專利名稱:特高壓直流輸電系統(tǒng)中諧波電流抑制裝置的制作方法
特高壓直流輸電系統(tǒng)中諧波電流抑制裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于特高壓直流輸電領(lǐng)域,尤其是移相變壓器在特高壓直流輸電系統(tǒng)中諧波電流的抑制裝置。
背景技術(shù):
特高壓直流輸電系統(tǒng)以其功率調(diào)節(jié)的快速靈活、不增加系統(tǒng)短路容量、可協(xié)助系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性、損耗低和占地省等特性,近年來在遠(yuǎn)距離大容量輸電、異步聯(lián)網(wǎng)、海底電纜輸電等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。由于直流輸電系統(tǒng)中換流器的非線性特征,交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)中都不可避免的產(chǎn)生大量的諧波電壓和諧波電流,對(duì)用戶和電力系統(tǒng)本身都造成影響和危害。
因此,在特高壓直流輸電系統(tǒng)中,交流濾波器和直流濾波器是不可或缺的元件。對(duì)于交流系統(tǒng)的濾波,一般在換流變壓器網(wǎng)側(cè)母線上并聯(lián)濾波器裝置,兼作無功補(bǔ)償設(shè)備。這種方式雖能較好的解決交流系統(tǒng)的諧波抑制和無功補(bǔ)償問題,但并未克服通過換流變壓器的無功和諧波對(duì)變壓器本身所帶來的影響;并且在現(xiàn)有的特高壓直流輸電工程運(yùn)行中仍然大量出現(xiàn)交直流側(cè)諧波超標(biāo)的現(xiàn)象。
目前特高壓直流輸電系統(tǒng)多采用單級(jí)雙12脈、雙極12脈以及雙極雙12脈的結(jié)構(gòu),交流側(cè)的諧波主要為11、13次(12n±l次)諧波。相較于6脈波電路,12脈波電路的諧波得到了較大的抑制,但是其諧波含量仍然較大,11、13次諧波頻率較低,對(duì)于濾波器的設(shè)計(jì)來說成本較高。因此,需要在不大幅增加成本的情況下進(jìn)一步抑制諧波電流的含量。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供特高壓直流輸電系統(tǒng)中諧波電流抑制裝置,該裝置既適用于雙極12脈結(jié)構(gòu)的特高壓直流輸電系統(tǒng),也適用于單級(jí)和雙極的雙12脈特高壓直流輸電系統(tǒng),能夠有效的消除11、13次諧波,大大降低特高壓直流輸電系統(tǒng)交流側(cè)的諧波電流THD,并且能夠同時(shí)對(duì)直流側(cè)電壓、電流諧波進(jìn)行一定抑制。
為達(dá)到上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
特高壓直流輸電系統(tǒng)中諧波電流抑制裝置,包括:
一交流系統(tǒng),
一側(cè)交流系統(tǒng)的功率流向另一側(cè)交流系統(tǒng),
所述一側(cè)交流系統(tǒng)連接工作在整流狀態(tài)的換流站,通過換流變壓器升壓后與換流器相連,將交流電變換為直流電,
然后通過直流輸電線路將直流電傳輸至換流站后,工作在逆變狀態(tài)的換流站將直流電逆變?yōu)榻涣麟?,并通過換流變壓器降壓后與另一側(cè)交流系統(tǒng)相連。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,所述換流站中的換流器采用4橋串聯(lián)并分成兩組,第一組的換流變壓器采用普通三繞組變壓器,聯(lián)結(jié)組號(hào)為YYDll ;第二組的換流變壓器采用移相變壓器,其移相角分別是-15°、-45°。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,所述三繞組變壓器和移相變壓器,它們的等值阻抗、電壓和功率損耗相同。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,所述換流站中的兩組換流變壓器的原邊并接到一交流系統(tǒng),副邊分別接到一個(gè)換流橋上。通過上述技術(shù)方案,本發(fā)明的有益效果是:1.本特高壓直流輸電系統(tǒng)的諧波電流抑制方法在原有的雙極12脈高壓直流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,用移相變壓器替換其中一極的普通三繞組變壓器。通過引入移相變壓器,正極和負(fù)極變壓器的二次側(cè)繞組輸出電壓與電網(wǎng)電壓相角差分別為:0°、-30、-15° >-45° ,這樣正負(fù)極之間實(shí)際上構(gòu)成了 24脈波電路。由于二次側(cè)輸出電壓互差了一定角度,各換流單元的輸入電流折算到變壓器一次側(cè)后11、13次和35、37次等特定次數(shù)的諧波相位互差180°,它們互相疊加形成交流側(cè)總輸入電流時(shí)相互消除,從而降低了總 THD。2.本特高壓直流輸電系統(tǒng)的諧波電流抑制方法中的移相變壓器采用延邊三角形結(jié)構(gòu),雖然其成本較普通三繞組變壓器要高,但應(yīng)用移相變壓器后諧波含量大幅降低,濾波裝置的費(fèi)用可以大幅降低,濾波器的體積也大大減小。3.本發(fā)明具有設(shè)計(jì)合理、電路簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠的特點(diǎn),在不大幅增加成本的情況下可以有效降低輸入電流的諧波含量,可廣泛應(yīng)用于包含超過兩個(gè)12脈單元結(jié)構(gòu)的直流輸電系統(tǒng)。
