高壓直流換流站

高壓直流換流站是具有整流站、逆變站功能或同時具有整流站和逆變站功能的高壓直流系統設施，是直流輸電的基礎。高壓直流換流站是電力運作活動的重要裝置，對促進電力運作活動的有效進行，對特高壓直流換流站進行合理化的設計和構建，促進電力工程活動良好的進行，為電力行業的可持續發展做保障有著重要作用。

基本介紹

• 中文名：高壓直流換流站
• 外文名：HVDCconverterstation

主要結構

換流站主要結構包括閥廳、換流變壓器、交流開關廠、平波電抗器、濾波器、無功補償設備等。高壓換流閥電氣應力高，階躍性能量大，電磁干擾強度高，強弱電裝置近距離、緊密耦合系統，電磁干擾耦合機制複雜。

晶閘運作閥門

在進行特高壓直流換流站系統設計活動時，對於晶閘運作閥門的設計應利用係數為 6 的裝置運算，其總體構建要具有雙面性。對於特高壓轉換閥的設計定值保持在 47KV 的狀態，其在運作活動中的最大化數值為 50KV。對於運作活動中的高級端都需要滿足1600KV 的要求，對於不同閥門的運作活動，和不同電壓的運作活動，要相合結合設計，避免閥門的電壓過高，影響整體的運作活動。

平波感應裝置

平波的感應裝置是進行特高壓直流換流站系統設計活動的重要環節，因此要給予足夠重視。在進行平波的感應裝置設計活動時，要注意利用乾式的設計手段，利用不斷的電力線路關聯形成。其中對於關聯的線路體系的電力運作數值在 75mH，對於每個電力運作平台，設定四部主要的平波運作裝置。在建立點播裝置活動後，保證其電力數值為 75mH。在進行完畢簡單的籌劃工作後，進行不同的母線和避雷裝置的設計，包括對平波的感應裝置的絕緣和避雷的設計，考察平波裝置的耐熱能力，利於轉換電流工作的有效進行。預測同時，對於特高的電壓和電流的裝置其他開關設定，涵蓋隔離的體系和其它設備的裝置開關設計，要構建在閥門之外側。

系統設計

主要連線線

對於不同的連線埠的交流活動，利用比較常見的 500kV 的電力設備進行主要連線。在連線的基礎上，對於濾波裝置的運作主要是建立一個大的團體組成，在大的總體組成上，進行各個元素的構建，包括對於不同電力運作裝置，進行重複的 500KV 的線路運作和不同岸點建立關聯性。在僅 500KV 的間接性運作活動後，建立不同支點和主這杯的連續性，促進整個電力運作活動的有效構成。在運作活動中要注意對於不同端點的運作形式，可以利用不同組別的註冊來進行有效的關聯。對於不完整的運作形式，進行及時的停止活動，轉換不同的端體、在此設計環節中，要注意各個端體和線路的級別聯繫性，注意連線埠位置的連線和濾波器的運作是否協調，整合運作模式，促進各個連線埠的有效連線，建立良好的直接電流運作體系。

濾波裝置的設計

對於特高壓電力運作活動，對於電力運作的主要端點進行相互運作。直流體系在五十和一百的運作係數下，會產生諧振體系。進而在直流電力運作體系中，對於電流裝置的不同級別的濾波器的設定具有重要意義。對於不同級別的和不同參數的濾波器，要依據直流運作體系的整體進行合理化的安裝。在濾波器構建工作完成之後，對於電容裝置和電感裝置，進行有序的關聯。其運用最為常見的關聯形式是並聯形式。在以上構建活動完善之後，要對濾波裝置進行細緻化的設計，包括對於電流體系中的不同係數諧波的抑制活動的最佳化設計。在進行濾器的最佳化設計環節，其也要包高感電力體系的運作充分考慮在內。

絕緣體系的最佳化設計

在對特高壓直流換流站系統設計進行詳細的研究後顯示，對於特高壓直流換流站系統設計需要結合電壓體系和絕緣體系，進行整體的構建。在構建電壓體系和絕緣體系時，要從分考慮方案的設計合理性和絕緣的成效。包括對於陡波環接和雷擊預防環節的絕緣操作。在經理設備的絕緣保護最大化後，進行總體的防雷體系的內構件，建立合理化的電流連線線的避雷裝置的設計，保證其具有良好的間隔距離，保證其保持水平方位，建立規範性的電壓體系和絕體系的構建。

諧波分析

換流閥一般採用的是12脈動閥組，由於換流閥工作過程中伴隨著開關閥的快速轉換，因此，將伴隨產生大量的諧波，這對於供電的質量影響重大。由於12脈動換流閥組是由兩個6脈動換流器串聯而成，一般以分析6脈動換流閥為例進行研究。換流器的功能決定了換流的過程中將會產生大量的諧波，諧波的種類大致可分為特徵諧波、非特徵諧波、傳導諧波三類。

