高压直流输电技术
南昌大学信息工程学院电气与自动化系
二OO四年一月八
日
目录
第一章高压直流输电的基本概念 (3)
1.1 高压直流输电的发展历史 (3)
1.2 直流输电的基本原理 (4)
1.3 直流输电系统的分类 (4)
1.4 直流输电的优缺点 (5)
1.5 交流输电与直流输电比较的等价距离 (8)
第二章换流电路的工作原理 (9)
2.1 引言 (9)
2.2 整流器的工作原理 (9)
2.3 逆变器的工作原理 (17)
第三章换流站及其主设备 (19)
3.1 引言 (19)
3.2 晶闸管换流器 (20)
3.3 换流变压器 (23)
3.4 直流电抗器（平波电抗器） (25)
3.5 换流站的平面布置 (27)
第四章高压直流输电系统 (28)
4.1 引言 (28)
4.2高压直流架空线路的额定电压与分裂导线 (28)
4.3高压直流架空线路的电晕效应 (29)
4.4 高压架空线路的等值参数 (31)
4.5 直流电缆线路 (31)
4.6 大地回路 (31)
第五章滤波和滤波器 (33)
5.1 引言 (33)
5.2 换流装置交流侧的特征谐波 (33)
5.3 换流装置直流侧的特征谐波 (34)
5.4 交流滤波器 (34)
5.5 直流滤波器 (36)
5.6 阻尼型滤波器 (36)
5.7 消除谐波的其它方法 (37)
第六章高压直流系统的控制 (38)
6.1 引言 (38)
6.2 控制的基本方式 (39)
6.3 定电流控制 (39)
6.4 定电压控制 (40)
6.5 定触发角控制 (40)
6.6 定熄弧角控制 (40)
6.7 功率控制和频率控制 (41)
6.8 控制系统的实际应用 (41)
《高压直流输电技术》思考题及答案 (44)
第一章高压直流输电的基本概念
1.1 高压直流输电的发展历史
一、国外的发展概况
1954 年瑞典在本国和果特兰岛之间建成了一条海底电缆直流输电线。这是世界上第一条工业性的高压直流输电线，到现在已有五十年的历史。
直流输电的发展大致可分为三个阶段：
1. 1954 年以前——实验性阶段（初始阶段）
19 世纪初期发展起来的信号传输—电报，虽然传输的电力是很微弱的，但是人们从此得到启发，并应用于电力传输。法国科学家普勒利用电报线路，传输57 公里，完成了第一次直流输电实验。1906—1950 年，法、德、美、瑞典、苏联均做了实验，因串联高压复杂，可靠性差。与此同时，交流发电得到发展，使直流输电的发展受到阻碍。20世纪50 年代后，大电网高速发展，使直流输电技术重新被重视。
这个阶段的特点：
（1）直流输电工程的参数比较低。
（2）换流装置几乎都是采用低参数的汞弧阀。
（3）发展速度较慢。
直流输电技术在初始阶段共有三个代表工程：德国，瑞典，原苏联。
2.1954 —1972 年——发展阶段
1954 年瑞典的海底直流电缆标志着直流输电进入了一个发展阶段。
这一阶段的主要特点是：（1）技术提高很大。（2）直流输电具有多方面的目的（水
下，互联，远距离，大容量）。（3）汞弧阀参数有很大的提高。
3.1972 —现在——大力发展阶段
1972 年，加拿大的伊尔河直流输电工程首次采用可控硅（晶闸管）使直流输电得到大力发展。
1975年，全世界有HVDC系统工程11项，输电容量有5GW到1996年HVDC系统工程56项，输电容量54.166GW。增长近11倍。
这个阶段的特点是：（1 ）采用可控硅阀。（2）几乎全都是超高压。（3）单回线路
的输电能力比前阶段有了很大增加（4）发展速度快。
二、我国高压直流输电的发展情况
50 年代浙江舟山直流输电工程为第一个直流输电工程。参数为100kv ，100MW，55km （其中水下电缆12km）
1. 葛上直流：于1985 年开始建设到1989 年投入运行。其参数为
500kv, 1200MV，线路长度为1045.6km。
2. 天广直流：这是一个交流并联输电工程，1998 年投产。参数为
500kv，1800MVy 960km,该工程由一回500kv的交流输电线路和一根双桥
直流输电系统组成。
3. 三峡—广州直流输电工程,已开始建设,预计年底前投运。
4. 我国正在设计或拟议中的其它工程有：西北- 华北直流输电互联工程、
宝鸡-成都直流输电工程、长江三峡-华东交直流并联输电工程等。
1.2直流输电的基本原理
图1.3为直流输电原理图（见课本）
1. 设备：（1）两个换流站CS1和CS2 （整流器和逆变器）（2）直流输电线路
2. 连接形式：CS1和CS2的直流端分别连接到直流输电线路两端，CS1和CS2的交
流端分别连接到两个电力系统I和n
3. 换流站的主要装设有换流器
换流器由一个或多个换流桥串联或并联组成。目前用于直流输电系统的换流桥均采用三
相桥式换流电路，每个桥具有6个桥臂。它具有可控的单向导通能力，所以又称为阀或阀臂。
4. 传输形式：（1）CS1把交流系统I的交流转换成直流（整流）
（2）通过直流输电线路送至CS2
（3）CS2将直流转换成交流（逆变）
5. 直流线路电流为| d也1也2
1 d R
V d1 V d2 |d?R
上式中V d1为CS1的直流输出电压，V d2为CS2的直流输入电压，I d为直流线路电流，R为直流线路电阻。CS1送出的功率为p d1 V d1? I d.CS2接受到的功率为p d2 v d2? I d。直流线路只输送有功功率，不输送无功功率。
所以直流线路的损耗为P d1 P d2 V d1|d V d2|d |d V d1 V d2）
从图中可以看出：V d1>V d2时，电流由CS1到CS2.所以只要改变两端直流电压
V d1，V d2就可以调节］d，从而也就改变了其传送的功率.
故通过调节可以保证输送的电流和功率不变.
V d2极性不变情况下，如果V d2>V d1，CS2仍不能向CS1送出反向的电流和功注：在
率.这是由于换流器只能单向导通的缘故.
