高压直流输电

第1章导论1.1高压直流输电概况1.1.1 交流输电还是直流输电？关于电能的输送方式，是采用直流输电还是交流输电，在历史上曾引起过很大的争论。

美国发明家爱迪生、英国物理学家开尔文都极力主张采用直流输电，而美国发明家威斯汀豪斯和英国物理学家费朗蒂则主张采用交流输电。

在早期，工程师们主要致力于研究直流电，发电站的供电范围也很有限，而且主要用于照明，还未用作工业动力。

例如，1882年爱迪生电气照明公司（创建于1878年）在伦敦建立了第一座发电站，安装了三台110伏“巨汉”号直流发电机，这是爱迪生于1880年研制的，这种发电机可以为1500个16瓦的白炽灯供电。

这一阶段发电、输电和用电均为直流电。

如1882年在德国建成的57km向慕尼黑国际展览会送电的直流输电线路（2kV，1.5kW）；1889年在法国用直流发电机串联而得到高电压，从毛梯埃斯（Moutiers）到里昂（Lyon）的230km直流输电线路（125kV，20MW）等，均为此种类型。

但是随着科学技术和工业生产发展的需要，电力技术在通信、运输、动力等方面逐渐得到广泛应用，社会对电力的需求也急剧增大。

由于用户的电压不能太高，因此要输送一定的功率，就要加大电流（P＝IU）。

而电流愈大，输电线路发热就愈厉害，损失的功率就愈多；而且电流大，损失在输电导线上的电压也大，使用户得到的电压降低，离发电站愈远的用户，得到的电压也就愈低。

直流输电的弊端，限制了电力的应用，促使人们探讨用交流输电的问题。

爱迪生虽然是一个伟大的发明家，但是他没有受过正规教育，缺乏理论知识，难以解决交流电涉及到的数学运算，阻碍了他对交流电的理解，所以在交、直流输电的争论中，成了保守势力的代表。

