(完整word版)高压直流输电原理与运行第一章

高压直流输电原理高压直流输电是一种通过直流电进行能量传输的技术，它在长距离输电和特定场合下具有明显的优势。

其原理是利用变流器将交流电转换为直流电，通过输电线路将电能传输到目标地点，再通过逆变器将直流电转换为交流电。

高压直流输电技术已经在世界各地得到广泛应用，为电力输送提供了新的解决方案。

高压直流输电的原理主要包括三个方面，变流器、输电线路和逆变器。

首先是变流器，它是将交流电转换为直流电的关键设备。

变流器通过控制晶闸管或者其他功率半导体器件的导通和关断，实现对交流电的整流和逆变。

在直流电系统中，变流器能够实现对电压和频率的控制，保证电能的稳定输送。

同时，变流器还能实现对电能的调节和平衡，提高电能的利用效率。

其次是输电线路，它是高压直流输电的传输通道。

输电线路需要具备足够的绝缘强度和导电能力，以保证电能的稳定传输。

在高压直流输电系统中，输电线路通常采用特殊的材料和结构设计，以满足长距离输电和大功率输送的需求。

同时，输电线路还需要考虑环境因素和安全要求，确保电能传输的可靠性和稳定性。

最后是逆变器，它是将直流电转换为交流电的关键设备。

逆变器通过控制晶闸管或其他功率半导体器件的导通和关断，实现对直流电的逆变和变频。

在直流电系统中，逆变器能够实现对电压和频率的控制，保证电能的稳定输出。

同时，逆变器还能实现对电能的调节和平衡，提高电能的利用效率。

综上所述，高压直流输电原理是通过变流器将交流电转换为直流电，通过输电线路将电能传输到目标地点，再通过逆变器将直流电转换为交流电的技术。

这种技术在长距离输电和特定场合下具有明显的优势，为电力输送提供了新的解决方案。

随着技术的不断发展，高压直流输电将在未来得到更广泛的应用，为能源领域的发展带来新的机遇和挑战。

《高压直流输电原理与运行》复习提纲第 1 章（ 1）高压直流输电的概念和分类概念：高压直流输电由将交流电变换为直流电的整流器、高压直流输电线路以及将直流电变换为交流电的逆变器三部分组成。

高压直流输电是交流 -直流 -交流形式的电力电子换流电路。

常规高压直流输电：半控型的晶闸管，采取电网换相。

VSC 高压直流输电：全控型电力电子器件，采用器件换相。

分类：长距离直流输电（两端直流输电），背靠背（BTB) 直流输电方式，交、直流并联输电方式，交、直流叠加输电方式，三级直流输电方式。

（ 2）直流系统的构成1.直流单级输电：大地或海水回流方式，导体回流方式。

2.直流双极输电：中性点两端接地方式，中性点单端接地方式，中性线方式。

3.直流多回线输电：线路并联多回输电方式，换流器并联的多回线输电方式。

4.多端直流输电：并联多端直流输电方式，串联多端直流输电方式。

（3）高压直流输电的特点优点：经济性：高压直流输电的合理性和适用性体现在远距离、大容量输电中。

互连性：可实现电网的非同步互连，可实现不同频率交流电网的互连。

控制性：具有潮流快速可控的特点缺点：①直流输电换流站的设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高、可靠性也较差。

②换流器工作时会产生大量的谐波，处理不当会对电网运行造成影响，必须通过设置大量、成组的滤波器消除这些谐波。

③电网换相方式的常规直流输电在传送有功功率的同时，会吸收大量无功功率，可达有功功率的 50％~60 ％，需要大量的无功功率补偿装置及相应的控制策略。

④直流输电的接地极和直流断路器问题都存在一些没有很好解决的技术难点。

（4）目前已投运 20 个直流输电工程（详见 p14）2010 年，我国已建成世界上第一条± 800KV的最高直流电压等级的特高压直流输电工程。

五直：天-广工程（± 500，2000 年），三-广工程（2004 年），贵-广 I 回工程（2004年），贵 -广 II 回工程（ 2008 年），云广特高压工程（± 800KV）（5）轻型直流输电特点：1.电压源换流器为无源逆变，对受端系统没有要求，故可用于向小容量系统或不含旋转电机的负荷供电。

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。

第一章高压直流输电系统的主要设备换流装置设计高压直流最重要的电气一次设备，除此之外，高压直流输电系统还需要装设其他重要设备，如：换流变压器、平波电抗器、无功补偿装置、滤波器、直流接地极、交直流开关设备、直流输电线路以及控制与保护装置、远程通信系统（属二次设备）等。