但V d2极性改变后，V d2>V d1时,CS2可向CS1送出电流和功率。CS2为整流站运行，CS1为换流站运行。
1.3直流输电系统的分类
由于直流断路器都处于研制阶段，致使直流输电系统还不能像交流系统那样构成各种
复杂的网络。
直流输电系统大多是两端供电系统。（见图1.4 ）
一、单极线路方式：
1．单极线路方式：
（1）用一根架空导线或电缆线，以大地或海水作为返回线路组成的直流输电系统。
（2）正常运行时，电流经大地或海水构成回路。应注意：接地板的材料，埋设方式和对
地下埋设物的腐蚀以及对地下通讯线路，航海罗盘的影响等问题。
（3）通常采用正极接地的方式较多。
2. 单极两线制方式
（1）用一根导线代替大地作为返回线路的单极线路方式。
（2）单极两线单点接地是将导线任一根在一侧换流站进行单点接地。这种方式避免了电流从地中或海水中流过，又把某一导线的电压限位到0。
（3）缺点：当负荷电流在流过导线时，要产生不小的电压降。所以仍要考虑适当的绝缘强度。
（4）这种方式大多用于无法采用大地或海水作为回路，以及双极方式的过度
二、双极线路方式
1. 双极两线中性点两端接地方式
（1）将整流站和逆变站的中性点均接地，两极对地电压分别为+V和-V。正常运行时，
接地点之间没有电流通过。（由于两侧变压器的阻抗和换流器控制角的不平衡，总有不平衡电流流过）（2）当某一方的换流器和线路有故障时，可以利用健全极和大地作为回路维持单极运行方式。葛上直流就是采用这种方式。
2. 双极中性点单端接地方式这种运行方式在整流侧或逆变侧中性点单端接地。正常运行时，与上一种
方式相同；故
障时，将无法运行，（没有形成回路）
3. 双极中性线方式
（1 ）将两端中性点用导线连接起来，在任一侧接地。
（2）当一极发生故障时，能用健全极继续输送功率，同时避免了大地和海水作为
回路，
这种运行方式在减轻电磁干扰、防止腐蚀方面有优点，在日本被标准采用，但经济上增加了一定的投资。
4. “背靠背” （back-to-back ）换流方式。
即没有直流线路，整流站和逆变站在一起的直流输电系统使用于不同额定频率或者相同额定频率非同步运行的交流系统之间的互联。
由于没有直流输电线路，直流系统可用较低的额定电压，这样整个直流系统的绝缘费用可降低，有色金属的消耗量和电能损耗的增加就减少。
1.4 直流输电的优缺点
直流输电具有下列优点：
一、输送功率相同时，线路造价低
1 ．从系统接线图可知：直流线路可用两根或三根导线（正、负极），交流线路需用三
根导线（A B, C 三相）
（1） 如果每根导线具有相同的截面和绝缘水平，那么: 直流线路每根导线输送的功率为：
P d V d |
d
交流线路每根导线输送的功率为：
P a
V a I a
?
COS
式中
V d 为直流线路的对地电压。 V a 为交流线路对地电压的有效值，即相电压的有
效值
，
I d , I a 为直流和交流线路的电流有效值，
cos 为交流线路的功率因数。
（2） 当两种线路采用相同的电流密度时，每根导线所载电流相等，即 （3） 如果交流和直流线路所需的绝缘水平按过电压倍数而定，交流为
2 K a V a ，直流为 K d V d 。对于超高压线路：交流过电压倍数
K a
取
2-2.5，直流过电压倍数
R d
取2。
传输功率之比：Pd
V d
1
d
一2-
P a
V a |a
COS COS
交流远距离输电，COS 一般较高，取0.945。则：
P1 丄 1.5 P a 0.945
2.
由此可知：
（1） 两根导线的直流线路与三根导线的交流线路输送的总功率相等。
所以单位长度的
直流线路所需的有色金属和绝缘材料可比交流线路节省三分之一。
如果采用架空线，直流线
路的杆塔荷载较小，线路所需的走廊也较窄（三根水平排列，比二根水平排列宽） 。反过来
说：如果线路建造费用相同时，直流输电所能输送的功率约为交流输送功率的
1.5倍》
（2） 由于直流线路少一根导线，在输送功率相同的条件下，直流线路导线电阻的功率
损耗也比交流线路的损耗少三分之一。
此外，由于集肤效应，大截面导线的交流有效电阻比
直流电阻略大，也增加了交流线路的功率损耗。
二、线路有功功率损耗小
1. 直流架空线路仅使用一根或二根导线，所以在导线上的有功损耗小。
2. 直流线路设有感抗和容抗，在线路上也就没有无功损耗。
3. 直流架空线路具有“空间电荷”效应，即集肤效应，其电晕损耗和无线电干扰比 交流架空线路小。
故直流架空线路不仅在投资上，而且在年运行费上也比交流经济。 三、
适宜于海下输电 1.
海下输电必须采用电缆。
电缆的绝缘在直流电压和交流电压作用下的电位分布，电场强度和击穿强度都不相
同。以同样截面积的油浸纸绝缘电缆为例：用于直流时的允许工作电压比在交流下约高 倍。所以在有色金属和绝缘材料相同的条件下， 二根心线的直流电缆线路输送的功率
p d 比
三根心线的交流电缆输送的功率
p a 大得多，所以直流电缆比交流电缆经济。
I d |a
。
（4） 假定K d = K a ，即当线路具有相同的绝缘水平时,
V
d
2. 电缆用于交流时，除心线的电阻损耗外，还有绝缘中的介质损耗以及磁感应损耗等。用于直流时，仅有心线损耗，绝缘老化有慢得多。所以直流电缆的线路年运行费用要比相应的低。
四、没有系统稳定问题
“系统问题”是指在系统受到扰动后所有互联的同步发电机具有保持同步运行的能力。
1. 在交流系统中，所有连接在电力系统的同步发电机必须保持同步运行。
2. 由于交流系统具有电抗，输送的功率有一定的极限，当系统受到某种扰动时，有可能时线路
上的输送功率超过它的极限。这时送端的发电机和受端的发电机可能失去同步而造成系统的
解列。
E1E2
3.电力系统中的输送功率:
P X _Sin12 P M Sin12
上式中E1, E2为交流系统送端和受端的电势，X为线路、发电机和变压器的电抗,
p M为静电稳定极限。所以线路越长，X越大，静稳定极限也越小, 故超高压长12为两电势的相角差，
距离交流输电就受到很大的限制。
4. 采用直流，由于直流设有电抗X，它不存在上述问题，不受输送距离的限制，故直流线路可以连
接两个频率不相同的交流系统。
五、能限制系统的短路电流
1. 如果用交流点连接两个交流系统，系统容量增大，将使短路电流增大，有时增大到超过原有
断路器的遮断容量，这就是更新大量的设备。
2. 如果用直流线路连接两个交流系统，直流系统的“定电流控制”将快速地不
短路电流限制在额定电流左右，即使在暂态过超过程也不超过2倍额定值。
直流线路这种限制短路电流的功能，对于两大系统的连接具有很大的使用意义。
六、调节速度快，运行可靠
1. 能够快速调整有功功率和实现“潮流翻转”（即功率流动方向的转变）
2. 在事故情况下，由正常的交流系统对另一端事故系统进行紧急支援。
3. 交流线路发生短路时，可短暂增大直流输送功率，以减少发电机转子加速，提高交流系统的稳定
性。
4. 采用双极线路，当一极故障，另一极仍可以大地作回路，继续输送一半的功率，提高了系统运行
的可靠性。
直流输电有一下的弱点：
1. 换流站装置较昂贵。
在华中送电华东交直流联网方案投资比较中，
2 ?换流装置要消耗一定数量的无功功率。
他取决于实际运行时的控制角和消弧角。一般情况下约为直流功率的50%- 60%
3. 产生谐波影响
