[科普中国]-高压直流换流站

高压直流换流站是具有整流站、逆变站功能或同时具有整流站和逆变站功能的高压直流系统设施，是直流输电的基础。高压直流换流站是电力运作活动的重要装置，对促进电力运作活动的有效进行，对特高压直流换流站进行合理化的设计和构建，促进电力工程活动良好的进行，为电力行业的可持续发展做保障有着重要作用。

主要结构换流站主要结构包括阀厅、换流变压器、交流开关厂、平波电抗器、滤波器、无功补偿设备等。高压换流阀电气应力高，阶跃性能量大，电磁干扰强度高，强弱电装置近距离、紧密耦合系统，电磁干扰耦合机制复杂。

晶闸运作阀门在进行特高压直流换流站系统设计活动时，对于晶闸运作阀门的设计应利用系数为 6 的装置运算，其总体构建要具有双面性。对于特高压转换阀的设计定值保持在 47KV 的状态，其在运作活动中的最大化数值为 50KV。对于运作活动中的高级端都需要满足1600KV 的要求，对于不同阀门的运作活动，和不同电压的运作活动，要相合结合设计，避免阀门的电压过高，影响整体的运作活动。

平波感应装置平波的感应装置是进行特高压直流换流站系统设计活动的重要环节，因此要给予足够重视。在进行平波的感应装置设计活动时，要注意利用干式的设计手段，利用不断的电力线路关联形成。其中对于关联的线路体系的电力运作数值在 75mH，对于每个电力运作平台，设置四部主要的平波运作装置。在建立点播装置活动后，保证其电力数值为 75mH。在进行完毕简单的筹划工作后，进行不同的母线和避雷装置的设计，包括对平波的感应装置的绝缘和避雷的设计，考察平波装置的耐热能力，利于转换电流工作的有效进行。预测同时，对于特高的电压和电流的装置其他开关设置，涵盖隔离的体系和其它设备的装置开关设计，要构建在阀门之外侧。

系统设计主要连接线对于不同的端口的交流活动，利用比较常见的 500kV 的电力设备进行主要连接。在连接的基础上，对于滤波装置的运作主要是建立一个大的团体组成，在大的总体组成上，进行各个元素的构建，包括对于不同电力运作装置，进行重复的 500KV 的线路运作和不同岸点建立关联性。在仅 500KV 的间接性运作活动后，建立不同支点和主这杯的连续性，促进整个电力运作活动的有效构成。在运作活动中要注意对于不同端点的运作形式，可以利用不同组别的注册来进行有效的关联。对于不完整的运作形式，进行及时的停止活动，转换不同的端体、在此设计环节中，要注意各个端体和线路的级别联系性，注意端口位置的连接和滤波器的运作是否协调，整合运作模式，促进各个端口的有效连接，建立良好的直接电流运作体系。

滤波装置的设计对于特高压电力运作活动，对于电力运作的主要端点进行相互运作。直流体系在五十和一百的运作系数下，会产生谐振体系。进而在直流电力运作体系中，对于电流装置的不同级别的滤波器的设置具有重要意义。对于不同级别的和不同参数的滤波器，要依据直流运作体系的整体进行合理化的安装。在滤波器构建工作完成之后，对于电容装置和电感装置，进行有序的关联。其运用最为常见的关联形式是并联形式。在以上构建活动完善之后，要对滤波装置进行细致化的设计，包括对于电流体系中的不同系数谐波的抑制活动的优化设计。在进行滤器的优化设计环节，其也要包高感电力体系的运作充分考虑在内。

绝缘体系的优化设计在对特高压直流换流站系统设计进行详细的研究后显示，对于特高压直流换流站系统设计需要结合电压体系和绝缘体系，进行整体的构建。在构建电压体系和绝缘体系时，要从分考虑方案的设计合理性和绝缘的成效。包括对于陡波环接和雷击预防环节的绝缘操作。在经理设备的绝缘保护最大化后，进行总体的防雷体系的内构件，建立合理化的电流连接线的避雷装置的设计，保证其具有良好的间隔距离，保证其保持水平方位，建立规范性的电压体系和绝体系的构建。1

谐波分析换流阀一般采用的是12脉动阀组，由于换流阀工作过程中伴随着开关阀的快速转换，因此，将伴随产生大量的谐波，这对于供电的质量影响重大。由于12脉动换流阀组是由两个6脉动换流器串联而成，一般以分析6脉动换流阀为例进行研究。换流器的功能决定了换流的过程中将会产生大量的谐波，谐波的种类大致可分为特征谐波、非特征谐波、传导谐波三类。