2.1 换流装置1.换流装置➢由电力电子器件组成，具有将交流电转变为直流电或主流点转变为交流电的设备统称为换流装置。

➢三相全控整流电路又称为6脉动换流器，实现12脉动换流需要借助换流变压器，使6脉动换流器的同一相产生30°的相位差。

➢换流器不仅具有整流和逆变功能，还具有开关的功能，可以实现直流输电系统的启动和停运。

2.器件➢由半控型晶闸管、全控型门极可关断晶闸管和绝缘栅双极晶体管构成的换流器分别称为晶闸管换流器、低频门极关断晶闸管换流器和高频绝缘栅双极型晶体管换流器。

➢晶体管是耐压水平最高、输出容量最大的电力电子器件。

3.换流阀R作用是克服各个晶闸管器件的分散性，使断态下各晶闸管器件的电压➢静态均压电阻尽可能一致。

（分压）R C目的是减小晶闸管关断时由于电压振荡而引起的晶闸管两端的暂态过电➢阻尼电路11压以及过快的电压变化率。

2．换流单元接线方式（1）6脉动单元1）换流变压器可以是三相或单相结构，小容量工程三相三绕组，超高压、大容量单相双绕组；网侧一定为星形接线，阀侧即可星形亦可三角形。

2）交流滤波器通常为正对5、7、11、13次的双协调（或单协调）滤波器和高通滤波器，抑制6脉动换流器产生的（6k±1）次特征谐波。

3）直流滤波器抑制6次和12次双调谐（单调谐）谐波，抑制6脉动换流器产生的6k次特征谐波。

4）平波电抗器配合直流滤波器对直流谐波进行抑制，同时削弱直流短路电流的快速上升和防止轻载下的直流断路。

（2）12脉动单元1）12脉动换流器可使用双绕组或三绕组换流变压器；2）为使换流变压器阀侧套组电压出现30°相位差，阀侧变压器一个为星形接法，另一个为三角形接法；3）12脉动换流变压器具有4 种方案，即1台三相三绕组式、2台三相双绕组式、3台单相三绕组式和6台单相双绕组式；4）12脉动换流器在交流侧和直流侧分别产生（12k±1）和12k的特征谐波。

考研专业课资料高压直流输电高压直流输电是一种将电能通过直流方式输送到远距离的技术。

它相比于传统的交流输电系统，具有更高的输电效率和更远的输电距离。

在考研专业课资料中，高压直流输电是一个重要的研究领域。

本文将从高压直流输电的原理、模型及其在实际应用中的问题等方面进行论述。

一、高压直流输电的原理高压直流输电是利用变流装置将交流电转换为直流电，并通过高压直流线路将电能输送到目标地。

这一技术的关键在于变流装置，它包括换流变压器和可控硅等元器件。

变流装置通过控制可控硅的导通和关断来实现将交流电转变为直流电。

而高压直流线路则能够在长距离输电时减少电流的损耗，并且相比于交流线路更容易穿越长距离的海域或山区。

二、高压直流输电的模型在考研专业课资料中，研究者通常使用等值电路模型来描述高压直流输电系统。

该模型包括直流电源的等值电动势和内阻、直流线路的等值电阻和电感等元件。

通过对这些元件的建模和参数的合理选择，可以对高压直流输电系统的电流和电压进行分析。

这有助于理解输电过程中的电能损耗、系统稳定性以及潮流分布等重要问题。

三、高压直流输电的实际应用问题在实际应用中，高压直流输电面临着一些挑战和问题。

首先，高压直流输电的变流装置需要使用大量的可控硅，而可控硅的性能对变流装置的效率和稳定性具有重要影响。

因此，如何选择合适的可控硅和设计高效的变流装置是一个关键问题。

其次，考虑到高压直流线路的长距离输电特性，电力系统中的潮流控制和电压稳定等问题也需要重视。

这些问题包括潮流换流的控制和阻尼、电力系统频率稳定控制以及电压控制等。

针对上述问题，研究者通常采取一系列的技术手段和方法来改进高压直流输电系统的性能。

例如，针对变流装置的设计，研究者可以通过模拟仿真和实验测试来选择合适的可控硅和设计高效的变流装置。

对于潮流控制和电压稳定等问题，研究者可以运用先进的控制算法和优化方法来提高系统的稳定性和性能。

总结起来，高压直流输电是考研专业课资料中重要的研究领域之一。

高压直流输电word版1、简述直流输电的基本原理从交流电力系统1向系统2输电时，换流站CS1将送端功率的交流电变换成直流电，通过直流线路将功率送到换流站CS2，再由CS2把直流电变换成三相交流电。

