高压直流输电技术中的谐波及其抑制样本

高压直流输电技术中的谐波及其抑制及谐波的抑制进行分析周泊宇关键词高压直流输电技术，谐波,换华北电力大学，北京市昌平区流器，滤波器The Harmonic Waves inHVDC andthe0引言Control ofHarmonicWaves高压直流输电系统在建设中会建ZHOU Bo-yu NorthChina设大量的换流站，由于换流站中大量的Electric PowerUniversity,电力电子器件的应用，会产生一定次数Changping district,Beijing的谐波，这些谐波对系统的安全稳定运ABSTRACT:When weuse the行以及通讯设备的正常使用都会产生technology ofHVDC,the power严重的影响，比如，引起局部的串并联electronic devicesin converter谐振，放大谐波分量，产生附加损耗和stations willgenerate different发热；对电机、变压器、电容器、电缆kinds ofharmonic waves.We must等设备造成振动、过热、绝缘老化,严solve theseproblems inorder touse重影响设备的使用寿命甚至直接造成HVDC moreextensive.In thispaper,设备损坏；干扰邻近通讯系统，影响通I willanalysis differentkinds of讯质量在低压配电网中这些谐波污染harmonic waves,the measurementof问题显得尤为突出，严重影响到各种大the harmonicwaves andthe controlof型厂矿的正常生产，如钢铁、煤矿、化the harmonicwaves.工、纺织等企业，以及IT和大规模微KEY WORDS:HVDC,harmonic电子集成电路企业，造成产品报废、生waves,inverter,filter产线停产、生产设备的寿命骤减甚至损摘要高压直流输电技术在应用中，换坏因此，对谐波的研究以及对其抑制流站的电力电子器件会产生不同次数的技术的研究，是高压直流输电技谐波，只有解决好谐波的问题，才能更好的利用高压直流输电技术在本文中，作者将针对谐波的种类、谐波的测量以术中的重要技术问题之一

1.16脉动换流器的特征谐波电流1谐波的产生及谐波的次数假设换流器交流侧电感为零，忽略国际上公认的谐波定义是”谐波换相过程影响时各相电流波形由正、负是一个周期电气量的正弦分量，其频率相间的矩形波组成以a相电流为例，为基波频率的整数倍”根据法国数学适当选取坐标进行傅里叶分析可知，换家傅立叶（M.Fourier）分析原理证明，流器交流侧电流中只含有6k±1次的谐任何重复的波形都能够分解为含有基波对于直流侧的谐波分析，假定直流波频率和一系列为基波倍数的谐波的电流为不含纹波的直流电流，因此只分正弦波分量，周期为7=2冗/3的非析直流侧电压中的谐波分量经过傅里正弦电压U3方可分解为；叶分析，可得到结论对于6脉波换流器，h=6k+XTI%sm wtOt+i„,

1.212脉动换流器的特征谐波电流式中频率为（n=2,3的项即12脉动换流器由两个6脉动换流为谐波项，一般也称之为高次谐波谐波移相冗/6,根据分析发现

5、

7、

17、19分为偶次与奇次，第

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5、

7、9等次的等次谐波在电网侧的总电流中将相互抵为奇次谐波，而

2、

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6、8等为偶次谐消，而只含有12k±1次的谐波对于波，如基波为50%时，2次谐波为10012脉动换流器直流侧的特征谐波，其分弦3次谐波则是150次一般地讲,奇析方式于6脉动相同，结论为h=12k次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大2谐波电流的测量在平衡的三相系统中,由于对称关系，准确检测谐波信号是滤除各次谐波偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波的前提，也是保证电力有源逆变器有效存在在高压直流输电中，由于换流器补偿的关键，当前电力系统应用的监视分为6脉动和12脉动两种，不同换流测量表计基本上都是按工频正弦量设计，器在交流侧产生的特征谐波次数也不同，输入信号含有谐波时，测量误差较大因此对于实际谐波次数的分析要根据换传统的带铁心环形绕组互感器工作于铁流器的脉动数而定心磁化曲线的线性区,可用来测量交流器经过分别采用Yy（或Dd）和Ydll联结谐波，但它在直流电流作用下会因磁通的换流变压器组合而成，桥侧电源电压偏移而产生饱和，故不能用来测量直流的类似，内外径相差过大，均匀密绕很谐波而当前还有一种利用Rogowski难实现线圈电流传感器来测量谐波电4线圈多层绕制多层绕制线圈的流,Rogowski线圈电流传感器不含铁心、M提高很多，且自感增加，但杂散电容无磁饱和、频带宽，从根本上解决了传也随之增大，对传感器的频带宽度有一统谐波测量问题，且体积小、造价低，定影响，同时多层绕制很难保证绕圈均特别适用于HVDC谐波电流匀密绕但要实际应用于高压直流输电工程5多个线圈叠加将多个骨架尺寸中，尚需一些改进根据实际情况，相相同的线圈串联叠加，则随着线圈数量对直流而言，各次HVDC谐波电流一般增加，分布电容减小，串联电感增加，不大，次数较高的仅几A,线圈所感应出这样线圈的频带理论上不受影响但实的电压信号较小因而为保证准确有效际中线圈间会产生一定的分布电容，其的测量谐波，要求Rogowski线圈除具有频带宽度略有下降，同时传感头体积会一般线圈的特点外，还必须采取措施加相应增大大感应信号以提高信噪比因Rogowski以改进后的Rogowski线圈为核心线圈无铁芯，互感M很小，故有效提高制成的HVDC谐波电流测量系统还应配M是提高系统准确度的关键，也是该线以检测元件，制成互感器该互感器分圈设计的特殊要求可采取以下措施提为测量、供电系统两部分，供电系统采高M:用全新的光供电方式，稳定可靠,不受1增加线圈匝疏密度n用细导线电网影响可使线圈均匀密绕，提高n,从而提高小3谐波的抑制但导线不能太细，以免绕制时断线为保证供电质量、净化电网，防止2增加骨架高度h增加h则增大谐波对电网及各种电力设备的危害,除M,但也增大了加工难度，影像测量准确要对发、供、用电系统加强管理外,还度，故h一般取10-30mm必须采取必要的措施来抑制谐波换流3骨架加大外径b或降低内径a器直流侧的谐波电压将在直流线路上产b/a也与M成正函数但其后果与增加h生谐波电压、谐波电流分布，使邻近的通信线路受到干扰特别是高压直流输中，产生一个与系统谐波电压幅值相等电系统穿越人口相对集中的区域，对由但相位相反的电压，以抵消谐波电压，谐波引起的污染受到社会的高度关注，从而起到减小谐波危害的作用有源滤因此，必须采取有效措施抑制谐波电压波器有以下优点和谐波电流造成的危害1对当前不可预见的交流系统扰

