高压直流输电原理与运行AB卷试卷附答案

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1、高压直流输电原理与运行一、填空题（每空1分共52分）1、高压直流输电，是利用稳定的直流电具有无感抗，容抗也不起作用,无同步 问题等优点而采用的大功率远距离直流输电。2、除了换流器外，高压直流输电系统还需要装设其他重要设备，如：换流变压 能、平波电抗器、无功补偿装置、滤波器、直流接地极、交直流开关设备、直流 输电线路以及控制与保护装置、远程通信系统等3、换流变压器特点是 1）如路阻抗大2）绝缘要求高:3）噪声大：4）损 耗高：5）有载调压范围宽：6）直流偏磁严重：7）试验复杂：4、换流变压器具有4种结构型式，即三相三绕组式、三相双绕组式、单相双绕 组式和单相三绕组式。5、接地极的作用是钳制中性点

2、电位和为直流电流提供返回通路。6、换流站装设的无功补偿装置主要有以下三类：1）机械投切式无功补偿装置；2）静上无功补偿装置：3）同步调相机7、按照用途分类，滤波器分为交流滤波器和直流滤波器两种。按照连接方式分类，滤波器还可分为串联滤波器和并联滤波器。用做换流器谐波抑制用途的滤 波器一定为并联接线形式。8、逆变器必须满足以下条件才能实现直流电交流电的变换1）外接直流电源极性必须与晶闸管的导通方向一致；2）在直流侧产生的整流电压平均值应小于直 流电源电压；3）晶闸管的触发角a应要90180。之间连续可调。9、谐波的污染与危害主要表现在对电力的干扰影响，可大致概括谐波对电力危 害有以下几方面：旋转电

3、动机（换流变压器）等的附加谐波损耗与发热，缩短 使用寿命；谐波谐振过电压,造成电气元器件及设备的故障与损坏； 电能计 量错误。10、谐波的污染与危害主要表现在对信号干扰方面有： 对通信系统产牛电磁干 让；使敏感的自动控制、保护装置误动作:危害到功率处理器自身的正常运 行。11、谐波抑制并联交流滤波器有常规无源交流滤波器、有源交流滤波器和连续可调交流滤波器三种型式。12、根据高压直流换流站常用无源滤波器的类型，按其频率阻抗特性可以分为 三种类型：调谐滤波器;高通滤波器;调谐滤波器与高通滤波器的组合构 成的多重调谐高通滤波器。13、谐波抑制设备通常有1）滤波器:2）平波电抗器3）中性点冲击电容器。

4、14、对于换流站，其运行中所需的无功功率不能依靠其所接人的交流系统来提供, 而且也不允许换流站与交流系统之间有太大的无功功率交换。这主要是因为当换流站从交流系统吸取或输出大量无功功率时， 将会导致无功损耗,同时换流站的 交流电压将会大幅度变化。15、电网换相直流输电的控制方法有：换流器的相位控制与改变变压器的分接头 的控制。16、直流输电的运行控制是通过对晶闸管阀触发脉冲的相位控制来实现的。基本控制有以下几种方式：1）定电流控制;2）定电压控制；3）定功率控制，除此 之外，在逆变侧还有定熄弧角控制。17、直流输电工程直流线路等故障的消除是通过晶闸管阀的控制进行的。直流平波电抗、电缆输电时的等效

5、电容中储存一定的电能，通过品闸管阀对电路的快速 切断，可能造成较大的过电压，设计合理的保护与停止的顺序动作， 称为保护联 动。18、通过保护联动，整流器与逆变器的协调控制，再到换流器停止运行，直到交 流侧断路器跳开构成保护联动的3种基本操作如下：1）门控移相；2）投入旁通 对；3）触发脉冲闭锁。19、直流电抗器的作用：（1）减少直流侧的交流脉动分量。（2）在最小电流运行 时，使电流保持连续。（3）直流送电回路发生故障时，能抑制电流的上升速度。20、选择直流输电线路电压时应考虑：1）线路本身及两端换流站的总费用。2） 使所选择的导线截面和分裂数满足导线表面允许电场强度的要求。 3）考虑线路 的输

6、送容量和电压应与阀桥的额定电压及电流相配合。21、在输送功率相同或可靠性指标相当的条件下， 直流输电与交流输电相比，虽 然换流站的投资比变电站的投资要高，但直流输电线路的投资比交流输电线路的 投资要低。如果当输电距离增加到一个定值时,采用直流输电线路所节省的费用， 刚好可以抵偿换流站所增加的费用，这个距离叫交直流输电比较的经济等价距 离。22、直流输电系统在直流电流控制的基础上， 如果修改控制指令，即可发展成为 功率控制、交流系统频率控制以及潮流翻转控制等。23、直流输电系统的构成有哪几种：（1）单极线路方式;（2 ）双极线路方式; （3）直流多回路方式（4）多端直流输电24、晶闸管换流器对晶