爱迪生认为交流电危险，不如直流电安全。

他还打比方说，沿街道敷设交流电缆，简直等于埋下地雷。

并且邀请人们和新闻记者，观看用高压交流电击死野狗、野猫的实验。

那时纽约州法院通过了一项法令，用电刑来执行死刑。

高压直流输电术语高压直流输电是一种将电能以直流形式从发电厂输送到用户的电力传输技术。

与传统的交流输电相比，高压直流输电具有更高的效率、更远的距离和更小的输电损耗。

下面将从输电方式、输电特点和应用领域三个方面详细介绍高压直流输电术语。

一、输电方式1. 单线架空输电：高压直流输电可以通过架设单根输电线路来实现。

这种方式适用于输电距离短、地形平坦的场景。

单线架空输电需要考虑线路的安全性和稳定性，以及对环境的影响。

2. 铜氧化镍导体：高压直流输电线路中常使用铜氧化镍导体。

铜氧化镍导体具有良好的导电性能和导热性能，能够承受高温和高压。

此外，铜氧化镍导体还具有较小的电阻损耗和较高的机械强度。

3. 架空输电塔：高压直流输电线路需要架设输电塔来支撑输电线路。

架空输电塔通常由钢材制成，具有高强度和稳定性。

根据地形和线路距离的不同，输电塔的类型和形状也会有所不同。

二、输电特点1. 高电压：高压直流输电中，电压通常达到数百千伏或更高。

高电压可以减小输电线路的电流，降低线路损耗，提高输电效率。

同时，高电压也对输电线路的绝缘和安全性提出了更高的要求。

2. 低损耗：高压直流输电由于直流特性，输电线路的电阻损耗相对较低。

与交流输电相比，高压直流输电的线路损耗更小，能够减少能源的浪费，提高能源利用效率。

3. 远距离输电：高压直流输电相对于交流输电来说，具有更远的输送距离。

这是因为在长距离输电中，交流输电会产生较大的电阻损耗和电感损耗，而高压直流输电可以减小这些损耗。

三、应用领域1. 远距离输电：高压直流输电被广泛应用于远距离输电领域。

例如，海底电缆输电和跨国输电项目都采用高压直流输电技术。

通过高压直流输电，可以实现超长距离的电力传输，满足不同地区的用电需求。

2. 可再生能源输电：高压直流输电也逐渐应用于可再生能源输电领域。

由于可再生能源发电厂往往位于偏远地区，而用户集中在城市地区，高压直流输电可以有效地将可再生能源输送到用户，促进可再生能源的开发和利用。

一、高压直流输电概述1．已投运的直流输电工程中，输送容量最大的是巴西的伊泰普直流输电工程，容量为6300MW，输电电压±600KV，线路长度806KM；输送电压等级最高的是前苏联的叶基巴斯利兹—欧洲中心的直流输电工程，容量为6000MW，电压±750KV，线路长达2414KM；2．直流输电的优点（1）线路造价低、年运行费用省；（2）没有运行稳定问题；（3）能限制短路电流；（4）调节速度快，运行可靠。

3．直流输电的缺点（1）环流装置价格昂贵；（2）消耗大量的无功功率；（3）产生谐波影响；（4）缺乏直流断路器；二、基本原理直流和交流线路不同，它只输送有功功率，而不输送无功功率。

一个换流站既可以作整流站，也可以做逆变站运行。

高压直流输电系统，就是将送端系统的高压交流电，经换流变压器变压，由换流器将高压交流转换成高压直流，通过直流输电线路输送到另一端换流站，再由换流器将将高压直流转换成高压交流，然后经过环流变压器与受端交流电网相连，将电能送至受端系统。

三、换流站电气主接线及电气设备1．换流站电气主接线两种方式：一种是换流单元串联而成；另一种是由换流单元并联而成。

绝大多数采用串联方式。

两端单极直流输电系统、两端双极直流输电系统；2．电气设备主接线中除了换流变压器、换流桥、平波电抗器、交流滤波器组、直流滤波器组、接地电极外，还包括交流断路器、同步调相机、避雷器、高频阻塞器、直流冲击波吸收电容器、直流电流互感器和直流电压互感器以及旁路隔离开关等。

换流器、换流变压器、平波电抗器和滤波器等看做是换流站特有的主要一次电气设备。

换流器，用于将交流电力变换成直流电力，或将直流电力逆变为交流电力。

现在的换流器都是由晶闸管组成的，每个晶闸管的额定电压可达1.5KV，额定电流1200A。

换流变压器，用于电压的变换和功率的传送。

交流断路器，用于将直流侧空载的换流站或者换流装置投入到交流电力系统或从其中切出。

高压直流输电一、高压直流输电系统（HVDC）概述众所周知，电的发展首先是从直流开始的，但很快就被交流电所取代，并且在相当长的一段时间内，在发电、输电和用电各个领域，都是交流电一统天下的格局。

HVDC技术是从20世纪50年代开始得到应用的。

经过半个世纪的发展，HVDC技术的应用取得了长足的进步。

据不完全统计，目前包括在建工程在内，世界上己有近百个HVDC 工程，遍布5大洲20多个国家。

其中，瑞典在1954年建成投运的哥特兰（Gotland）岛HVDC 工程（20MW，100kV，90km海底电缆）是世界上第一个商业化的HVDC工程，由阿西亚公司(ASEA，今ABB集团)完成；拥有最高电压（±600kV）和最大输送容量（2 x 3150MW）的HVDC工程为巴西伊泰普（Itaipu）工程；输送距离最长（1700km）的HVDC 工程为南非英加——沙巴（1nga2Shaba）工程；电流最大的HVDC工程在我国：如三常、三广和贵广HVDC工程，额定直流电流均为3000A。