特征谐波

对12脉波整流，6 X(2K一1)±1次谐波由于Y/y和Y/d型换流变压器的各次谐波分量幅值相等和12K+1次谐波相位相同而相互抵消。因此6脉动谐波仅存的特征谐波，其中6k+1次为正序特征波，6K-1次为负序特征波。因此，12脉波换流变器在交流侧只存在12K+1次谐波。

非特征谐波在工程运行过程中，直流输电工程的运行是和理论模拟状态有着一定的差距的。因此，伴随着特征谐波还有另外的一些纹波的产生，称之为非特征谐波。这类谐波往往是由于在非理想状态下产生的。比如触发脉冲周期不是绝对相等、母线电压不严格对称或者换相电抗不平衡等因素都可能导致非特征谐波的产生。由于非特征谐波的诱因多而复杂，并且在实际的设备制造过程中，生产厂家会特别的进行设计最大化抑制非特征谐波的产生，使得非特征谐波在直流输电过程中影响并不是非常明显。对于非特征谐波的分析往往都是采用忽略其他诱因，针对某一诱因进行分析的方法。

考虑直流侧纹波影响，高次谐波的幅值通常较大，在交流侧产生的谐波往往忽略，真正影响交流侧谐波的是低次纹波。当直流换流器中流过低次谐波电流时，考虑在谐波电流与交流电压相对相位最不利的情况下，谐波电流往往会产生最大的谐波电流值，最大幅值必定存在于交流测的某一相中。2

建站条件在高压直流输电工程设计中．合理选择高压直流换流站站址是优化工程设计、降低工程投资、确保工程安全稳定运行的基础。同交流变电站相比．换流站站址选择有许多相同的原则．如应符合电力系统规划的要求．便于电能汇集或消纳等：但另一方面也有其自身显著特点．条件更为复杂。

直流积污水平由于直流的静电吸尘效应．带电微粒在直流电压下受到恒定方向的电场力作用而被吸引到绝缘子表面．使得直流电压下绝缘子积污高于交流。关于直流和交流的积污比．国内外进行过大量的试验研究．但结果并不相同。分析表明．直交流积污比不仅仅与盐密表示的污秽程度有关，还与自然环境、污源及污秽物性质有关．如电场力对随海风而来的雾滴与粒径大的飞沫影响甚微．而公路上汽车尾气的粒子粒径极小．带电部分多．极易受到恒定电场的影响。因此站址选择应考虑各方面综合因素，一般来说有下列三项原则和指标：
(1)自然污染源如海雾(或飞沫)、盐碱扬尘等的直交流积污比值小于工业、机动车尾气等人为污染源的比值：
(2)距人为污染源越近。直交流积污比值一般越大(工业高架源应考虑主要污染物最大落地浓度
距离)：
(3)风速大时的直交流积污比值小于风速小时的比值。

对环境的影响换流站的主要噪声源有：换流变压器、平波电抗器、交流滤波器、换流阀和冷却系统设备。换流阀布置于室内，其噪声基本被阀厅屏蔽：其余4种设备安装在户外，是对外界的主要噪声源。由于直流偏磁、谐波电流等因素。这些设备的噪声很难从制造设计中得到有效控制(或控制的代价很高．或导致设备体积庞大．不能运输)，其噪声一般都达到95～100dB。

因此在换流站选址阶段选择适当站址．避开村、镇居民聚居区等噪声敏感源，是解决换流站对周围环境影响的最根本、有效的方法。选址工作中值得注意的是．地形对声音的传播影响显著，山能够反射或遮挡声音．地势低的地面处于无声区。

大件设备运输换流站的大件设备主要是换流变压器和平波电抗器。一般来讲．影响站址选择的因素主要是换流变压器。换流变压器的总体结构可以是三相三绕组式、三相双绕组式、单相j绕组式和单相双绕组式。对中等容量和电压的换流站．应充分优化运输方案．有条件时应采用三相变压器．可减少材料用量、占地及损耗。对于容量较大的变压器．可采用单相变压器组．运输条件和制造条件允许时应采用单相三绕组变压器。同单相双绕组变压器相比．单相三绕组变压器有更少的铁芯、油箱、套管及有载开关，因而原则上讲更经济、可靠。但单相三绕组变压器运输重量约为单相双绕组的1．6倍．宽度也较大．一般来讲铁路不能运输。3

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学