特高压交直流区别17页PPT

特高压交直流输电
（三）特高压输电的特点
特高压电网具备长距离、大容量和低损耗的送电能 力，代表着当今输电技术的最高水平，是符合我国国 情的输电方式和未来电网的发展方向。
输电线路的II形等值电路
• 分裂导线的直径从0.8 m到1.2m，同时保持子导线 数和相间距离不变，输电线输电能力增加10%左右 ；子导线数从6增加到12，同时保持分裂导线直径 和相间距离不变，输电能力可增加5%左右;相间距 离从25m减少到15m，其他保持不变，输电能力可 增加12%以上。总体来看，调整分裂导线3个参数 在合理的范围，输电能力可增加大约25%。
（三）特高压输电的特点
1．输送容量大 一回1000千伏特高压输电线路的送电能力接近500万 千瓦，约为500千伏输电线路（88.5）的五倍左右。 ±800千伏直流特高压(4kA)输电能力可达到640万千 瓦，是±500千伏高压直流(3kA)的2.1倍，是±620千伏 高压直流的1.7倍。
特高压交直流输电
（1）大干扰电压稳定是指系统大扰动，如系统故障、发电 机跳闸或输电线路断开等事故后系统对电压的控制能力 。这种能力是由系统负荷特性、连续与离散控制和保护 的相互作用决定的。
（2）小干扰电压稳定是指系统的负荷逐渐增长变化时系统 控制电压的能力。这种形式的电压稳定性是由负荷特性 、连续作用的控制及给定瞬间的离散控制作用决定的。
特高压交直流输电
（三）特高压输电的特点 5．工程投资省 采用特高压输电技术，可以节省大量导线和铁塔材 料，从而降低建设成本。根据有关设计部门的计算， 1000千伏交流输电方案的单位输送容量综合造价约为 500千伏输电方案的73％，节省工程投资效益显著。另 外，采用特高压输电可减少线路回数及设备数量，有 利于提高供电可靠性，降低运行费用。

交流必然三相切除，直流则可降压运行，且大都能取得 成功。
（3）过负荷能力
通常，交流输电线路具有较高的持续运行能力，受发热
条件限制的允许最大连续电流比正常输送功率大得多， 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2h过负荷能力、10s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。
以下是维持高功率因数的几个原因：
在给定变压器和阀的电流和电压额定值的 条件下，使换流器的额定功率尽可能高；
减轻阀上的应力； 使换流器所连接的交流系统中设备的损耗
和电流额定最小； 在负荷增加时，使交流终端的电压降最小； 使供给换流器的无功功率费用最小。
控制特性
图4.1.2 理想的稳态伏安特性（Vd是在整流器上测量的值；
当电压降低时，也会面临换相失败和电压不稳定的风险。 这些和低电压条件下的运行状况有关的问题可通过引入 “依赖于电压的电流指令限制”（VDCOL）来防止。当 电压降低到预定值以下时，这个限制降低了最大容许直流 电流。VDCOL特性曲线可能是交流换相电压或直流电压 的函数。图示出了这两种类型的VDCOL。
Id
Vdorcos Vdoi cos Rcr RLRci
Pdr VdrId
P di VdiIdP drRLId 2
图3.1.1 HVDC输电联络线 （a）示意图；（b）等值电路；（c）电压分布。
高压直流系统通过控制整流器和逆变器的 内电势（Vdorcosα）和（Vdoicosγ）来控制 线路上任一点的直流电压以及线路电流 （或功率）。这是通过控制阀的栅／门极 的触发角或通过切换换流变压器抽头以控 制交流电压来完成的。

2. 直流输电技术的不足
（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。
tg ε,γE ,,, ,, ,, bEb
3.特高压交流输电的主要优点
（1）提高传输容量和传输距离。随着电网区 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的扩大，电能的传输容量和传输距离也不 断增大。所需电网电压等级越高，紧凑型输 电的效果越好。 （2）提高电能传输的经济性.输电电压越高输 送单位容量的价格越低。 （3）节省线路走廊和变电站占地面积。一般 来说，一回1150 kV输电线路可代替6回500 kV 线路。采用特高压输电提高了走廊利用率。
tg ε,γE ,,, ,, ,, bEb
（6）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500kV输电（
2. 直流输电技术的不足
（5）从运行维护来说，直流线路积污速度快、 污闪电压低，污秽问题较交流线路更为严重。与 西方发达国家相比，目前我国大气环境相对较差 ，这使直流线路的清扫及防污闪更为困难。设备 故障及污秽严重等原因使直流线路的污闪率明显 高于交流线路。 （6）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500kV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。