换流器在交流侧和直流侧都将产生谐波电压和谐波电流，从而使电容器和发电机过热，使换流器的控制不稳定，对通信系统产生干扰。
措施：在交直流侧分别装设交流滤波器和直流滤波器，增加了直流输电的投资。
电力系统前沿知识讲座 课题名称：超高压直流输电线路保护的探讨学校名称：昆明理工大学城市学院 专业：电气工程及其自动化 班级：电气1012 姓名：万明贵 学号：2010118508233 指导教师：赵四洪
超高压直流输电线路保护的探讨 摘要 对高压直流输电线路的故障我处及其线路保护进行了分析与探讨，针对直流线路故障的特点，对各种保护原理进行了简要分析，认为行波保护作为HVDC系统线路保护的主保护符合高压直流输电线路故障特征并具有绝对的优越性，为高压直流输电线路行波保护的分析与研究提供了理论基础。 高压直流输电近年来在世界上得到了讯速的发展，到目前为止，总容量达50GW左右。其中，在我国相继建成了100KV舟山海底电缆送电工程、500KV 葛上直流输电工程、500KV天广直流输电工程，以及正在建设的三峡直流输电工程。因此，如何提高直流线路运行的安全性与可靠性已成为迫切需要解决的问题，而高压直流线路保护则是直流线路安全稳定运行的基本保障，因此，有必要对直流线路保护的主保护-行波保护的原理与保护方案进行进一步的研究与改进。 关键词：高压直流输电；线路保护；行波保护
1 HVDC系统故障特征及其线路保护 1.1 高压直流输电技术的优越性及其应用 现代直流输电技术普遍采取交流－直流－交流的换流方式，高压直流输电技术之所以得到如此蓬勃的发展，是因为它和交流输电相比，具有明显的优越性：（1）同样截面的导线能输送更大的功率，并且有功损耗更小； （2）直流输电能迅速精确地实现多目标控制，以提高电能质量和供电可 靠性； （3）流只有正负两极，输电线路结构简单，而且当输电距离大于交直流 输电等价距离时直流线路更节省投资； （4）每根导线都可以作为一个独立回路运行，并且可以采用大地或海水 作回路； （5）直流线路在稳态运行时没有电容电流，沿线电压分布比较平衡，并 且没有集肤效应； （6）电缆线路可以在较高的电位梯度下运行； （7）直流输电的两端交流系统之间有存在同步运行稳定问题； （8）可以联络两个不同频率的交流系统，联络线上的功率易于控制。 目前，高压直流输电技术在远距离大容量输电、海底电缆输电、两个交流系统的互联、大城市地下输电、减小短路容量、配合新能源输电等方面都得到了广泛的应用。 1.2 直流线路故障过程 直流架空线路发生故障时，从故障电流的特征而论，短路故障的过程可以分为行波、暂态和稳态三个阶段。 1）初始行波阶段 故障后，线路电容通过线路阻抗放电，沿线路的电场和磁场所储存的能量相互转化形成故障电流行波和相应的电压行波。其中电流行波幅值取决于线路波阻抗和故障前瞬间故障点的直流电压值。线路对地故障点弧道电流为两侧流向故障点的行波电流之和，此电流在行波第一次反射或折射之前，不受两端换流站控制系统的控制。 为了研究行波对直流线路故障的影响，首先我们对行波传播理论进行研究：在图1中，当一个正弦电压源施加到传输线时，电压会沿线路分布参数等效电路蔓延。然而，由于分布电容和电抗器的存在，电压或电流对这些储能元件不能突然改变，总是有一个充电和放电过程。分布电感将建立磁场和而分布电容将建立电场。在导线周围的空间，电场和磁场的能量是相同。“电压行波和电流行波的传播过程实际就是电磁场的能量传输过程。 电压和电流行波之间的关系以及输电线路的参数，均可用波动方程表示：
我国特高压直流输电技术的现状及发展 （华北电力大学，北京市） 【摘要】直流输电是目前世界上电力大国解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段。本文主要介绍了特高压直流输电技术的特点，特高压直流输电技术所要解决的问题,特高压直流输电技术的在我国发展的必要性以及发展前景。 【关键词】特高压直流输电，特点，问题，必要性，发展前景 0．引言 特高压电网是指由特高压骨干网架、超高压、高压输电网、配电网及高压直流输电系统共同构成的分层、分区，结构清晰的大电网。其中，国家电网特高压骨干网架是指由1000kV级交流输电网和±600kV级以上直流输电系统构成的电网。 特高压直流输电技术起源于20 世纪60 年代，瑞典Chalmers 大学1966 年开始研究±750kV 导线。1966 年后前苏联、巴西等国家也先后开展了特高压直流输电研究工作，20 世纪80 年代曾一度形成了特高压输电技术的研究热潮。国际电气与电子工程师协会（IEEE）和国际大电网会议（Cigre）均在80 年代末得出结论：根据已有技术和运行经验，±800kV 是合适的直流输电电压等级，2002 年Cigre又重申了这一观点。随着国民经济的增长，中国用电需求不断增加，中国的自然条件以及能源和负荷中心的分布特点使得超远距离、超大容量的电力传输成为必然，为减少输电线路的损耗和节约宝贵的土地资源，需要一种经济高效的输电方式。特高压直流输电技术恰好迎合了这一要求。 1．特高压直流输电的技术特点 1.1特高压直流输电系统 特高压直流输电的系统组成形式与超高压直流输电相同，但单桥个数、输送容量、电气一次设备的容量及绝缘水平等相差很大。换流站主接线的典型方式为每极2组12脉动换流单元串联，也可用每极2组12脉动换流单元并联。特高压直流输电采用对称双极结构，即每12脉动换流器的额定电压均为400kV，这样的接线方式使运行灵活性可靠性大为提高。特高压直流输电的运行方式有：双极运行方式、双极混合电压运行方式、单击运行方式和单极半压运行方式等。换流阀采用二重阀，空气绝缘，水冷却；控制角为整流器触发角15°；逆变器熄弧角17°。换流变压器形式为单相双绕组，油浸式；短路阻抗16%-18%；有载调压开关共29档，每档1.25%。换流站平面布置为高、低压阀厅及其换流变压器采用面对面布置方式，高压阀厅布置在两侧，低压阀厅布置在中间。 1.2 特高压直流输电技术的主要特点 （1）特高压直流输电系统中间不落点，可点对点、大功率、远距离直接将电力送往负荷中心。在送受关系明确的情况下，采用特高压直流输电，实现交直流并联输电或非同步联网，电网结构比较松散、清晰。 （2）特高压直流输电可以减少或避免大量过网潮流，按照送受两端运行方式变化而改变潮流。特高压直流输电系统的潮流方向和大小均能方便地进行控制。 （3）特高压直流输电的电压高、输送容量大、线路走廊窄，适合大功率、远距离输电。 （4）在交直流并联输电的情况下，利用直流有功功率调制，可以有效抑制与其并列的交流线路的功率振荡，包括区域性低频振荡，明显提高交流的暂态、动态稳定性能。 （5）大功率直流输电，当发生直流系统闭锁时，两端交流系统将承受大的功率冲击。 1.3 与超高压直流输电比较 和±600千伏级及600千伏以下超高压
