过程进行到c1点时,整流桥a、c两点电位相等。过c1点 后虽然a点电位高于c点,m点电位等于c点电位,阀Ua1处在正向电压作用下,但由于 Ua1未被触发而不能导通,触发脉冲经滞后角a(或称控制角)加到Ua1的控制极使U1 阀立即导通,此时阀U、Us、U同时导通,处于换相过程中。由于回路中有电感L 的存在,阀电流is、i1不能突变。对于由Ua、U组成的回路可以写出方程 dr L.az dt ac 设Ua1已导通,ene被短接后产生的电流为i,作等值电路图229。由图可以看到 代人式(24)整理后得到 2E 36
XWNINNN 阀1电流波形 阀2电流渡形 相电流波形 图228整流器电压、电流波形图 求解后得电流 cost+A t=0时t=a,i1=ir=0,故积分常数是 计 Y A=≌2Ec cOsa L 换相过程中i渐渐增加,i5不断减小,当 达到is=0,i=I时,wt=a+γ,换相 图2-29换流过程等值电路 结束。所以 √2E Lcosa-cos(a+y)) (2-5)
波形图上c点以后至阀Ua1导通前,整流桥直流母线m至中性点o的电压n等于 Ua导通后m+e,即波形图上a1b1之间的线段。阀Us截止,un联变成 值,tn电压则保持eb值,整流输出电压ua则为um-Mns 由a1点开始换相起至下一次换相开始的a2点止,经过角。每次的换相过程都相 同,因而只计算一个过程即可得到直流平均电压Ud值。由图228的波形图可见 (A-8A) (2-6) 式中A是波形图上的阴影的面积,8A是双重阴影的小面积。它们分别是 (en-e)dt=|√2Esd9=√E COSa 十 √2 Sinad CoSa -cos (a+y)〕 (28) 将这两个结果代回式(26),可以求出直流电压的平均值 3业E.〔osa+cos(a (2-9) 或写成 UA=u r,Id (2-10) 其中 32 E (2-11) 是不可控三相桥式整流空载直流电压。 R 3cl 称为等值换相电阻。 式(2-10)表明了直流平均电压Ud与控制角a、直流电流I及影响直流平均电压的 其他因素之间的关系。根据该式可做出整流侧的等值电路,见图230。 (二)逆变流 逆变流桥的接线以及换相波形如图2-31、图232所示。直流电压U由整流端经直 流线路供给。m点电压为正,n点电压为负,当U足够大,控制角a大于时,就可实 现逆变换。 开始设阀U5、U处在导通状态。若在180-a处触发阀Ua,即进入Un、U5 U同时导通的换相过程。换相需在凶点之前完成,使U3关断。否则过c点后U5正极 电压c高于负极的e,又处于正向电压之下继续导通。而Ua1处在反向电压下截止,使 换相失败。为使阀Us在c4时真正关断,换相经γ角完成到达a点之前,还应留有-段