特高压交流与特高压直流输电技术特点对比分析1 特高压交流输电的技术特点（1）特高压交流输电中间可以落点，具有电网功能，可以根据电源分布、负荷布点、输送电力、电力交换实际需要构成国家特高压骨干网架。

特高压交流电网明显的优点是：输电能力大（每提高一个电压等级，在满足短路电流不超标的前提下，电网输送功率的分区控制规模可以提高两倍以上，见表附-1）、覆盖范围广（可以覆盖全国范围）、网损小（铜耗与电压平方成反比；为了降低地面场强、减少电晕损耗，特高压交流线路一般采用八分裂导线，导线电流密度一般选择0.5~0.6A/2mm 左右）、节省架线走廊（如果都按照自然功率输送同等容量的电力1000万千瓦，采用500kV 交流输电，需要8~10回；采用1000kV 交流输电，仅需要2回，可以明显减少输电走廊，如果采用同塔双回，将进一步节省输电走廊，这对寸土寸金的长三角地区是很有意义的）。

特高压交流电网适合电力市场运营体制。

适应随着时间推移“西电东送、南北互补”电力流的变化。

附表-1短路电流控制水平及相应的系统分区控制规模（2）随着电网发展装机容量增加，等值转动惯量加大，电网同步功率系数逐步加强（设功角特性曲线的最大值为M P ，运行点功角为0δ,则同步功率系数为功角特性曲线上运行点功率的微分，0δCOS P P M S =，0δ越小，S P 越大，同步能力越强），交流同步电网的同步能力得到较充分利用。

同步电网结构越坚强，送受端电网的概念越模糊，如欧洲电网那样普遍密集型电网结构，功角稳定问题不突出，电压稳定问题上升为主要稳定问题。

法国联合电网1978年“12.19”大面积停电事故剖析：这次事故损失负荷29GW，约占当时全法国负荷75%，停电8.5小时，少送电1亿kWh。

造成这次大面积停电事故的主要原因是：低温造成系统负荷大量增加，系统无功备用容量不足，导致系统电压崩溃。

当时法国气温比往年同期低5～7℃，负荷水平比预计多1.2～1.3GW。

1974年将单相试验设备扩建为1000～15000kV 三相系统。
美国邦维尔电力局（BPA）有2处特高压试验站。
国外发展概况
•
意大利
全国各地参 加 1000kV 科研规划的 单位共有7 个试验场和 2个雷电记 录站。
意大利1000kV工程雷电冲击试验
国外发展概况
•
瑞典
查麦斯大学高电压试验场可进行交流 1000kV 电 气 试 验 ， 试 验 场 内 建 有 240m 特 高 压 试验线段。另有180m的绝缘子试验线段。
特高压输电技术课件
电网的发展历程
• 输电电压一般分高压、超高压和特高压
高压（HV）：35〜220kV； 超高压（EHV）：330 〜750kV； 特高压（UHV）：1000kV及以上。 高压直流（HVDC）：±600kV及以下； 特高压直流（UHVDC）：±750kV和±800kV。
根据国际电工委员会的定义：交流特高压是指 1000kV 以 上 的 电 压 等 级 。 在 我 国 ， 常 规 性 是 指 1000kV以上的交流，800kV以上的直流。
国 外 发 展 概 况
国外发展概况
•
前苏联
1985年建成埃基巴斯图兹——科克切塔夫——库斯 坦奈特高压线路，全长900km，按1150kV电压投入运 行，至1994年已建成特高压线路全长2634km 。
运行情况表明：所采用的线路和变电站的结构基本 合理。特高压变压器、电抗器、断路器等重大设备经受 了各种运行条件的考验。
❖1989年建成±500kV葛洲坝-上海高压直流输电
线，实现了华中-华东两大区的直流联网。
我国电网的发展历程
❖2005年9月，中国在西北地区（青海官厅—兰州
东）建成了一条750kV输电线路，长度为140.7 km。输、变电设备，除GIS外，全部为国产。