特高压输电工程简介 ABSTRACT: Transporting electrical power with ultra-high voltage has been very popular these days, but most people in the society do not know much about it. In this essay, we will have a short cover about ultra-high voltage technology and focus on the necessity and importance of ultra-high voltage for China to develop this technology, some difficulties in this process, and finally some sample projects in destruction. KEY WORDS：ultra-high voltage, electrical power 摘要：特高压输电，作为近年来国家重点发展的示范项目，已经引起了越来越多的关注和讨论，社会中的绝大部分群体对这一新兴概念并不十分了解，本文对我国特高压输电工程进行一个简单的介绍和讨论，重点介绍我国现阶段特高压输电的必要性和重要性、期间面临的一些反对意见和应对措施、我国现阶段对特高压工程的研究进展情况，以及目前已建成的或在建的特高压示范工程规划。 关键词：特高压，电力系统 目前我国常用的电压等级有：220V、380V、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。交流220kV及以下的称为高压（HV），330kV到750kV为超高压（EHV），交流1000kV及以上为特高压（UHV），通常把1000KV到1150kV这一级电压称为百万伏级特高压。对于直流输电，±600kV及以下的为高压直流（HVDC），±600kV以上为特高压直流（UHVDC）。 对于我国发展特高压输电的必要性和重要性，主要有以下几个方面： （1）电力快速发展的需要 改革开放30 年以来，我国用电总量快速增长。1978 年，全社会用电量为2498 亿千瓦时，到2007 年达到32565 亿千瓦时，是1978 年的13 倍，年均增长9.45%。改革开放之初，我国逐步扭转了单纯发展重化工业的思路，轻工业得以快速发展，用电增速呈现先降后升的态势，“六五”、“七五”期间年均增长分别达到6.52%、8.62%，其间，在经济体制改革的带动下，我国用电增速曾连续6 年（1982～1987 年）逐年上升，是改革开放以来最长的增速上升周期。1990 年以来，在小平南巡讲话带动下，我国经济掀起了新的一轮发展高潮。“八五”期间，全社会用电增长明显加快，年均增长10.05%。“九五”期间，受经济结构调整和亚洲金融危机影响，用电增速明显放缓，年均增长6.44%，尤其是1998 年，增速仅为2.8%，为改革开放以来的最低水平。进入“十五”以来，受积极的财政货币政策和扩大内需政策拉动，我国经济驶入快速增长轨道，经济结构出现重型化，用电需求持续高速增长，年均增长12.96%，尤其是2003 年、2004 年达到了改革开放以来用电增长高峰，增速分别为15.3%和15.46%。“十一五”前两年，我国用电继续保持快速增长势头，增速均高于14%。 由此可以看出，随着工业化和城镇化的不断推动和发展，我国用电量逐年增加，在工业化和全面建设小康社会的带动下，预计我国到2020 年全社会用电量将达到6.5～7.5 万亿千瓦时，年均增速将达到5.5%～6.6%；人均用电量达到4500～5200千瓦时，相当于日本上世纪80 年代的水平。所以，要求现有的电力系统增大发电容量，满足用电需求。 （2）我国资源和电力负荷分布不均衡 受经济增长，尤其是工业生产增长的强劲拉动，我国电力需求实现高速增长，但是，我国用电增长地区分布不均。总体来看我国东部沿海经济发达地区用电强劲增长，西部地区高耗能产业分布较多的省区用电增长幅度也较大，中部地区增长较慢，我国电力系统的负荷也呈现出结构性变化。但是，我国的资源分布却呈现出相反的情况，水能、煤炭等电力资源主要分布在中西部地区，远离东部的集中用电区域，这同
特高压直流输电技术研究 发表时间：2017-07-04T11:23:41.107Z 来源：《电力设备》2017年第7期作者：杨帅 [导读] 摘要：文章首先介绍了特高压直流输电原理，接着分析了特高压直流输电技术的特点，特高压直流输电技术的优点、交直流特高压技术的应用，未来需要解决的难点等。通过分析能够看出，当前特高压直流输电技术在中国具有广阔的应用前景。 （国网河北省电力公司检修分公司河北省石家庄 050000） 摘要：文章首先介绍了特高压直流输电原理，接着分析了特高压直流输电技术的特点，特高压直流输电技术的优点、交直流特高压技术的应用，未来需要解决的难点等。通过分析能够看出，当前特高压直流输电技术在中国具有广阔的应用前景。 关键词：特高压；直流输电；应用 引言 随着国民经济的持续快速发展，我国电力工业呈现加速发展态势，近几年发展更加迅猛。按照在建规模和合理开工计划，全国装机容量 2010 年达到 9.5 亿千瓦，2020 年达到 14.7 亿千瓦；用电量 2010 年达到 4.5 万亿千瓦时，2020 年达到 7.4 万亿千瓦时。电力需求和电源建设空间巨大，电网面临持续增加输送能力的艰巨任务。同时我国资源分布不均匀，全国四分之三的可开发水资源在西南地区，三分之二的煤炭资源分布在西北地区，而经济发达的东部地区集中了三分之二的用电负荷。大容量、远距离输电成为我国电网发展的必然趋势。 同时，特高压输电具有明显的经济效益。特高压输电线路可减少铁塔用材三分之一，节约导线二分之一，节省包括变电所在内的电网造价约 10%-15%。特高压线路输电走廊仅为同等输送能力的 500k V 线路所需走廊的四分之一，这对人口稠密、土地宝贵或走廊困难的国家和地区带来重大的经济社会效益。 1特高压直流输电原理 高压直流输电的电压等级概念与交流输电不一样。对于交流输电来说，一般将 220k V 及以下的电压等级称为高压，330 ～ 750k V 的称为超高压 ,1000k V 及以上的称为特高压。直流输电把 ±500k V 和 ±660k V 称为超高压；±800k V 及以上电压等级称为特高压。 直流输电工程是以直流电的方式实现电能传输的工程。直流电必须经过换流（整流和逆变）实现直流电变交流电，然后与交流系统连接。 两端直流输电系统可分为单极系统（正极和负极）、双极系统（正、负两极）和背靠背直流系统（无直流输电系统）三种类型。 2特高压直流输电优点 我国目前发展的特高压输电技术包括特高压交流输电技术和特高压直流输电技术。一般特高压交流输电技术用于近距离的组网和电力输送，直流输电技术用来进行远距离、大规模的电力输送，两者在以后的电网发展中都扮演重要角色。本文对其中的特高压直流输电技术进行简要分析，其优点主要包括以下几个方面。 在直流输电的每极导线的绝缘水平和截面积与交流输电线路的每相导线相同的情况下，输电容量相同时直流输电所需的线路走廊只需交流输电所需线路走廊的2/3，在土地资源越来越紧张的今天，特高压直流输电线路可以节省线路走廊的优点显得更加突出。 在输送功率相同的情况下，直流输电的线路损耗只有交流输电的2/3，长久以往可以节约大量的能源；同时直流输电可以以大地为回路，只需要一根导线，而交流输电需要3根导线，在输电线路建设方面特高压直流输电电缆的投资要低很多。 交流输电网络互联时需要考虑两个电网之间的周期和相位，而直流输电不存在系统稳定性问题，相比交流输电网络，能简单有效地解决电网之间的联结问题。 长距离输电时，采用直流输电比交流输电更容易实现，如800kv的特高压直流输电距离最远可达2500km。 