HVDC的发达地区在欧洲和北美，ABB和西门子等公司拥有最先进的HVDC技术，美国是HVDC工程最多的国家。

HVDC在我国是从20世纪80年代末开始应用的，起步虽然较晚，但发展很快。

目前包括在建工程在内，总输送容量已达18000MW以上，总输送距离超过7000km，该两项指标均已成为世界第一。

我国第一个HVDC工程是浙江舟山HVDC工程（为工业试验性工程），葛沪HVDC工程是我国第一个远距离大容量HVDC工程，三常HVDC工程是我国第一个输送容量最大（3000MW）的HVDC工程，灵宝（河南省灵宝县）背靠背HVDC工程是我国第一个背靠背HVDC工程。

我国已投运的HVDC工程见表1。

表1我国已投运的HVDC工程另外，2010年前后建成投运的HVDC工程有四川德阳——陕西宝鸡（1800 MW、±500 kV，550km）、宁夏银南——天津东（3000MW、±500kV，1200km）等；至2020年前后，还计划建设云南昆明——广东增城、金沙江水电基地一华中和华东HVDC工程以及东北——华北、华北——华中、华中——南方背靠背HVDC工程等十几个HVDC工程。

高压直流输电技术简析高压直流输电技术是一种将电能以直流形式进行长距离传输的技术。

相比传统的交流输电技术，高压直流输电技术具有许多优势，如输电损耗小、输电距离远、电网稳定性高等。

本文将对高压直流输电技术进行简析，介绍其原理、应用和发展前景。

一、高压直流输电技术的原理高压直流输电技术是利用变流器将交流电转换为直流电，然后通过高压直流输电线路将直流电进行传输，最后再通过变流器将直流电转换为交流电。

这种技术的核心是变流器，它能够实现电能的双向转换，即将交流电转换为直流电，也可以将直流电转换为交流电。

二、高压直流输电技术的应用1. 长距离输电：高压直流输电技术适用于长距离输电，特别是在海底或山区等地形复杂的地方。

由于直流电的输电损耗较小，可以有效减少能源的浪费，提高输电效率。

2. 交流与直流互联：高压直流输电技术可以实现交流电与直流电的互联，使得不同电网之间可以进行互相补充，提高电网的稳定性和可靠性。

3. 可再生能源输电：随着可再生能源的快速发展，如风能、太阳能等，高压直流输电技术可以有效解决可再生能源的输电问题，将分散的可再生能源集中输送到用电地区，提高能源利用率。