3.1增加换流装置的脉动数动所产生的直流侧谐波，有源滤波器能经过增加换流器的脉动数能够减够提供更好的滤波性能；小特征谐波的组成成分，提高最低此特2若一组直流滤波器故障停运,征谐波的次数，从而达到抑制谐波的目投入备用有源滤波器分组，对等值干扰的对于变流变压器台数较多的企业，电流无影响，提高了运行的可靠性,而建议根据换流变压器的脉动数以及移相无源滤波器则无法满足要求角的关系，对6脉动和12脉动变流变压⑶使用有源滤波器技术，等值干器进行适当的组合，以有效抑制谐波扰电流保证值可期望达到250/500mAo当前多采用12脉动，更高的脉动数近年来由于有源滤波装置的性价为了得到相应的换相电压，换流变压器比不高，天广直流工程使用有源滤波器在中国尚属首次，但采用有源滤波并不的结构和接线将非常复杂，不但增加了是一项新开发的技术，它已广泛应用于制造困难也增大了投资，不经济冶金、电力拖动等领域，由于有源直流

3.2合理配置滤波器滤波器在性能指标、可靠性明显优于无对于高压直流输电所产生的谐波源滤波器，因而，采用有源直流滤波器有效地抑制方法是采用滤波器和平波电是现代直流输电工程的发展方向抗器滤波器又分为有源滤波器和无源在实际工程中多采用无源滤波装置滤波器有源滤波装置实在无源滤波的无源滤波器由电容器、电抗器和电阻元基础上发展起来的，当直流输电线路穿件组成当前，在高压直流输电系统中越人口密集和广泛采用明线通信的地区采用双调滤波器和三调滤波器如下图时，为防止谐波对通信线路的干扰，采用直流有源滤波器具有较好的经济性能将直流有源滤波器串联或并联在主回路必要性日益被人们认识直流输电不但是一种节省能源损耗的输电方式，而且在开发利用边远地区的能源和开发新能源、新发电方式等方面,直流输电技术更是一种有效的手段，必将越来越广泛地得到采与交流输电系统相比，直流输电系统有许多优点线路造价低、适b三调谐滤波器a双调谐滤波器双调滤波器具有抗失谐能力强、较合远距离输电、没有系统稳定问题、调好的高通滤波性能、降低并联谐振幅值节快速、运行可靠等随着高压直流输和良好的经济效应，同时可起到防止过电技术的广泛应用，直流输电系统存在电压等优点近年来，在高压直流输电的谐波对系统本身及周边环境的影响不工程中，双调滤波器等到了广泛的应用容忽视，我们应该对其产生的原因、危

3.3采用中性点冲击电容器抑制非特征害、计算分析以及抑制措施进行研究和探讨，为今后抑制谐波的工作提供更有谐波效、更合理的途径只有有效处理谐波在换流器的中性点与大地之间装设对供电系统、用户和周围电气环境造成中性点冲击电容器，其目的是为直流侧的危害，才能保证高压直流输电系统的以3的倍次谐波为主要成分的电流提供正常运行阻抗通道使用该种电容器不但对降低参考文献整个直流系统的谐波水平有较明显的作

[1]殷培峰，马应魁，马莉基于直流用，还能缓解接地极引线落雷时的过电输电换流器谐波的分析与处理[J]O电压一般来说，该电容器电容值的选择力系统及其自动化，.范围应为十几微法至毫法，同时还应避

[2]郑劲，张小武，孙中明，李书芳免与接地极线路的电感在临界频率上产特高压直流输电工程的谐波限制标准及生并联谐振4结束语滤波器设计[J].电网技术，.随着能源开发、电能传输以及电力

[3]罗隆福，李勇，许加柱，等新型系统的规模不断扩大，采用直流输电的换流变压器配套滤波装置的设计优化[J].电网技术，for long-cable HVDC

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