3特高压直流技术存在的不足 （1）直流输电换流站比交流变电所结构复杂、造价高、运行费用高，换流站造价比同等规模交流变电所要高出数倍。（2）为降低换流器运行时在交流侧和直流侧产生的一系列谐波，需在两侧需分别装设交流滤波器和直流滤波器，使得换电站的占地面积、造价和运行费用均大幅度提高。（3）直流断路器没有电流过零点可利用，灭弧问题难以解决。（4）由于直流电的静电吸附作用，使直流输电线路和换电站设备的污秽问题比交流输电严重，给外绝缘问题带来困难。 4特高压直流输电技术的应用分析 4.1拓扑结构 在近些年来，特高压直流输电的拓扑结构主要有多端直流和公用接地极两种，其中，多端直流是通过连接多个换流站来共同组成直流系统，在电压源换流器发展背景下，出现了混合型多端直流和极联式多端直流，前者是将合理分配同一极换流器组的位置，电源端与用户端都是分散分布。公用接地极是通过几个工程公用接地极的方式，来降低工程整体造价成本，提升接地极利用水平，提高工程经济效益、社会效益；但也存在接地电流容易过大、检修较为复杂等不足。 4.2换流技术 在特高压直流输电的换流技术方面，主要有电容换相直流输电技术和柔性直流输电技术两种，其中，电容换相直流输电技术是通过将换相电容器串接到直流换流器与换流变压器中，利用串联电容来对换流器无功消耗进行补偿，减少换流站的向设备，能够有效降低换相失
高压直流输电与特高压交流输电的优缺点比较 从经济方面考虑，直流输电有如下优点： (1) 线路造价低。对于架空输电线，交流用三根导线，而直流一般用两根采用大地或海水作回路时只要一根，能节省大量的线路建设费用。对于电缆，由于绝缘介质的直流强度远高于交流强度，如通常的油浸纸电缆，直流的允许工作电压约为交流的3倍，直流电缆的投资少得多。 (2) 年电能损失小。直流架空输电线只用两根，导线电阻损耗比交流输电小；没有感抗和容抗的无功损耗；没有集肤效应，导线的截面利用充分。另外，直流架空线路的“空间电荷效应”使其电晕损耗和无线电干扰都比交流线路小。 所以，直流架空输电线路在线路建设初投资和年运行费用上均较交流经济。 直流输电在技术方面有如下优点： (1) 不存在系统稳定问题，可实现电网的非同期互联，而交流电力系统中所有的同步发电机都保持同步运行。直流输电的输送容量和距离不受同步运行稳定性的限制，还可连接两个不同频率的系统，实现非同期联网，提高系统的稳定性。 (2) 限制短路电流。如用交流输电线连接两个交流系统，短路容量增大，甚至需要更换断路器或增设限流装置。然而用直流输电线路连接两个交流系统，直流系统的“定电流控制”将快速把短路电流限制在额定功率附近，短路容量不因互联而增大。 (3) 调节快速，运行可靠。直流输电通过可控硅换流器能快速调整有功功率，实现“潮流翻转”(功率流动方向的改变)，在正常时能保证稳定输出，在事故情况下，可实现健全系统对故障系统的紧急支援，也能实现振荡阻尼和次同步振荡的抑制。在交直流线路并列运行时，如果交流线路发生短路，可短暂增大直流输送功率以减少发电机转子加速，提高系统的可靠性。 (4) 没有电容充电电流。直流线路稳态时无电容电流，沿线电压分布平稳，无空、轻载时交流长线受端及中部发生电压异常升高的现象，也不需要并联电抗补偿。 (5) 节省线路走廊。按同电压500 kV考虑，一条直流输电线路的走廊～40 m，一条交流线路走廊～50 m，而前者输送容量约为后者2倍，即直流传输效率约为交流2倍。 下列因素限制了直流输电的应用范围： (1) 换流装置较昂贵。这是限制直流输电应用的最主要原因。在输送相同容量时，直流线路单位长度的造价比交流低；而直流输电两端换流设备造价比交流变电站贵很多。这就引起了所谓的“等价距离”问题。 (2) 消耗无功功率多。一般每端换流站消耗无功功率约为输送功率的40%～60%，需要无功补偿。 (3) 产生谐波影响。换流器在交流和直流侧都产生谐波电压和谐波电流，使电容器和发电机过热、换流器的控制不稳定，对通信系统产生干扰。 (4) 缺乏直流开关。直流无波形过零点，灭弧比较困难。目前把换流器的控制脉冲信号闭锁，能起到部分开关功能的作用，但在多端供电式，就不能单独切断事故线路，而要切断整个线路。 (5) 不能用变压器来改变电压等级。 直流输电主要用于长距离大容量输电、交流系统之间异步互联和海底电缆送电等。与直流输电比较，现有的交流500 kV输电(经济输送容量为1 000 kW、输送距离为300～500 km)已不能满足需要，只有提高电压等级，采用特高压输电方式，才能获得较高的经济效益。
《高压直流输电技术》思考题及答案 一.高压直流输电发展三个阶段的特点？ 答：1 1954年以前——试验阶段； 参数低；采用低参数汞弧阀；发展速度慢。 2 1954年~1972年——发展阶段； 技术提高很大；直流输电具有多方面的目的（如水下传输；系统互联；远距离、大容量传输）。 3 1972年~现在——大力发展阶段； 采用可控硅阀；几乎全是超高压；单回线路的输电能力比前一阶段有了很大的增加；发展速度快。 二.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图见图1.3所示。从交流系统 向系统 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，通过直流输电线路把直流电流（功率）输送到换流站CS2，再由CS2把直流电流变换成三相交流电流 三.高压直流输电如何分类？ 答：分两大类： 1 单极线路方式； A.单极线路方式； 采用一根导线或电缆线，以大地或海水作为返回线路组成的直流输电系统。 B.单极两线制线路方式； 将返回线路用一根导线代替的单极线路方式。 2 双极线路方式； A. 双极两线中性点两端接地方式； B. 双极两线中性点单端接地方式； C. 双极中性点线方式； D. “背靠背”（back- to- back）换流方式。 四.高压直流输电的优缺点有哪些？ 答：优点：1 输送相同功率时，线路造价低； 2 线路有功损耗小； 3 适宜海下输电； 4 没有系统的稳定问题； 5 能限制系统的短路电流； 6 调节速度快，运行可靠 缺点：1 换流站的设备较昂贵； 2 换流装置要消耗大量的无功； 3 换流装置是一个谐波源，在运行中要产生谐波，影响系统运行，所以需在直流系统的交流侧和直 流侧分别装设交流滤波器和直流滤波器，从而使直流输电的投资增大； 4换流装置几乎没有过载能力，所以对直流系统的运行不利。 5 由于目前高压直流断路器还处于研制阶段，所以阻碍了多端直流系统的发展。 6 以大地作为回路的直流系统，运行时会对沿途的金属构件和管道有腐蚀作用；以海水作为回路时， 会对航海导航仪产生影响。 五.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：因为（1）对于架空线路，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
