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直流输电系统的主要元件有哪些？

时间：2019-09-19

1、换流器
换流器的功能是实现交流直流和直流交流的变换。它是直流输电系统的关键设备。换流器的主要元件是阀桥和换流变压器。

  (1) 阀桥阀桥包含6脉波或12脉波的高压阀,它们依次将三相交流电压连接到直流端,实现相应的变换。

  换流阀通常由多个晶闸管串联而成。阀具有从阳极到阴极的单向导电性。为了使阀导通.需要在阀的阳极和阴极之间加正向电压,并且在门极加上足够的负电压(汞弧阀)或者在门极上加正电压(晶闸管)触发导通。一旦阀开始导通,当通过阀的电流减小到零并且加本阀两端的电压为反向时, 阀不再导通。阀关断时,有能力承受加在阀两端的正向或者反向由压在正向电压作用下,只有再次对门极触发,才会重新导通。绝大部分直流输电系统采用普通的晶闸管换流阀 (自关断能力低,频率低)来进行换流。

  (2)换流变压器。换流变压器实现交流系统和直流系统之间的适当连接。它向阀桥提供适当等级的不接地三相电压源。由于变压器的阀侧不接地,直流系统能建立自己的对地参考点,通常将阀换流器的正端或负端接地。

2、谐波滤波器
换流器在运行中会在交流侧和直流侧产生谐波电流和谐波电压。6脉动换流器在交流侧和直流侧分别产生6k±1次和6k次的特征谐波（k为正整数）。12脉动换流器在交流侧和直流侧分别产生12k±1和12k次的特征谐波。这些谐波会导致电容器和附近的电机过热，并干扰通信系统。为了减少流人交流系统和直流系统的谐波电压和谐波电流，在交流侧和直流侧都装有滤波装置。

3、平波电抗器
  由于换流器是一种谐波源,故直流侧除了要安装直流滤波器外,还需要有平波电抗器。平波电抗器的电感很大,可以降低直流线路中的谐波电压和电流,防止逆变器换相失败,限制直流线路短路期间整流器中的峰值电流。

4、无功补偿装置
  直流线路本身在运行中不需要无功功率,但是两端换流器在运行中会消耗大量的无功功率。在稳态条件下,其所消耗无功是传输功率的50%左右,在暂态情况下,无功的消耗将会更大。因此,必须在换流器附近提供无功补偿设备。对于强交流系统,通常采用并联电容器补偿的形式。而且交流滤波器中的电容同样可以提供部分无功功率, 当交流滤波器所提供的无功功率不能满足无功补偿的要求时,需装设静态电容补偿。

5、直流输电线路
  直流输电线路可以是架空线,也可以是电缆。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。

6、换流站的交流部分

送电端和受电端的交流系统与直流输电系统有着密切的关系,它们给整流器和逆变器提供换相电压,同时送电端电力系统作为直流输电的电源,提供传输的功率; 而受电端系统则相当于负荷,接受和消耗由直流输电送来的功率。