特徵諧波

特徵諧波含有率

對12脈波整流，6 X(2K一1)±1次諧波由於Y/y和Y/d型換流變壓器的各次諧波分量幅值相等和12K+1次諧波相位相同而相互抵消。因此6脈動諧波僅存的特徵諧波，其中6k+1次為正序特徵波，6K-1次為負序特徵波。因此，12脈波換流變器在交流側只存在12K+1次諧波。

非特徵諧波

在工程運行過程中，直流輸電工程的運行是和理論模擬狀態有著一定的差距的。因此，伴隨著特徵諧波還有另外的一些紋波的產生，稱之為非特徵諧波。這類諧波往往是由於在非理想狀態下產生的。比如觸發脈衝周期不是絕對相等、母線電壓不嚴格對稱或者換相電抗不平衡等因素都可能導致非特徵諧波的產生。由於非特徵諧波的誘因多而複雜，並且在實際的設備製造過程中，生產廠家會特別的進行設計最大化抑制非特徵諧波的產生，使得非特徵諧波在直流輸電過程中影響並不是非常明顯。對於非特徵諧波的分析往往都是採用忽略其他誘因，針對某一誘因進行分析的方法。

考慮直流側紋波影響，高次諧波的幅值通常較大，在交流側產生的諧波往往忽略，真正影響交流側諧波的是低次紋波。當直流換流器中流過低次諧波電流時，考慮在諧波電流與交流電壓相對相位最不利的情況下，諧波電流往往會產生最大的諧波電流值，最大幅值必定存在於交流測的某一相中。

建站條件

在高壓直流輸電工程設計中．合理選擇高壓直流換流站站址是最佳化工程設計、降低工程投資、確保工程安全穩定運行的基礎。同交流變電站相比．換流站站址選擇有許多相同的原則．如應符合電力系統規劃的要求．便於電能匯集或消納等：但另一方面也有其自身顯著特點．條件更為複雜。

直流積污水平

由於直流的靜電吸塵效應．帶電微粒在直流電壓下受到恆定方向的電場力作用而被吸引到絕緣子表面．使得直流電壓下絕緣子積污高於交流。關於直流和交流的積污比．國內外進行過大量的試驗研究．但結果並不相同。分析表明．直交流積污比不僅僅與鹽密表示的污穢程度有關，還與自然環境、污源及污穢物性質有關．如電場力對隨海風而來的霧滴與粒徑大的飛沫影響甚微．而公路上汽車尾氣的粒子粒徑極小．帶電部分多．極易受到恆定電場的影響。因此站址選擇應考慮各方面綜合因素，一般來說有下列三項原則和指標：
(1)自然污染源如海霧(或飛沫)、鹽鹼揚塵等的直交流積污比值小於工業、機動車尾氣等人為污染源的比值：
(2)距人為污染源越近。直交流積污比值一般越大(工業高架源應考慮主要污染物最大落地濃度
距離)：
(3)風速大時的直交流積污比值小於風速小時的比值。

對環境的影響

換流站的主要噪聲源有：換流變壓器、平波電抗器、交流濾波器、換流閥和冷卻系統設備。換流閥布置於室內，其噪聲基本被閥廳禁止：其餘4種設備安裝在戶外，是對外界的主要噪聲源。由於直流偏磁、諧波電流等因素。這些設備的噪聲很難從製造設計中得到有效控制(或控制的代價很高．或導致設備體積龐大．不能運輸)，其噪聲一般都達到95～100dB。

因此在換流站選址階段選擇適當站址．避開村、鎮居民聚居區等噪聲敏感源，是解決換流站對周圍環境影響的最根本、有效的方法。選址工作中值得注意的是．地形對聲音的傳播影響顯著，山能夠反射或遮擋聲音．地勢低的地面處於無聲區。

大件設備運輸

換流站的大件設備主要是換流變壓器和平波電抗器。一般來講．影響站址選擇的因素主要是換流變壓器。換流變壓器的總體結構可以是三相三繞組式、三相雙繞組式、單相j繞組式和單相雙繞組式。對中等容量和電壓的換流站．應充分最佳化運輸方案．有條件時應採用三相變壓器．可減少材料用量、占地及損耗。對於容量較大的變壓器．可採用單相變壓器組．運輸條件和製造條件允許時應採用單相三繞組變壓器。同單相雙繞組變壓器相比．單相三繞組變壓器有更少的鐵芯、油箱、套管及有載開關，因而原則上講更經濟、可靠。但單相三繞組變壓器運輸重量約為單相雙繞組的1．6倍．寬度也較大．一般來講鐵路不能運輸。