±800KV特高压直流输电系统全电压启动过电压研究 黄源辉，王钢，李海锋，汪隆君 （华南理工大学电力学院，广东广州510640） 摘要：全电压启动过电压是直流输电中直流侧最严重的过电压情况。本文以PSCAD/EMTDC为工具，以正在建设的云广±800kV特高压直流输电系统参数为依据，建立全电压启动过电压仿真计算模型。对各种全电压启动情况进行了仿真计算，讨论了各种因素对全电压启动的影响，并与±500KV HVDC系统的全电压启动过电压作了比较，获得了一些具有实用价值的结论。 关键词：±800KV；特高压直流输电；全电压启动；过电压 0引言 为满足未来持续增长的电力需求，实现更大范围的资源优化配置，中国南方电网公司和国家电网公司提出了加快建设特高压电网的战略方针[1]。随着输电系统电压等级的升高，绝缘费用在整个系统建设投资中所占比重越来越大。对于±800KV特高压直流输电系统，确定直流线路和换流站设备的绝缘水平成为建设时遇到的基本问题之一。在种类繁多的直流系统内部过电压中，全电压误启动多因为的过电压是其中最严重和最重要的一种。它的幅值最大，造成的危害最大，在选择直流设备绝缘水平和制订过电压保护方案时往往以此为条件[2]。因此，对特高压直流系统的全电压启动过电压进行研究和分析具有很大的实际意义。 为降低启动过程的过电压及减小启动时对两端交流系统的冲击，直流输电的正常启动应严格按照一定的顺序进行[3]。正常情况下，在回路完好、交直流开关设备全部投入且交流滤波器投入适量等条件满足后（α≥90°），先解锁逆变器，后解锁整流器，按照逆变侧定电压调节或定息弧角调节规律的要求，由调节器逐步升高直流电压至额定值，即所谓的“软启动”。然而由于某些原因（如控制系统异常），两端解锁过程紊乱，逆变侧换流器尚未解锁而整流侧却全部解锁，此时若以较小的触发角启动，全电压突然对直流线路充电，由此直流侧会产生非常严重的过电压。 1云广直流系统简介 南方电网正在建设的云南-广东特高压直流系统双极输送功率5000MW，电压等级为±800kV，直流线路长度约1438km，导线截面为6×630mm2，两极线路同杆并架。送端楚雄换流站通过2回500kV 线路与云南主网的昆西北变电站相连，西部的小湾水电站（装机容量4200MW，计划2009年9月首台机组投产，2011年全部建成）和西北部的金安桥水电站（总装机2400MW，计划2009年12月首台机组投产，2011年全部建成）均以2回500kV线路接入楚雄换流站。受端穗东换流站位于广东省增城东部，500kV交流出线6回，分别以2回500kV线路接入增城、横沥和水乡站[4]。楚雄换流站接入系统如图1所示。 图1 楚雄换流站接入系统 云南-广东特高压直流系统交流母线额定电压为525kV，整流侧无功补偿总容量为3000MV Ar，逆变侧无功补偿总容量为3040MV Ar。平波电抗器电感值为300mH，平波电抗器按极母线和中性母线平衡布置，各为150mH。直流滤波器采用12/24双调谐方式。避雷器使用金属氧化物模型。每极换流单元采用2个12脉动换流器串联组成。 2云广直流系统模型 本文以PSCAD/EMTDC为工具，以南方电网建设中的云南-广东±800kV特高压直流系统参数为依据，建立了全电压启动过电压仿真计算模型。换流站内的单极配置如图1所示。
目录 前言 (2) 主要设备 (3) 远距离输电优势明显 (3) 工程应用 (3) 超高压直流输电和交流输电的性能对比 (4) 超高压直流输电的优势及其依赖的技术 (5) 超高压直流输电系统的结构 (6) 超高压直流输电的故障保护系统 (7)
前言 高压直流输电技术被用于通过架空线和海底电缆远距离输送电能；同时在一些不适于用传统交流联接的场合，它也被用于独立电力系统间的联接。世界上第一条商业化的高压直流输电线路1954年诞生于瑞典，用于连接瑞典本土和哥特兰岛，由阿西亚公司(ASEA, 今ABB集团)完成。 在一个高压直流输电系统中，电能从三相交流电网的一点导出，在换流站转换成直流，通过架空线或电缆传送到接受点；直流在另一侧换流站转化成交流后，再进入接收方的交流电网。直流输电的额定功率通常大于100兆瓦，许多在1000-3000兆瓦之间。 高压直流输电用于远距离或超远距离输电，因为它相对传统的交流输电更经济。 应用高压直流输电系统，电能等级和方向均能得到快速精确的控制，这种性能可提高它所连接的交流电网性能和效率，直流输电系统已经被普遍应用。 高压直流输电是将三相交流电通过换流站整流变成直流电，然后通过直流输电线路送往另一个换流站逆变成三相交流电的输电方式。它基本上由两个换流站和直流输电线组成，两个换流站与两端的交流系统相连接。 直流输电线造价低于交流输电线路但换流站造价却比交流变电站高得多。一般认为架空线路超过600-800km，电缆线路超过40-60km直流输电较交流输电经济。随着高电压大容量可控硅及控制保护技术的发展，换流设备造价逐渐降低直流输电近年来发展较快。我国葛洲坝一上海1100km、±500kV,输送容量的直流输电工程，已经建成并投入运行。此外，全长超过2000公里的向家坝-上海直流输电工程也已经完成。该线路是目前（截至2011年初）世界上距离最长的高压直流输电项目。
特高压直流输电技术过电压和绝缘配合研 究综述
特高压直流输电技术过电压和绝缘配合研究综述 摘要： 特高压直流输电具有大容量、远距离和低损耗等优点,特高压直流输电作为一个全新的输电电压等级,非常适合特大型能源基地向远方负荷中心输送电能。直流换流站的绝缘配合研究是直流输电工程实施中的关鍵技术之一,缘水平的高低直接关系到整个直流工程造价。本文从特高压换流站的避雷器布置方案的设计，确定换流站设备的过电压水平、绝缘裕度、关键设备的绝缘水平等方面概括总结了国内外工作者在特高压直流输电的过电压和绝缘配合方面所做的工作，并提出在以后的相关研究中可以进一步考虑的问题。 关键词：特高压直流换流站避雷器绝缘配合过电压 0引言 我国能源资源和经济发展具有分布不均的地域性特点,能源资源主要集中在西部地区,而负荷主要集中在中东部地区[1,2]。为了保证中东部地区的电力供应,必须采取相关技术措旅将能源送往负荷中心。特高压直流输电具有超大容量、超远距离、低损耗的特点,且具有灵活的调节性能,因此非常适合大型能源基地向远方负荷中心送电。我国已成为世界上直流输电容量最大、电压等级最高、发展最快的国家[3]。为了满足未来更大容量、更远距离的输电需求,有必要进一步研究更高电压等级的直流输电技术,±1100kV特高压直流输电是我国目前正在研究的一个全新输电电压等级。 特高压直流输电由于具有大容量、远距离和低损耗等优点,将在我国“西电东送”战略中发挥重要作用。±1100kV特高压直流输电作为一个全新的输电电压等级,电压等级更高、输送容量更大、输电距离更远,非常适合特大型能源基地向远方负荷中心输送电能。 1特高压直流输电背景 自20世纪70年代初期开始,美国、苏联、巴西等国家就开启了对特高压直流输电相关工作的研究,其中CIGRE、IEEE、美国EPRI、瑞典ABB等科研机构和制造厂商在特高压直流输电关键技术研究、系统分析、环境影响、绝缘特性和工程可行性等方面开展了大量研究,并取得了丰硕的成果。相关研究认为,±