7、闸管元件的基本要求是：（2耐压强度高;（2）我流能 力强；（3）电流上升率与电压上升率的限制符合要求。25、要实现潮流翻转只有使线路的直流电压改变极性， 这可通过调节整流器的触 发相位，使延迟角大于 90_,变为逆变状态运行，而同时把原来的逆变器触发 相位，变为整流状态运行,翻转过程是自动进行的。26、高压直流输电系统控制配置中主要有站控制、 极控制、桥控制和阀单元控制。二、判断题（每小题1分共20分）1、双桥逆变器当熄弧角过小时，双桥逆变器会发生换相失败，导致逆变器直流侧短时间的短路，直流电流偏低。X应偏大2、双桥逆变器如果发生连续换相失败，则直流电流增加过多，直流控制与保护 系统将动作，采

8、取故障紧急移相的控制措施，使高压直流输电系统单极或双极停 止运行。V3、双桥逆变器如果只是发生一次换相失败，直流电流增高较小，整流侧定直流 电流控制动作，很快就能将直流电流调回到整定值。V4、采用普通品闸管换流阀进行换流的高压直流输电换流站，一般均采用电网 电源换相控制技术，具特点是换流器在运行中要从交流系统吸取大量的无功功 率。V5、采用电网换相换流器的直流输电换流站，不管处于整流运行还是逆变运行 状态，直流系统都需要从交流系统吸收容性无功，即换流器对于交流系统而言 总是一种有功负荷。X应变无功6、软起动方式可有效防止直流输电线路的对地电容和直流电抗器之间的谐振造 成的过电压、直流电流的断续

9、的发生和直流功率突变对交流系统的大扰动。7、直流输电工程大多数有配置直流断路器。X8、输出直流电压的公式 Ud Udocos由于 的范围在0180之间，即 cos在+1到-1之间变化。故Ud在+Ud至1bUd之间变化，调节 值，可改变Ud, 从而改变直流输出功率。 V9、 直流电流为恒定 （平波电抗器Ld 阻止了 Id 的变化） ， 由于每个阀导通120，交流线电流变成幅值为 Id ， 宽度为120的方波，则交流线电流的波形与无关，只有相位移随而变化。 V10、由于受交流电源电感Lc 的影响，相电流不可能瞬时改变、直流输电的换流器是借助于交流电网所提供的短路电流i 来实现换相的 Vk11、 即

10、使是整流器也必须具有某种基本的熄弧角控制，以保证运行所需的安全裕度。 V12、忽略换流器的损耗，交流功率一定等于直流功率V13、换相角增大，谐振电流将上升，谐波次数越高，谐波电流下降得越快。 X应为谐振电流下降14、单调谐滤波器：由电阻R、电感L和电容C等元件串联组成的滤波电路，它 在某一低次谐波（或接近低次谐波）频率的阻抗最小，它是一种并联滤波器。可同时抑制两种谐波。 X 应为一种15、 双调谐滤波器： 对两种低次谐波同时具有很低的阻抗， 可同时抑制两种特征谐波。 V16、换流阀片的额定电流选择依据是晶闸管升温的最高允许值V17、直流电抗器的电感量Ld 越大越好X18、直流电抗器的电感量Ld

11、 越小越好X19、 选择的额定值还应根据临界电晕电压进行校验， 满足额定电压小于临界电晕电压的要求。 V20、IGBT是半控型器件。X三、选择题（每小题 1 分共 20 分）1、整流侧和逆变侧吸取的无功功率与换流站和交流系统之间交换的有功功率成正比，在额定工况时整流装置所需的无功功率约为有功功率的 30 50 ，逆变装置约为多少CA、 2%-3%； B、 10 20；C、 40 60；D、 60 702、在换流站中根据换流器的无功功率特性装设合适的什么装置，是保证高压直流系统安全稳定运行的重要条件之一DA、有功补偿；B、电阻；C、电感；D、无功补偿3、直流输电的运行控制从根本上讲，是通过对晶闸

12、管阀触发脉冲的什么来改变换流器的直流电压实现的 AA、相位;f$制；B、电压控制；C电流;f5制；D、功率控制4、 高压直流输电系统的整体起动一般采用软起动方式。 首先， 全部换流器的旁通对得到起动信号，形成电流通路，然后将a、 B调整到大约多少时按一般触发顺序加入起动信号，直流电压大约为 0，系统开始运行。 BA、 0；B、 90；C、 45； D、 1205、直流输电系统的整体停止时，先慢慢将逆变器的B增大到多大同时，直流电流设定值到最小值后， 全部换流器的旁通对得到触发信号， 通过一段时延， 停止 所有触发信号。A、 0；B、 45；C、 90； D、 1206、整流电压为正的a角的变化

