交直流输电无功平衡计算方法优化

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：直流系统正常运行时需要消耗大量的容性无功，在换流站两侧的交流母线上都装有滤波器及并联电容器，直流系统通过无功控制策略控制滤波器组的投切，使交直流系统之间交换的无功控制在一定范围内。如果Q小于零，那么换流站会从交流系统吸收（输入）无功功率。如果Q大于零，那么换流站会向交流系统提供（输出）无功功率。

直流系统正常运行时需要消耗大量的容性无功，在换流站两侧的交流母线上都装有滤波器及并联电容器，直流系统通过无功控制策略控制滤波器组的投切，使交直流系统之间交换的无功控制在一定范围内。换流站与交流系统的无功功率平衡的定义如下[5]，

式中，Qconv为换流站消耗无功功率；Qfilter为交流滤波器或并联电容组产生的无功功率减去并联电抗器吸收的无功功率（如果有）的差值。

如果Q小于零，那么换流站会从交流系统吸收（输入）无功功率。如果Q大于零，那么换流站会向交流系统提供（输出）无功功率。

为了获得与交流系统无功功率交换/平衡的极致，应该采用滤波器/并联电容器产生的无功功率的极限值和换流器消耗的无功功率的极限值的组合：

整流器（6脉冲换流器）是直流输电系统的核心设备，是实现交流-直流-交流变换的重要元件，所消耗的无功功率可以根据下式计算[6]（对于逆变器，应把α换为γ）：(https://www.chuimin.cn)

式中，Id为直流电流；Udi0为每个6脉动阀组的理想空载直流电压；Uo为阀侧交流线电压；dx为相对电感压降；u为换相角；α为触发角；γ为熄弧角。

交流滤波器/并联电容组是直流输电系统的无功补偿设备，直流输电系统虽然输送无功功率但线路两端的换流站却消耗大量的无功功率来维持自身的正常工作，一般情况下直流输电系统消耗的无功功率是输送容量的50%左右，交流滤波器/并联电容组产生的总无功功率可按下式计算：

式中，C为滤波器/并联电容器组的有效电容；UAC为交流母线电压；f为交流系统的频率。