通常把交流变换成直流称为整流，而把直流变换成交流称为逆变。

CS1也称为换流站，CS2又称为逆变站。

2、简介“轻型直流输电”。

轻型HVDC是在绝缘栅双极晶闸管IGBT和电压源换流器基础上发展起来的一种新型直流输电技术，可自由地控制电流的导通或关断，从而使HVDC换流器具有更大的控制自由度。

3、列举直流输电适用场合远距离大功率输电；海底电缆输电；不同频率或者同频率非同步运行的两个交流系统之间的联络；用地下电缆向用电密度高的大城市供电；交流系统互联或配电网增容时作为限制短路电流的措施之一；配合新能源的输电。

4、延迟角、重叠角、超前角、熄弧角的概念延迟角：从自然换相点到阀的控制极上加以控制脉冲这段时间，用电气角度表示。

重叠角：换相过程两相同时导通时所经历的相位角。

超前角：从逆变器阀的控制极上加以控制脉冲到自然换相点这段时间，用电气角度来表示。

熄弧点：在自然换相结束时刻到最近一个自然换相点之间的角度。

5、见图6、见图7、为什么逆变器的熄弧角必须有一个最小值？在换相结束（V5关断）时刻到最近一个自然换相点（c4）之间的角度成为熄弧角。

由于阀在关断之后还需要一个使载流子复合的过程，因此熄弧角必须足够大，使换流阀有足够长的时间处于反向电压作用之下，以保证刚关断的阀能够完全恢复阻断能力。

如果熄弧角太小，在过c4点后V5又承受正向电压，而此时载流子尚未复合完，则V5不经触发就会导通，使V1承受反向电压而被迫关断。

这种故障被称为换相失败。

这就要求逆变器的熄弧角必须有一个最小值，其大小为阀恢复阻断能力所需时间加上一定裕度，一般为15度或更大一些。

8、见图9、见图10、HVDC对晶闸管元件的基本要求有哪些？耐压高；载流能力大；开通时间和电流上升率di/dt限制，防止刚刚开通时晶闸管局部过热而损坏元件；关断时间与电压上升率dV/dt 的限制，防止未加触发脉冲时晶闸管提前导通。

（完整word版）输电线路基本知识输电线路基本知识第⼀节概述1 电能电能是能量的⼀种表现形式。

电能的优点可简便地转换为另⼀种形式的能量。

可经过⾼压输电线路长距离输送，供远⽅⽤电。

现代化的⼤型电⼚距负荷中⼼很远，需要把电⼚（站）和负荷中⼼连接起来，产⽣了承担这⼀任务的⾼压、超⾼压和特⾼压输电线路。

2 电⼒系统组成电⼒系统主要由五部分组成，即发电⼚的发电机与升压变电所、输电线路、降压变电所、配电系统和⽤户。

电⼒⽹（或称电⽹）包括变电所和各种不同电压等级的输电线路。

35～220 kV的线路称为⾼压输电线路330～750kV的线路称为超⾼压输电线路±800kV和1000kV的线路称为特⾼压输电线路3 电⽹地区电⽹――110kV～220 kV输电线路及变电站区域电⽹――220 kV～500 kV输电线路及变电站跨省⼤电⽹――330 kV～750 kV输电线路及变电站全国各个⼤电⽹尽可能连起来，⼤电能的输送――±800 kV直流和1000kV 交流第⼆节输电线路的分类、组成1 输电线路的分类1) 按结构（架设⽅法）分类架空输电线路和电缆线路2) 按输电电压分类低压配电线路、⾼压配电线路、⾼压输电线路、超⾼压输电线路、特⾼压输电线路3) 按电流性质分类交流输电线路和直流输电线路2 架空输电线路组成架空输电线路主要由基础、杆塔、拉线、导线、避雷线（光缆）、绝缘⼦、⾦具以及接地装置。

1）基础杆塔的地下部分的总体统称基础，它是输电线路的重要组成部分，⼀般基础投资占本体投资的15％～30%，⼯期占施⼯总⼯期的30%～50%。

钢筋混泥⼟杆基础有地下部分电杆和三盘（底盘、卡盘和拉线盘）。

钢管杆基础有钢管桩基础、钢筋混凝⼟基础和联合桩基础。

铁塔基础有⼤块混凝⼟基础、钢筋混凝⼟基础、主⾓钢插⼊式基础、掏挖式基础、岩⽯基础、⾦属基础、机扩基础、爆扩桩基础、灌注桩基础、联合桩基础、圆柱固结式基础、⼈字形基础、联合基础。