13、范围是多少DA、0 ; B、45 ; C、90 180 ; D、0907、整流电压为负的a角的变化范围是多少CA、045 ; B、450 90 ; C、90 180 ; D、90 1208、对电流波形进行傅立叶级数分析可以确定交流线电流的基频分量。交流线电流的基频峰值为多少AA、 ； B、 ； C、Id；D、 Id9、对电流波形进行傅立叶级数分析可以确定交流线电流的基频分量。交流线电流的有效值为多少BA、 2 Id； B、Id； C、Id； D、 Id10、高通滤波器：在一个什么的频带范围内是一个很低的阻抗。DA、很窄；B、低频；C、某一点；D、很宽11、品质因数Q 值越大，则谐振频率阻抗越小

14、，滤波效果如何 BA、不好；B、越好；C、不稳定；D、超前12、晶闸管换流器对晶闸管元件的电流上升率（的限制，即约为多少 BA、80A/ s; B、100A/ s; ; C、200A/ s; D、300A/ s13、晶闸管换流器对晶闸管元件的电压上升率（dv/t）的限制，即约为多少BA、50V/ s.; B、200V/ s.; C、400V/ s.; D、600V/ s.14、电力场效应管是如下哪一个CA、IGBT； B、GTQ C、MOSFET D、IGCT15、IGBT是哪一种控制方式 AA、电压寸5制；B、电流控制；G电压电流控制；D、电阻控制16、直流滤波器电容器的额定参数是按照线路电

15、压、滤波要求和经济性决定的； 而交流滤波器电容器的额定参数是根据总的什么来确定DA、额定功充；B、视在功率；G有功功率；D、无功功率17、提供换相的电源的二相短路电流称为什么 CA、恒定电流；B、换相电压；G换相电流；D、无功功率18提供换相电流的交流电压称为什么 BA、额定功充；B、换相电压；G换相电流；D、恒定电压19、可控硅阀转入导通状态必须具备 1）控制极要得到触发脉冲信，2）晶闸管 元件承受什么电压AA、正向电压；B、换相电压；G反向电压；D、恒定电压20、在输送功率相同或可靠性指标相当的条件下，直流输电与交流输电相比，虽然换流站的投资比变电站的投资要高，但直流输电线路的投资比交流输

16、电线路的 投资要低。如果当输电距离增加到一个定值时，采用直流输电线路所节省的费用， 刚好可以抵偿换流站所增加的费用，这个距离叫什么DA、技术等彳/T距离；B、相等距离；C、投标距离；D、经济等价距离。四、名词解释（每小题3分共24分）1、电网换流解：以电网的同步信号为换流信号来实现换流叫电网换流。2、器件换流解：器件换流是基于器件的全控特性来实现换流的叫器件换流。3、整流器解： 将交流转变成直流叫整流。 具有将交流电转变为直流电的换流装置称为整流器。4、逆变器解：将直流转换成交流叫逆变。将直流电转变为交流电的换流装置称为逆变器。5、断态重复峰值电压UDSM解：断态重复峰值电压UDSMo在晶闸管

17、门极断开及额定结温下，可施加的重复 率为50次/s且持续时间不大于10ms的最大峰值电压。6、晶闸管的额定电流解：晶闸管的额定电流（又称通态平均电流）在规定的环境和散热条件下，允许通过的单相最大工频正弦半波电流的平均值。7、换相电流答：提供换相的电源的二相短路电流称为换相电流。8、为换相时间答：由于受交流电源电感Lc 的影响，相电流不可能瞬时改变，因此电流从一相转移到另一相需要一定的时间，称为换相时间。五、问答题（每小题 5 分共 40 分）1、高压直流输电的基本原理是什么答：直流输电线路的基本原理是从交流系统I向系统R输电能时，换流站 CS1把送端系统送来的三相交流电流换成直流电流，通过直流

18、输电线路把直流电流（功率）输送到换流站 CSZ再由CS2m直流电流变换成三相交流电流2、高压直流输电分成哪几种类型答：（1）长距离直流输电（2） BTB方式（3）交直流并列输电方式（4）交直流叠加输电方式（5）三极直流输电方式3、简述高压直流输电的控制原理。答：1）通过直流互感器测量直流电流I d ； 2）将I d与直流整定值I d0进行比较；3） 将 I d 与 I d0 比较后的差值输入控制放大器A 中进行放大； 4） 将放大的信号输入相应控制回路作为控制电压， 进行所需的相应控制，从而达到控制直流电流 为恒定的目的。4、为什么输送相同功率时，直流输电线路比交流输电线路造价低答：（1）对于