三、高压直流输电技术的发展前景高压直流输电技术在能源领域具有广阔的应用前景。

随着能源需求的增加和能源结构的调整，高压直流输电技术将成为未来能源输送的重要手段。

目前，我国已经建成了多条高压直流输电线路，如长江三峡-上海、青海-河南等，这些线路的建设和运行经验为我国高压直流输电技术的发展提供了宝贵的经验。

未来，高压直流输电技术还将面临一些挑战和机遇。

一方面，随着技术的不断进步，高压直流输电技术的输电效率将进一步提高，输电损耗将进一步降低。

另一方面，随着可再生能源的快速发展，高压直流输电技术将成为可再生能源大规模开发和利用的重要手段。

总之，高压直流输电技术是一种具有广泛应用前景的技术。

它不仅可以实现长距离输电，提高能源利用效率，还可以实现交流与直流的互联，提高电网的稳定性和可靠性。

近年来，随着能源互联网的不断发展，±800千伏特高压直流输电技术备受关注。

本文将从深度和广度两个方面，全面评估这一技术，并撰写一篇有价值的文章，以便读者更加深入地理解这一主题。

一、技术原理1.1 ±800千伏特高压直流输电的基本概念在电力输电领域，直流输电和交流输电各有优势和劣势。

直流输电具有输电损耗小、输电距离远等优点，因此被广泛应用于大距离、大功率的电力输送。

而±800千伏特高压直流输电技术，作为直流输电的一种重要形式，其基本原理在于通过将正负极之间的电压差维持在±800千伏，实现远距离、大容量的电力输送。

1.2 输电线路的构成和特点在±800千伏特高压直流输电技术中，输电线路是其核心组成部分。

该技术的输电线路通常由直流电源、换流站、传输线路、换流站和接收端设备组成。

其中，直流电源部分包括换流变压器、滤波器等设备，而传输线路则采用高压直流输电线路，这些设备共同构成了±800千伏特高压直流输电系统。

二、技术应用2.1 ±800千伏特高压直流输电在国内外的应用目前，±800千伏特高压直流输电技术已经在国内外得到了广泛应用。

在我国，±800千伏特高压直流输电已经在西北等地区实现了大规模的应用，为区域间的大容量输电提供了有效的技术支持；在国际上，类似的技术也被广泛应用于远距离、大容量的国际输电项目中，为全球能源互联网建设提供了有力的技术支撑。

2.2 技术的优势和挑战在实际应用中，±800千伏特高压直流输电技术具有诸多优势，如输电损耗小、占地面积少、造价低等，但同时也面临着技术难度大、设备成本高等挑战。

在实际应用中需要充分权衡其优势和挑战，以实现最佳的技术应用效果。

三、个人观点±800千伏特高压直流输电技术作为直流输电的一种重要形式，其在能源互联网建设中具有重要意义。

我认为，随着我国能源互联网的不断发展，±800千伏特高压直流输电技术将在未来得到更加广泛的应用，并为我国电力系统的高效、安全运行做出更大的贡献。

高压直流输电（HVDC），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。

输电过程为直流。

该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。

今天小编就来为大家详细分析下高压直流输电技术，以供大家参考！高压直流输电概述1、高压直流输电：定义：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。

•高压直流输电原理图如下：•换流器（整流或逆变）：将交流电转换成直流电或将直流电转换成交流电的设备。

•换流变压器：向换流器提供适当等级的不接地三相电压源设备。

•平波电抗器：减小注入直流系统的谐波，减小换相失败的几率，防止轻载时直流电流间断，限制直流短路电流峰值。

•滤波器：减小注入交、直流系统谐波的设备。

•无功补偿设备：提供换流器所需要的无功功率，减小换流器与系统的无功交换。

2、高压直流输电对比交流输电：1）技术性•功率传输特性：交流为了满足稳定问题，常需采用串补、静补等措施，有时甚至不得不提高输电电压。

将增加很多电气设备，代价昂贵。

直流输电没有相位和功角，无需考虑稳定问题，这是直流输电的重要特点，也是它的一大优势。

•线路故障时的自防护能力：交流线路单相接地后，其消除过程一般约0.4~0.8秒，加上重合闸时间，约0.6~1秒恢复。

直流线路单极接地，整流、逆变两侧晶闸管阀立即闭锁，电压降为零，迫使直流电流降到零，故障电弧熄灭不存在电流无法过零的困难，直流线路单极故障的恢复时间一般在0.2~0.35秒内。

•过负荷能力：交流输电线路具有较高的持续运行能力，其最大输送容量往往受稳定极限控制。

直流线路也有一定的过负荷能力，受制约的往往是换流站。

通常分2小时过负荷能力、10秒钟过负荷能力和固有过负荷能力等。

前两者葛上直流工程分别为10%和25%，后者视环境温度而异。

高压直流输电原理与运行第一章绪论1.1 高压直流输电的构成1.高压直流输电由整流站，直流输电线路和逆变站三部分构成。

常规高压直流输电，由半控型晶闸管器件构成，采用电网换相；轻型高压直流输电，由全控型电力电子构成，采用器件换相。

2.针对电网换相方式有：（1）长距离直流输电（单方向、双方向直流送电）；（2）BTB直流输电；（3）交、直流并列输电；（4）交、直流叠加输电；（5）三极直流输电。

3.直流系统的构成针对电网换相方式有：（1）直流单极输电1）大地或海水回流方式：可降低输电线路造价；但材料要求较高，对地下铺设设备、通信等有影响；2）导体回流方式：可分段投资和建设；（2）直流双极输电1）中性点两端接地方式：优点，当一极故障退出，另一极仍可以大地或海水为回流方式，输送50%的电力；缺点，正常运行时，变压器参数、触发控制的角度等不完全对称，会在中性线有一定的电流流通，对中性点接地变压器，地下铺设设备和通信等有影响。