高压直流输电原理
高压直流输电是一种通过直流电进行能量传输的技术，它在电力系统中具有重
要的地位和作用。

高压直流输电技术以其高效、稳定、经济等特点，被广泛应用于长距离、大容量的电力输送。

本文将从高压直流输电的原理入手，介绍其基本工作原理及特点。

首先，高压直流输电的原理是利用直流电的特性进行能量传输。

在高压直流输
电系统中，直流电源通过换流器将交流电转换成直流电，然后通过输电线路将直流电能输送到远距离的终端。

在终端处，再通过换流器将直流电转换成交流电，供给终端用户使用。

这种方式能够有效地减小输电损耗，提高电网的输电效率。

其次，高压直流输电具有输电损耗小、线路占地少、环境影响小等特点。

由于
直流电在输电过程中几乎没有感应电流和电容电流的损耗，因此输电损耗大大降低。

同时，由于直流输电线路所需的绝缘距离小于交流输电线路，因此占地面积也相对较小。

此外，高压直流输电线路对周围环境的影响也相对较小，因此在城市周边和特殊环境中应用广泛。

再次，高压直流输电技术在长距离、大容量输电方面具有明显优势。

由于直流
电在输电过程中几乎没有电感和电容的影响，因此可以实现长距离的输电。

同时，高压直流输电技术还可以实现大容量的输电，满足现代电力系统对于大容量、远距离输电的需求。

总之，高压直流输电技术以其独特的工作原理和显著的优势，在现代电力系统
中得到了广泛的应用。

随着技术的不断进步和发展，相信高压直流输电技术将会在未来的电力系统中发挥更加重要的作用，为电力输送提供更加高效、稳定的解决方案。

第一章高压直流输电系统的主要设备换流装置设计高压直流最重要的电气一次设备，除此之外，高压直流输电系统还需要装设其他重要设备，如：换流变压器、平波电抗器、无功补偿装置、滤波器、直流接地极、交直流开关设备、直流输电线路以及控制与保护装置、远程通信系统（属二次设备）等。

2.1 换流装置1.换流装置➢由电力电子器件组成，具有将交流电转变为直流电或主流点转变为交流电的设备统称为换流装置。

➢三相全控整流电路又称为6脉动换流器，实现12脉动换流需要借助换流变压器，使6脉动换流器的同一相产生30°的相位差。

➢换流器不仅具有整流和逆变功能，还具有开关的功能，可以实现直流输电系统的启动和停运。

2.器件➢由半控型晶闸管、全控型门极可关断晶闸管和绝缘栅双极晶体管构成的换流器分别称为晶闸管换流器、低频门极关断晶闸管换流器和高频绝缘栅双极型晶体管换流器。

➢晶体管是耐压水平最高、输出容量最大的电力电子器件。

3.换流阀R作用是克服各个晶闸管器件的分散性，使断态下各晶闸管器件的电压➢静态均压电阻尽可能一致。

（分压）R C目的是减小晶闸管关断时由于电压振荡而引起的晶闸管两端的暂态过电➢阻尼电路11压以及过快的电压变化率。

2．换流单元接线方式（1）6脉动单元1）换流变压器可以是三相或单相结构，小容量工程三相三绕组，超高压、大容量单相双绕组；网侧一定为星形接线，阀侧即可星形亦可三角形。

2）交流滤波器通常为正对5、7、11、13次的双协调（或单协调）滤波器和高通滤波器，抑制6脉动换流器产生的（6k±1）次特征谐波。

3）直流滤波器抑制6次和12次双调谐（单调谐）谐波，抑制6脉动换流器产生的6k次特征谐波。

4）平波电抗器配合直流滤波器对直流谐波进行抑制，同时削弱直流短路电流的快速上升和防止轻载下的直流断路。

（2）12脉动单元1）12脉动换流器可使用双绕组或三绕组换流变压器；2）为使换流变压器阀侧套组电压出现30°相位差，阀侧变压器一个为星形接法，另一个为三角形接法；3）12脉动换流变压器具有4 种方案，即1台三相三绕组式、2台三相双绕组式、3台单相三绕组式和6台单相双绕组式；4）12脉动换流器在交流侧和直流侧分别产生（12k±1）和12k的特征谐波。

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。