19、架空线路，交流输电通常采用了三根导线而直流只需一根或二根导 线，在输送同功率的条件下，直流输电可节省大量的有色金、钢材、绝缘子和线 路金具，同时也可以减少大量的运输安装费。（2）直流输电对其线路走廊，铁搭高度，占地面积等方面比交流输电优越。（3）对于电缆线路，直流电缆与交流电缆相比，其投资费和运行费都更为经济。5、高压直流输电的适用范围有哪些答：（1）远距离大功率输电；（2）海底电缆送电；（3）不同频率或同频率非周期 运行的交流系统之间的联络；（4）用地下电缆向大城市供电；（5）交流系统互联 或配电网增容时，作为限制短路电流的措施之一； （6）配合新能源供电。6、高压直流输电对控制系统的基本要

20、求有哪些答：1）为了避免电流流过阀和其它载流元件出现危险的状况，应限制电流的最 大值。2）要求限制由于交流系统的波形而引起的直流电流波动。3）尽可能使功率因数保持较高的值。4）尽可能防止逆变器换相失败。5）为了使功率损耗最小， 要求保持线路送端电压恒定并且等于额定值。6）为控制所输送的功率，有时则要求能控制某一端的功率。7、可控硅元件伏安特性中，反向击穿电压、正向转折电压的概念是什么 答：反向击穿电压：在反向击漏电流急剧增大到某规定值时，所对应的电压（实 际尚未击穿）；正向转折电压：正向电压增大到某一转折电压，元件因漏电流剧 增而转入通态时所对应的电压。8、简述整流站的控制特性。答：通常由三种

21、基本控制特性组成，即定 角控制特性，定电流控制特性和 定熄弧角控制特性。即：整流器在min条件下运行，相当于在最高的直流电压下使用设备，且无功损耗小，但却使整流器失去了增加直流电流的控制能力。所以为了实现电流控制，整流器的直流端电压应该位于min上限控制特性下的卜方。使得在正常运行时，电流调节器通过调节整流器直流电压来维持线路电流 恒定，在暂态过程期间，为了迅速消除故障，往往还设计有整流器的快速移相控 制，大幅度地增加 角到120。左右，使整流器暂时转入逆变工况运行。即使是 整流器也必须具有某种基本的熄弧角控制，以保证运行所需的安全裕度 六、作图题（每小题5分共20分）1、画出BTB方式直流输

22、电原理接线图解：2、画出直流双极送电，中性点两端接地方式原理图解:3、画出6脉动换流单元原理图解:4、画出12脉动换流单元双绕组换流变压器原理图12脉动换流单元原理图双黄组换St变压舒七、计算题（每小题6分共24分）1、计算单桥整流电压平均值，已知交流侧线电压为220KV,控制角a =15换相角厂20。解:Ud0 1.35E 1.35 220 297KVUdcos cos( ) COS15 cos(15 20)0,9659 0.8192Ud 0() 297()297 265KV2、计算高压直流输电双桥整流器整流电压平均值,2已知交流侧线电压为220KV,控制角a =15换相角= =20。解：U

23、d0 1.35E 1.35 220 297KV2220KV,息弧角Ud 2Ud0 8sC0S(一) 594cos15 8s(15 20) 594空65U竺2 530KV 3、计算双桥12脉动式的逆变器的输出电压已知交流侧线电压为丫=16 ,换相角仙=20 。解：Udo 312 E 1.35 220 297KV0.9613 0.8095942526KVcos cos( ) cos16 cos(16 20)Ud 2Ud 0 594224、某一直流工程设计输送容量为 700MW,采用500KV电压等级的线路输送，请根据表一提供的元件参数，选择一个适宜工程所需的晶闸管元件参数。(经计算换流变压器的最大

24、故障电流为 27000A,元件并联数为1,电流设计系数取3)表生产厂家芯片直径(mm)元件额定电流(A)元件额定电压(V)故障电流承受水平(A)元件换流功率 (W)东芝601500250030000375X1C4西门子751400420026000608X104BBC75180040002000030000720X104答：选择步骤如下：1)计算直流系统的额定电流：700X1C3KW/500KV=1400 (A)2)用电流设计系数公式求取元件的额定电流：3)电流设计系数CDF=(元件的额定电流X元件并联数X3) /直流系统的额定电 流将已知数据代入上式得：元件的额定电流二直流系统的额定电流=1400 (A)4)选择元件：西门子：故障电流承受水平2600027000不满足；东芝、BBC的满足；东芝：换流功率=1500X2500=375X10 BBC 换流功率=1800X4000=720X10东芝、BBC的换流功率相比，东芝的换流功率太小，故选择 BBC的元件。