2）中性点单端接地方式：优点，大大减小单极故障时的接地电流的电磁干扰；缺点，单极故障时直流系统必须停运，降低了可靠性和可利用率。

3）中性线方式：中性线设计容量小，正常运行时，流过中性线的不平衡电流小，降低电磁干扰。

3.直流多回线输电1）线路并联多回输电方式：可提高输电容量、输电的可靠性和了可利用率。

2）换流器并联方式的多回线输电：实现相互备用，提高直流输电的可靠性和可利用率。

4．多段直流输电1）并联直流输电方式：要实现功率反转必须通过断路器的投切来改变换流站与直流线路的连接方式。

2）串联多端直流输电方式：各换流器与交流系统的功率通过对电压的调整进行。

1.2 高压直流输电的特点及应用场合1.直流输电的特点1）经济性：流输电架空线路只需正负两极导线、杆塔结构简单、线路造价低、损耗小；直流电缆线路输送容量大、造价低、损耗小、不易老化、寿命长，且输送距离不受限制；➢通常规定，当直流输电线路和换流站的造价与交流输电线路和交流变电所的造价相等时的输电距离为等价距离。

高压直流输电原理及运行高压直流输电：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。

高压直流输电原理图如下：换流器（整流或逆变）：将交流电转换成直流电或将直流电转换成交流电的设备。

换流变压器：向换流器提供适当等级的不接地三相电压源设备。

平波电抗器：减小注入直流系统的谐波，减小换相失败的几率，防止轻载时直流电流间断，限制直流短路电流峰值。

滤波器：减小注入交、直流系统谐波的设备。

无功补偿设备：提供换流器所需要的无功功率，减小换流器与系统的无功交换。

高压直流输电对比交流输电：1）技术性功率传输特性。

交流为了满足稳定问题，常需采用串补、静补等措施，有时甚至不得不提高输电电压。

将增加很多电气设备，代价昂贵。

直流输电没有相位和功角，无需考虑稳定问题，这是直流输电的重要特点，也是它的一大优势。

线路故障时的自防护能力。

交流线路单相接地后，其消除过程一般约0.4~0.8秒，加上重合闸时间，约0.6~1秒恢复。

直流线路单极接地，整流、逆变两侧晶闸管阀立即闭锁，电压降为零，迫使直流电流降到零，故障电弧熄灭不存在电流无法过零的困难，直流线路单极故障的恢复时间一般在0.2~0.35秒内。

