高压直流输电系统的组成部分以及常见类型有哪些？

　　使用直流电传输此类系统的系统称为HVDC（高压直流）系统。HVDC系统成本较低，损耗最小。它在非同步交流系统之间传输电力。

　　高压直流输电系统的组成部分

　　高压直流输电系统有以下主要组成部分。

　　换流站

　　转换器单元

　　转流阀

　　换流变压器

　　过滤 器

　　交流滤波器

　　直流滤波器

　　高频滤波器

　　无功电源

　　平滑反应釜

　　高压直流输电系统杆

　　换流站

　　将交流电转换为直流电的终端变电站称为整流终端，而将直流转换为交流电的终端变电站称为逆变器端子。每个端子都设计为在整流器和逆变器模式下工作。因此，每个端子称为转换器端子或整流端子。双终端
HVDC 系统只有两个端子和一条 HVDC 线路。

　　转换器单元

　　从交流到直流的转换，反之亦然，在高压直流换流站通过使用三相桥式换流器完成。这种桥式电路也称为格雷茨电路。在高压直流输电中，使用12脉冲桥式转换器。转换器通过串联两个或6个脉冲电桥获得。

　　转流阀

　　现代 HVDC 转换器使用 12
脉冲转换器单元。每个单元中一个阀门的总数为12。该阀由串联的晶闸管模块组成。晶闸管阀的数量取决于阀门两端所需的电压。阀门安装在阀厅中，通过空气、油、水或氟利昂冷却。

　　换流变压器

　　换流变压器将交流网络转换为直流网络，反之亦然。它们有两组三相绕组。交流侧绕组连接到交流母线，阀侧绕组连接到阀桥。这些绕组以星形连接，用于一个变压器，三角形连接到另一个变压器。

　　两相、三相变压器的交流侧绕组以星形连接，中性线接地。阀侧变压器绕组设计用于承受来自阀桥的交流电压应力和直流电压应力。由于谐波电流，涡流损耗增加。换流变压器铁芯中的磁化是由于以下原因。

　　来自交流网络的交流电压，包含基波和几个谐波。

　　阀侧端子的直流电压也有一些谐波。

　　过滤 器

　　交流和直流谐波在高压直流变流器中产生。交流谐波注入交流系统，直流谐波注入直流线路。谐波具有以下优点。

　　它会导致电话线的干扰。

　　由于谐波，机器和电容器中的功率损耗连接在系统中。

　　谐波在交流电路中产生谐振，导致过电压。

　　转换器控制的不稳定。

　　通过使用交流、直流和高频滤波器，谐波最小化。下面详细介绍了过滤器的类型。

　　交流滤波器 –
交流滤波器是连接在相和地之间的RLC电路。它们为谐波频率提供低阻抗。因此，交流谐波电流被传递到大地。使用调谐和阻尼滤波器。交流谐波滤波器还提供转换器令人满意运行所需的无功功率。

　　直流滤波器 –
直流滤波器连接在极母线和零线母线之间。它将直流谐波转移到地并防止它们进入直流线路。这种滤波器不需要无功功率，因为直流线不需要直流电。

　　高频滤波器 – HVDC 转换器可能会在 20 kHz 至 490 kHz
的载波频段产生电噪声。它们还会产生兆赫兹范围频率的无线电干扰噪声。高频滤波器用于最大限度地减少噪声和对电力线载波通信的干扰。这种滤波器放置在换流变压器和站交流母线之间。

　　无功电源

　　转换器的运行需要无功功率。交流谐波滤波器部分提供无功功率。额外的电源也可以从并联电容器同步相位调节器和静态无功系统获得。选择取决于所需的控制速度。

　　平滑反应釜

　　平滑电抗器是一种具有大电感的充油油冷电抗器。它与直流滤波器之前的转换器串联。它可以位于线路侧或中性侧。平滑反应器具有以下用途。

　　它们平滑直流电中的涟漪。

　　它们可降低直流线路中的谐波电压和电流。

　　它们限制直流线路中的故障电流。

　　当另一个串联电压的直流电压崩溃时，通过降低电桥中直流线路的上升速率来平滑电抗器，从而防止逆变器中随之而来的换相故障。

　　平滑电抗器可降低直流线路电压和电流浪涌的陡峭程度。因此，减少了换流阀和阀门缓冲分流器上的应力。

　　高压直流输电系统杆

　　高压直流输电系统杆是高压直流输电系统的一部分，由高压直流输电站中的所有设备组成。它还互连在正常工作条件下相对于大地表现出共同直接极性的传输线。因此，极点一词是指直流电的路径，其相对于地球具有相同的极性。总杆包括变电站杆和输电线路杆。

　　高压直流输电系统的类型

　　下面将详细介绍不同类型的高压直流输电系统。

　　背靠背高压直流输电站

　　在同一位置的交流母线之间传输能量的HVDC系统称为背对背系统或HVDC耦合系统。在背靠背的HVDC站中，转换器和整流器安装在同一站中。它没有直流传输线。

　　背靠背系统在两个相邻的独立控制的交流网络之间提供异步互连，而不会传输频率干扰。背靠背直流母线降低了整体转换成本，提高了直流系统的可靠性。这种类型的系统专为双极操作而设计。

　　双端高压直流输电系统

　　具有两个端子（换流站）和一条HVDC输电线路的终端称为两端直流系统点对点系统。该系统没有任何平行的高压直流输电线路，也没有中间攻丝。双端高压直流输电系统也不需要高压直流断路器。正常和异常电流是控制有效变频器的控制器。

　　多终端直流 （MTDC） 系统

　　该系统具有两个以上的换流站和直流端子线。一些换流站作为整流器运行，而另一些则作为逆变器运行。从整流站获取的总功率等于逆变器站提供的功率。有两种类型的MTDC系统

　　系列MTDC系统

　　并联MTDC系统

　　在串联MTDC系统中，转换器串联连接，而在并联MTDC系统中，转换器并联连接。并联MTDC系统可以在不使用HVDC断路器的情况下运行。

　　MTDC系统的优势

　　以下是MTDC系统的优点

　　MTDC系统更经济、更灵活。

　　互连交流网络中的频率振荡可以快速衰减。

　　重负荷交流网络可以通过使用MTDC系统来加强。

　　MTDC系统的应用

　　以下是高压直流输电系统的应用

　　它将大功率从多个远程发电源传输到多个负载中心。

　　这些系统通过径向MTDC系统在两个或多个空调系统之间互连。

　　它通过MTDC系统加强重负荷城市交流网络

　　HVDC 断路器用于两端直流母线和多端直流母线，用于从接地到金属线路的转换。