直流自耦变压器

声明:,,,。详情

直流自耦变压器(dc auto transformer)由若干个换流器串联构成,是一种应用于高压直流输电领域的电气设备,用于连接两个或者多个不同直流电压等级的直流系统。普通的高压大功率直流变压器(dc transformer)采用直流-交流-直流变换技术,需要两级交/直变换,采用的换流器容量大。直流自耦变压器只有部分互联功率需要经过两级交/直变换,能显著降低所使用的换流器容量,并降低运行损耗.

直流自耦变压器主要由3个电压源型换流器VSC1、VSC2和VSC3依次串联而成,其中VSC2的直流端口与直流电网1的直流端口并联连接,VSC1的直流正端和VSC3的直流负端分别与直流电网2的直流正端和直流负端相连接。3个VSC换流器的交流侧经过一定的变压器/相电抗电路连接至交流公共母线采用非对称结构(直流中性点不接地)。为了消除VSC1和VSC3的中性点偏移,VSC1和VSC3的变压器采用Y/D接线方式。与常规LCC类似,变压器靠近变频器侧采用D接线]

根据应用的需要,当交流公共母线的额定电压一致时,与VSC2相连接的变压器可以由相电抗取代,从而节省所使用的变压器数量。

由于直流-直流自耦变压器主要应用于高压直流输电领域,为降低电压源型换流器实现的技术难度,并降低电压源型换流器的损耗,直流自耦变中的每个电压源型换流器采用模块化多电平换流器拓扑。

由图2所示拓扑可知,VSC2的额定直流电压可取为与直流电网1的额定直流电压相同,为E1。而VSC1和VSC3等效地分担直流电网2和直流电网1之间的电压差值,其额定直流电压为(E2-E1)/2。

常规直流-直流变换器所使用的换流器总容量为2PN,而直流自耦变压器使用的换流器总容量为2PN(1-E1/E2),E1与E2越接近,直流自耦变压器所采用的换流器容量越小。以互联±320 kV和±640 kV直流电网为例,直流自耦变压器所使用的换流器总量为常规技术的一半;而互联±320 kV和±400 kV直流电网时,直流自耦变压器所使用的换流器容量仅为常规技术的20%

1. 常规直流-交流-直流变换技术所有传输的有功功率都需要经过两级交流/直流变换,而直流自耦变压器中仅部分传输的有功功率需要进行两级交流/直流变换,为此直流自耦变所需要的换流器容量远低于常规直流-交流-直流变换技术。

2. 由于仅部分传输的有功功率需要进行两级交流/直流变换,直流自耦变的损耗远低于常规直流-交流-直流变换技术。

3. 由于另一部分功率可以通过直接电气连接进行传输,直流自耦变所使用的交流链路容量也远低于常规直流-交流-直流变换技术

通过将VSC1、VSC3改造为具备阻断直流故障电流能力的自阻型MMC以及在直流自耦变的直流高压出口端安装直流断路器的两种方案可以实现自耦变压器的直流故障隔离功能

未来的区域电网会存在交/直流电网并存的局面。图3中交流电网、直流电网1和直流电网2可以处于不同的地理位置中。为此,图3所示的方案可以利用较少的换流容量直接互联3个区域电网,而不需要经过多级交流–直流变换。

图4为单向整流型直流自耦变压器。图4与图2的区别在于,VSC1和VSC3替换为相控换流器LCC1和LCC3。由于在电气接线只能单向地传输有功功率,为此图4所示方案只能实现由直流电网1向直流电网2单向地传输有功功率。

图5为单向逆变型直流自耦变压器。图5与图4类似,区别在于LCC1和LCC3的接线方式从整流工况转变为逆变工况。图5在电气接线确定时,只能实现直流电网2向直流电网1单向地传输有功功率。

内容由网友共同编辑,如您发现自己的词条内容不准确或不完善,欢迎使用本人词条编辑服务(免费)参与修正。立即前往

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。