过负荷能力。

交流输电线路具有较高的持续运行能力，其最大输送容量往往受稳定极限控制。

直流线路也有一定的过负荷能力，受制约的往往是换流站。

通常分2小时过负荷能力、10秒钟过负荷能力和固有过负荷能力等。

前两者葛上直流工程分别为10%和25%，后者视环境温度而异。

就过负荷而言，交流有更大灵活性，直流如果需要更大过负荷能力，则在设备选型时要预先考虑，此时需增加投资。

潮流和功率控制。

交流输电取决于网络参数、发电机与负荷的运行方式，值班人员需要进行调度，但又难于控制，直流输电则可全自动控制。

直流输电控制系统响应快速、调节精确、操作方便、能实现多目标控制。

短路容量。

两个系统以交流互联时，将增加两侧系统的短路容量，有时会造成部分原有断路器不能满足遮断容量要求而需要更换设备。

高压直流输电技术简析1. 引言高压直流输电技术是一种将电能以直流形式进行长距离传输的技术。

相比于传统的交流输电技术，高压直流输电技术具有许多优势，如输电损耗小、线路占地面积小、环境影响小等。

本文将对高压直流输电技术进行简要分析和介绍。

2. 高压直流输电的原理高压直流输电是利用变流器将交流电转换为直流电，并通过高压直流线路进行传输。

在送端，变流器将交流电转换为直流电，并通过高压直流线路输送到接收端。

在接收端，变流器将直流电转换为交流电供给用户使用。

3. 高压直流输电的优势3.1 输电损耗小相比于交流输电，高压直流输电的输电损耗更小。

这是因为在高压直流线路上，由于没有交变磁场的存在，导线的电阻损耗和感应损耗都会减小，从而提高了输电效率。

3.2 线路占地面积小由于高压直流输电线路的输电损耗小，所以可以采用较小的导线截面积，从而减小了线路的占地面积。

这对于在城市中进行输电非常重要，可以减少对土地资源的占用。

3.3 环境影响小相比于交流输电，高压直流输电对环境的影响更小。

由于高压直流线路没有交变磁场的存在，所以对周围环境和生物没有产生明显的影响。

这对于保护生态环境具有重要意义。

4. 高压直流输电的应用4.1 远距离输电由于高压直流输电技术具有输电损耗小的优势，所以适用于远距离输电。

在远距离输电中，高压直流输电可以减少能量损耗，提高能源利用效率。

4.2 海底输电高压直流输电技术还适用于海底输电。

由于海底环境复杂，传统的交流输电技术很难实现海底输电。

而高压直流输电技术可以通过特殊设计的海底线缆实现海底输电，具有较高的可靠性和稳定性。

4.3 新能源接入随着新能源的快速发展，高压直流输电技术也被广泛应用于新能源接入。

由于新能源发电站通常位于偏远地区，而用户需求集中在城市中，传统的交流输电技术无法满足需求。

而高压直流输电技术可以将新能源从发电站输送到城市，实现新能源的大规模接入。

5. 高压直流输电技术的挑战虽然高压直流输电技术具有许多优势，但也面临一些挑战。

高压直流输电系统（HVDC）基本概念和应用1HVDC的基本概念高压直流输电（HVDC）的基本原理是通过整流器将交流电变换为直流电形式，再通过逆变器将直流电变换为交流电，从而实现电能传输和电网互联。

典型双极HVDC的主系统如图2-1所示。

图2-1 高压直流输电系统原理接线图根据直流导线的正负极性，直流输电系统分为单极系统、双极系统和同极系统。

为了提高直流现路的电压和减小换流器产生的谐波，常将多个换流桥串联而成为多个多桥换流器。

多桥换流器的接线方式有双极和同极。

图2-1即为双极接线方式。

换流站中的主要设备有：换流器、换流变压器、平波电抗器、交流滤波器、直流滤波器、无功补偿设备和断路器。

换流器的功能是实现交流电与直流电之间的变换。

把交流变为直流时称为整流器，反之称为逆变器。

组成换流器的最基本元件是阀元件。

现代高压阀元件的额定电压约为3～5kV，额定电流约为 2.5～3kA。

由于阀元件的耐压值和过流量有限，换流器可由一个或多个换流桥串并联组成。

用于直流输电的换流桥为三相桥式换流电路。

一个换流桥有6个桥臂，桥臂由阀元件组成。

换流桥的直流端与直流线路相连，交流端与换流变压器的二次绕组相连。

换流变压器的一次绕组与交流电力系统相连。

换流变压器与普通的电力变压器相同，但通常须带有有载调压分接头，从而可以通过调节换流变压器的变比方便地控制系统的运行状况。

换流变压器的直流侧通常为三角形或星形中性点不接地接线，这样直流线路可以有独立于交流系统的电压参考点。

换流器运行时，在其交流侧和直流侧都产生谐波电压和谐波电流。

这些谐波分量影响电能质量，干扰无线通讯，因而必须安装参数合适的滤波器抑制这些谐波。

平波电抗器的电感值很大，有时可达1H。

其主要作用是减小直流线路中的谐波电压和谐波电流；避免逆变器的换相失败；保证直流电流在轻负荷时的连续；当直流线路发生短路时限制整流器中的短路电流峰值。

另外，换流器在运行时需从交流系统吸收大量无功功率。