三大特高压直流输电线路背景资料 一、特高压直流线路基本情况 ±800kV复奉直流线路四川段起于复龙换流站，止于377#塔位，投运时间2009年12月，长度187.275km，铁塔378基，途径四川省宜宾市宜宾县、高县、长宁县、翠屏区、江安县、泸州市纳溪区、江阳区、合江县共8个区县，在合江县出境进入重庆境内。线路全部处于公司供区，途径地市公司供电所35个。接地极线路79公里，铁塔189基。±800kV 复奉线输送容量6400MW。 ±800kV锦苏直流线路四川段起于锦屏换流站，止于987#塔位，投运时间2012年12月，长度484.034km，铁塔988基，自复龙换流站起与复奉线同一通道走线，途径四川省凉山州西昌市、普格县、昭觉县、美姑县、雷波县、云南省昭通市绥江县、水富县、宜宾市屏山县、宜宾县、高县、长宁县、翠屏区、江安县、泸州市纳溪区、江阳区、合江县共16个区县，在合江县出境进入重庆境内。线路处于公司供区长度268.297公里、铁塔563基，途径地市公司供电所44个；另有0036#-0344#、0474#-0493#区段（长度153.268公里、铁塔320基）处于地方电力供区，0494#-0598#区段（长度62.469公里、铁塔105基）处于南方电网供区。接地极线路74公里，铁塔207基。±800kV锦苏线输送容量7200MW。
±800kV宾金直流线路工程四川段起于宜宾换流站，止于365#塔位，试运行时间2014年03月，长度182.703km，铁塔366基，途径四川省宜宾市宜宾县、珙县、兴文县、泸州市叙永县、古蔺县共5个区县，在古蔺县出境进入贵州境内。线路全部处于公司供区，途径地市公司供电所22个。接地极线路101公里，铁塔292基。±800kV宾金线输送容量8000MW。 线路名称线路长度 （km） 杆塔数量投运时间 途径区县数 量 途径属地公 司供电所 ±800kV 复奉直流 187.275 378 2009.12 8 35 复龙换流站 接地极线路 79.106 189 ±800kV 锦苏直流 484.034 988 2012.12 16 44 锦屏换流站 接地极线路 74.147 207 ±800kV 宾金直流 182.703 366 2014.03（试 运行）5 22 宜宾换流站 接地极线路 101.174 292
Beijing Jiaotong University 特高压输电系统及其关键技术 姓名：TYP 班级：电气0906 学号：09291183 指导老师：吴俊勇 完成日期：2012.5.20
一、特高压输电简介 特高压输电指的是使用1000千伏及以上的电压等级输送电能。特高压输电是在超高压输电的基础上发展的，其目的仍是继续提高输电能力，实现大功率的中、远距离输电，以及实现远距离的电力系统互联，建成联合电力系统。 特高压输电具有明显的经济效益。据估计，1条1150千伏输电线路的输电能力可代替5～6条500千伏线路,或3条750千伏线路;可减少铁塔用材三分之一，节约导线二分之一，节省包括变电所在内的电网造价10～15％。1150千伏特高压线路走廊约仅为同等输送能力的 500千伏线路所需走廊的四分之一，这对于人口稠密、土地宝贵或走廊困难的国家和地区会带来重大的经济和社会效益。特高压输送容量大、送电距离长、线路损耗低、占用土地少。100万伏交流特高压输电线路输送电能的能力（技术上叫输送容量）是50万伏超高压输电线路的5倍。所以有人这样比喻，超高压输电是省级公路，顶多就算是个国道，而特高压输电是“电力高速公路”。1000千伏电压等级的特高压输电线路均需采用多根分裂导线,如8、12、16分裂等，每根分裂导线的截面大都在6 00平方毫米以上,这样可以减少电晕放电所引起的损耗以及无线电干扰、电视干扰、可听噪声干扰等不良影响。杆塔高度约40～50米。双回并架线路杆塔高达90～97米。
二、特高压输电系统及关键技术简介 特高压输电分为特高压直流输电和特高压交流输电两种形式。 1、特高压直流输电 特高压直流输电（UHVDC）是指±800kV（±750kV）及以上电压等级的直流输电及相关技术。特高压直流输电的主要特点是输送容量大、电压高，可用于电力系统非同步联网。在我国特高压电网建设中，将以1000kV交流特高压输电为主形成特高压电网骨干网架，实现各大区电网的同步互联；±800kV特高压直流输电则主要用于远距离、中间无落点、无电压支撑的大功率输电工程。 1、特高压直流输电设备。主要包括：换流阀、换流变压器、 平波电抗器、交流滤波器、直流滤波器、直流避雷器、交流避雷器、无功补偿设备、控制保护装置和远动通信设备等。相对于传统的高压直流输电，特高压直流输电的直流侧电压更高。容量更大，因此对换流阀、换流变压器、平波电抗器、直流滤波器和避雷器等设备提出了更高的要求。 2、特高压直流输电的接线方式。UHVDC一般采用高可靠性 的双极两端中性点接线方式。 3、特高压直流输电的主要技术特点。与特高压交流输电技 术相比，UHVDC的主要技术特点为：
柔性直流输电技术概述 1柔性直流输电技术简介 柔性直流输电作为新一代直流输电技术，其在结构上与高压直流输电类似，仍是由换流站和直流输电线路（通常为直流电缆）构成。与基于相控换相技术的电流源换流器型高压直流输电不同，柔性直流输电中的换流器为电压源换流器(VSC)，其最大的特点在于采用了可关断器件（通常为IGBT）和高频调制技术。详细地说，就是要通过调节换流器出口电压的幅值和与系统电压之间的功角差，可以独立地控制输出的有功功率和无功功率。这样，通过对两端换流站的控制，就可以实现两个交流网络之间有功功率的相互传送，同时两端换流站还可以独立调节各自所吸收或发出的无功功率，从而对所联的交流系统给予无功支撑。 2. 技术特点 柔性直流输电技术是采用可关断电压源型换流器和PWM技术进行直流输电，相当于在电网接入了一个阀门和电源，可以有效控制其通过的电能，隔离电网故障的扩散，还能根据电网需求，快速、灵活、可调地发出或者吸收一部分能量，从而优化电网潮流分布、增强电网稳定性、提升电网的智能化和可控性。它很适合应用于可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电、异步交流电网互联等领域。柔性直流输电除具有传统直流输电的技术优点外，还具备有功无功单独控制、可以黑启动对系统强度要求低、响应速度快、可控性好、运行方式灵活等特点，目前，大容量高电压柔性直流输电技术已具备工程应用条件，并且具有以下优点： （1）系统具有2个控制自由度，可同时调节有功功率和无功功率，当交流系统故障时，可提供有功功率的紧急支援，又可提供无功功率紧急支援，既能提高系统功角稳定性，还能提高系统电压稳定性； （2）系统在潮流反转时，直流电流方向反转而直流电压极性不变，这个特点有利于构
