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VSC-HVDC系统结构包含对称单极结构、不对称单极结构和双极结构3种典型的结构型式,如图4所示。各种结构各有其优缺点,在实际工程建设时应根据具体要求合理选择。注:表中S表示操作故障,L表示雷击故障
图4 3种典型的VSC-HVDC系统接线形式
控制保护系统的设计采用分级结构分为3层。第一层为SCADA系统,第二层包含控制系统、阀基控制器(VBC)和保护系统,第三层为本地输入/输出(I/Os),如图4所示。
图5 控制保护系统结构
换流站布局要考虑交流场、阀厅、直流场、控制保护室、冷却系统及其他设施的布置,典型的VSC-HVDC换流站布置方案如图5所示。其中,阀厅内的换流阀组件可以采用3层的阀塔、4层的阀塔、悬式结构或两层的布置形式。
图6 典型的VSC-HVDC换流站布局
VSC-HVDC关键设备
VSC-HVDC设备是系统的重要组成部分,根据安装位置可以分为3类,即交流场设备、直流场设备和阀厅内的设备,典型的关键设备如表2所示。
表2 VSC-HVDC设备
在系统设备中,换流器是VSC-HVDC中最关键的设备,相比两电平、三电平换流器,模块化多电平(MMC)结构谐波性能较好,不需要滤波装置,因此得到了广泛的应用,MMC换流器及子模块结构如图7所示。
图7 MMC换流器及子模块结构
目前,中国已研发出了1000MW/±320kV的VSC-HVDC换流阀,且已应用于厦门1000MW/±320kV双极直流输电工程,而±500kV/3000MW的MMC换流器正在研发中,将被应用于张北直流电网工程中。
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