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為采用移相變壓器的特高壓直流輸電系統(tǒng);圖2為直流輸電系統(tǒng)其中一側(cè)的電路原理圖;圖3為采用移相變壓器前交流側(cè)輸入電壓電路波形;圖4為采用移相變壓器后交流側(cè)輸入電壓電流波形;圖5為采用移相變壓器前交流側(cè)輸入電流的頻譜分析;圖6為采用移相變壓器后交流側(cè)輸入電流的頻譜分析。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解,下面結(jié)合具體圖示,進(jìn)一步闡述本發(fā)明。雙極12脈波特高壓直流輸電系統(tǒng)如圖1所示,主要由整流站,直流輸電線路和逆變站三部分構(gòu)成。假設(shè)圖中交流系統(tǒng)I的功率流向交流系統(tǒng)2,則交流系統(tǒng)I 一側(cè)的換流站工作在整流狀態(tài),交流系統(tǒng)2 —側(cè)的換流站工作在逆變狀態(tài)。換流站中的換流器采用4橋串聯(lián)并分成兩組,第一組的換流變壓器采用普通三繞組變壓器,聯(lián)結(jié)組號(hào)為YYD11 ;第二組的換流變壓器采用移相變壓器,其移相角分別是-15。、-45。;
選擇合適的三繞組變壓器和移相變壓器,使得其等值阻抗、電壓和功率損耗相同;將兩組換流變壓器的原邊并接到交流系統(tǒng)1,副邊分別接到一個(gè)換流橋上,這樣,四個(gè)副邊繞組電壓幅值相同、相角在60°內(nèi)均分,分別為0°、-30、-15°、-45°。
交流系統(tǒng)I通過換流變壓器升壓后與換流器相連,將交流變換為直流,通過遠(yuǎn)距離的直流輸電線路將電能輸送到遠(yuǎn)方。電能輸送到逆變站后,換流器將直流逆變?yōu)榻涣?,通過換流變壓器降壓后與交流系統(tǒng)2相連。
交流系統(tǒng)I和2通過換流站和直流輸電線路聯(lián)結(jié)在一起,能夠互相提供電能支持,提聞了交流系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
參照?qǐng)D2,先分析正極12脈電路的輸入電流諧波,對(duì)于6脈波電路,其諧波主要為6n±l次,令:
權(quán)利要求
1.特高壓直流輸電系統(tǒng)中諧波電流抑制裝置,其特征在于,包括: 一交流系統(tǒng), 一側(cè)交流系統(tǒng)的功率流向另一側(cè)交流系統(tǒng), 所述一側(cè)交流系統(tǒng)連接工作在整流狀態(tài)的換流站,通過換流變壓器升壓后與換流器相連,將交流電變換為直流電, 然后通過直流輸電線路將直流電傳輸至換流站后,工作在逆變狀態(tài)的換流站將直流電逆變?yōu)榻涣麟?,并通過換流變壓器降壓后與另一側(cè)交流系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特高壓直流輸電系統(tǒng)中諧波電流抑制裝置,其特征在于:所述換流站中的換流器采用4橋串聯(lián)并分成兩組,第一組的換流變壓器采用普通三繞組變壓器,聯(lián)結(jié)組號(hào)為YYD11 ;第二組的換流變壓器采用移相變壓器,其移相角分別是-15。、-45。。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的特高壓直流輸電系統(tǒng)中諧波電流抑制裝置,其特征在于:所述三繞組變壓器和移相變壓器,它們的等值阻抗、電壓和功率損耗相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的特高壓直流輸電系統(tǒng)中諧波電流抑制裝置,其特征在于:所述換流站中的兩組換流變壓器的原邊并接到一交流系統(tǒng),副邊分別接到一個(gè)換流橋上。
全文摘要
本發(fā)明公開了特高壓直流輸電系統(tǒng)中諧波電流抑制裝置,包括一交流系統(tǒng),一側(cè)交流系統(tǒng)的功率流向另一側(cè)交流系統(tǒng),所述一側(cè)交流系統(tǒng)連接工作在整流狀態(tài)的換流站,通過換流變壓器升壓后與換流器相連,將交流電變換為直流電,然后通過直流輸電線路將直流電傳輸至換流站后,工作在逆變狀態(tài)的換流站將直流電逆變?yōu)榻涣麟?,并通過換流變壓器降壓后與另一側(cè)交流系統(tǒng)相連。能夠有效的消除11、13次諧波,大大降低特高壓直流輸電系統(tǒng)交流側(cè)的諧波電流THD,并且能夠同時(shí)對(duì)直流側(cè)電壓、電流諧波進(jìn)行一定抑制。
文檔編號(hào)H02J1/02GK103151792SQ201310084590
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者胡永生 申請(qǐng)人:西安杰能電力科技股份有限公司