直流输电技术及其应用 The Feature Development and Application of Direct CurrentTransmission Techniques 山东农业大学电气工程及其自动化10级 摘要本文介绍了直流输电技术在电力系统联网应用中的必要性，直流输电系统的 结构，直流控制保护技术以及直流输电的特点和应用发展方向；同时认为直流输电技术是新能源发电并网的最佳解决方式。 电力工程是21世纪对人类社会生活影响最大的工程之一，电力技术的发展对城乡人民的生产和生活具有重大的关系，电力工业是关系国计民生的基础产业。电力的广泛应用和电力需求的不断增加，推动着电力技术向高电压、大机组、大电网发展，向电力规模经济发展。电力工业按生产和消费过程可分为发电、输电、配电和用电四个环节。输电通常指的是将发电厂发出的电力输送到消费电能的负荷中心，或者将一个电网的电力输送到另一个电网，实现电网互联。随着电网技术的不断进步，输电容量和输电距离的不断增加，电网电压等级不断提高。电网电压从最初的交流13.8KV，逐步发展到高压35KV、66KV、110KV、220KV、500KV、1000KV。电网发展的经验表明，相邻两个电压等级的级差在一倍以上才是经济合理的。这样输电容量可以提高四倍以上，不仅可与现有电网电压配合，而且为今后新的更高级别电压的发展留有合理的配合空间。我国从20世纪80年代末开始对特高压电网的规划和设备的制造进行研究；进入21世纪后，加快了特高压输电设备、电网研究和工程建设。2005年9月26日，第一条750KV输电实验线路（官亭——兰州东）示范工程投运；2006年12月，云南——广东±800KV特高压直流输电工程开工建设，并于2010年6月18日，通过验收正式投运，该工程输电距离1373KM，额定电压±800KV，额定容量500万KW，和2010年7月8日投运的向家坝——上海±800KV特高压直流示范工程一样，是当今世界电压等级最高的直流输电项目。 1.使用直流输电的原因 随着电力系统规模的不断扩大，输电功率的增加，输电距离的增长，交流输电遇到了一些技术困难。对交流输电来说，在输电功率大，输电导线横截面积较大的情况下，感抗会超过电阻，但对稳定的直流输电，则只有电阻，没有感抗。输电线一般是采用架空线，但跨过海峡给海岛输电时，要用水下电缆，电缆在金属线芯外面包裹绝缘层，水和大地都是导体，被绝缘层隔开的金属线芯和水或大地构成了一个电容器，在交流输电的情况下，这个电容对输电线路的受电端起旁路电容的作用，并且随着电缆的增长，旁路电容会增大到几乎不能通交流的程度。另外，交流电路若要正常工作，经同一条线路供电的所有发电机都要必须同步运行；要使电力网内众多的发电机同步运行，技术上是很困难的，而直流输电不存在同步问题。现代的直流输电，只是输电环节是直流，发电仍是交流，在输电线路的起端有专用的换流设备将交流转换为直流，在输电线路的末端也有专用的换流设备将直流换为交流。 2.直流输电技术的特点 随着电网的不断扩大,输电功率、输电距离迅速增加,交流输电遇到了一些难以克服的技术问题,直流输电所具有的的技术特点,使之作为解决输电技术难题的方向之一而受到重视。 2.1直流输电系统运行稳定性好 为保证电网稳定,要求网上所有发电机都必须同步运行,即所谓系统稳定性问题。对于交流长距离输电,线路感抗远远超过了电阻,并且输电线路越长,电抗越大,系统稳定越困难,
高压直流输电系统概述 院系：电气工程学院 班级：1113班 学号：xxxxxxxxxxx 姓名：xxxxxxxxxx 专业：电工理论新技术
一、高压直流输电系统发展概况 高压直流输电作为一种新兴的输电方法，有很多优于交流输电地方，比如它可以实现不同额定频率或相同额定频率交流系统之间的非同期联络，特别适合高电压、远距离、大容量输电，尤其适合大区电网间的互联，线路功耗小、对环境的危害小，线路故障时的自防护能力强等等。 1954年,世界上第一个基于汞弧阀的高压直输电系统在瑞典投入商业运行.随着电力系统的需求和电力电子技术的发展,高压直流输电技术取得了快速发展. 1972年,基于可控硅阀的新一代高压直流输电系统在加拿大伊尔河流域的背靠背直流工程中使用; 1979年,第一个基于微处理器控制技术的高压直流输电系统投入运行; 1984年,巴西伊泰普水电站建造了电压等级最高(±600 kV)的高压直流输电工程. 我国高压直流输电起步相对较晚,但近年来发展很快. 1987年底我国投运了自行建成的舟山100 kV海底电缆直流输电工程,随后葛洲坝-上海500 kV、1 200MW的大功率直流输电投运,大大促进了我国高压直流输电水平的提高. 2000年以后,我国又相继建成了天生桥-广州、三峡-常州、三峡-广州、贵州-广州等500 kV容量达3 000MW的直流输电工程.此外,海南与台湾等海岛与大陆的联网、各大区电网的互联等等,都给我国直流输电的发展开辟了动人的前景. 近年来,直流输电技术又获得了一次历史性的突破,即基于电压源换流器(Voltage Source Converter,VSC)技术和全控型电力电子功率器件,门极可关断晶闸管(GTO)及绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为基础的新一代高压直流输电技术已发展起来,也就是轻型直流输电(HVDC light)技术. 现有的直流输电主要是两端系统.随着直流断路器研制的进展和成功以及直流输电技术的进一步成熟完善,直流输电必将向着多端系统发展.同时许多其他科学技术领域的新成就将使输电技术的用途得到广泛的扩展.光纤与计算机技术的发展也使得直流输电系统的控制、调节与保护更趋完善,运行可靠性进一步提高;高温超导材料及其在强电方面的应用研究正方兴未艾,在直流下运行时,超导电缆无附加损耗,可节省制冷费用,因此在超导输电方面直流输电也很适宜. 一、高压直流输电系统构成 高压直流输电系统的结构按联络线大致可分为单极联络线、双极联络线、同极联络线三大类。 单极联络线的基本结构如图1所示,通常采用一根负极性的导线,由大地或海水提供回路,采用负极性的导线,是因为负极的电晕引起的无线电干扰和受雷击的几率比正极性导线小得多,但当功率反送时,导线的极性反转,则变为负极接地。由于它只需要一根联络线,故出于降低造价的目的,常采用这类系统,对电缆
特高压直流输电线路基本情况介绍 问：直流输电线路有哪些基本类型？ 答：就其基本结构而言，直流输电线路可分为架空线路、电缆线路以及架空——电缆混合线路三种类型。直流架空线路因其结构简单、线路造价低、走廊利用率高、运行损耗小、维护便利以及满足大容量、长距离输电要求的特点，在电网建设中得到越来越多运用。因此直流输电线路通常采用直流架空线路，只有在架空线线路受到限制的场合才考虑采用电缆线路。 问：建设特高压直流输电线路需要研究哪些关键技术问题？ 答：直流架空线路与交流架空线路相比，在机械结构的设计和计算方面，并没有显著差别。但在电气方面，则具有许多不同的特点，需要进行专门研究。对于特高压直流输电线路的建设，尤其需要重视以下三个方面的研究： 1. 电晕效应。直流输电线路在正常运行情况下允许导线发生一定程度的电晕放电，由此将会产生电晕损失、电场效应、无线电干扰和可听噪声等，导致直流输电的运行损耗和环境影响。特高压工程由于电压高，如果设计不当，其电晕效应可能会比超高压工程的更大。通过对特高压直流电晕特性的研究，合理选择导线型式和绝缘子串、金具组装型式，降低电晕效应，减少运行损耗和对环境的影响。 2. 绝缘配合。直流输电工程的绝缘配合对工程的投资和运行水平有极大影响。由于直流输电的“静电吸尘效应”，绝缘子的积污和污闪特性与交流的有很大不同，由此引起的污秽放电比交流的更为严重，合理选择直流线路的绝缘配合对于提高运行水平非常重要。由于特高压直流输电在世界上尚属首例，国内外现有的试验数据和研究成果十分有限，因此有必要对特高压直流输电的绝缘配合问题进行深入的研究。 3. 电磁环境影响。采用特高压直流输电，对于实现更大范围的资源优化配置，提高输电走廊的利用率和保护环境，无疑具有十分重要的意义。但与超高压工程相比，特高压直流输电工程具有电压高、导线大、铁塔高、单回线路走廊宽等特点，其电磁环境与±500千伏直流线路的有一定差别，由此带来的环境影响必然受到社会各界的关注。同时，特高压直流工程的电磁环境与导线型式、架线高度等密切相关。因此，认真研究特高压直流输电的电磁