• 5. 土地和环保压力 • 输电走廊限制了输电线路的建设，沿海经济发达地区线路
走廊尤其紧张，规划建设的火电基地规模巨大，要求将其 电力输送往负荷中心。如果全部采用500KV及以下电压
• 等级的输电线路，则回数过多，线路走廊紧张的矛盾难以 解决。
• 6. 煤炭的运输 • 近年来，我国经济发达地区燃煤电厂发展较快，而电煤的
二、推动特高压输电发展的因数
从世界其他国家电网发展的历程看，推动超高压电网向特高 压电网发展的因数主要有以下六个方面：
1. 用电负荷的增长 按照引入新的更高输电电压等级的一般规律，当电网内用 电负荷增长达到现有最高输电电压等级引入时的4倍以 上时，开始建设更高电压等级的输电工程是经济合理的。
2. 发电机和发电厂规模经济性 不断增长的用电需求促进发电技术，包括火力、水力发电 技术向单位（KW）造价低、效率高的大型、特大型发 电机发展。发电厂的规模随大型和特大型机组的应用迅 速增大，从而进一步降低了发电厂的建设和运行成本， 形成6000~10000MW的发电中心。水力发电技术的发展 促进了在远离负荷中心的地区建设大型电站和阶梯电站
从而形成水力发电中心。从超高压和特高压各电压等级的输 电能力可看出，大型和特大型机组及相应的大容量发电厂 的建设更增加了对特高压输电的需求。
3. 燃料、运输成本和发电电源的可用性 未来的的燃料和运输成本以及各中燃料的可用性，对电源 的总体结构和各种发电电源在地域上的布局有重要影响。 在燃料运输成本上升，运力受制约而使燃料的保证率变低， 运输燃料的经济性不如输电的情况下，在燃料产地建设大 容量的发电厂，以特高压向负荷中心输电是经济合理的。
• 平均大容量输电距离，将超过500KM，西南水电送出到华 东的距离甚至超过2000KM。西电东送、南北互供的输电 容量在未来的15年将超过200GW。

特高压交流和直流输电技术的比较特高压交流输电技术主要特点（1）特高压交流输电中间可以有落点，具有网络功能，可以根据电源分布、负荷布点、输送电力、电力交换等实际需要构成国家特高压骨干网架。

特高压交流电网的突出优点是：输电能力大、覆盖范围广、网损小、输电走廊明显减少，能灵活适合电力市场运营的要求。

（2）采用特高压实现联网，坚强的特高压交流同步电网中线路两端的功角差一般可控制在20°及以下。

因此，交流同步电网越坚强，同步能力越大、电网的功角稳定性越好。

（3）特高压交流线路产生的充电无功功率约为500千伏的5倍，为了抑制工频过电压，线路须装设并联电抗器。

当线路输送功率变化，送、受端无功将发生大的变化。

如果受端电网的无功功率分层分区平衡不合适，特别是动态无功备用容量不足，在严重工况和严重故障条件下，电压稳定可能成为主要的稳定问题。

（4）适时引入1000千伏特高压输电，可为直流多馈入的受端电网提供坚强的电压和无功支撑，有利于从根本上解决500千伏短路电流超标和输电能力低的问题。

特高压直流输电技术主要特点（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异步联网，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，明显提高交流的瞬时、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。

HVDC换流站
用于将交流电转换为直流电， 在高压直流系统中实现换流 操作。
HVDC输电通道
用于将直流电力从发电厂输 送到负载地点，包括电缆或 架空线路。
HVDCபைடு நூலகம்节和控制系统
用于对高压直流系统进行调 节和控制，确保稳定的电力 传输。
高压直流输电在国内外的应用情况
国外应用情况
德国、中国、巴西等国家已经在高压直流输电方面 有广泛的应用经验。
什么是高压直流输电？
高压直流输电的定义
指通过高压直流电流进行长距离电力传输的技 术。
高压直流输电与交流输电的区别
高压直流输电使用直流电流，而交流输电使用 交变电流。高压直流输电具有较高效率和较低 的输电损耗。
高压直流输电的应用领域
长距离输电
高压直流输电在远距离输电 方面具有明显的优势，可以 跨越大片地域进行电力传输。
国内应用情况
中国已建设了多个高压直流输电项目，如西北送东 部、青海送广东等。
高压直流输电技术的发展趋势
1 系统容量的提高
随着技术的不断进步，高 压直流输电的系统容量将 继续提高。
2 可靠性的提高
3 综合经济性的提高
通过改进设备和控制系统， 可以提高高压直流输电的 可靠性。
随着技术成熟和工程规模 的扩大，高压直流输电的 综合经济性将逐步提高。
结语
高压直流输电具有巨大的潜力和发展前景，将在未来的电力输电领域发挥重要作用。
海上风电场接入电网
海上风电场通常位于远离陆 地的区域，高压直流输电可 以有效将风电产能输送到陆 地电网。
山区输电
山区地形复杂，输电线路难 以铺设，高压直流输电可以 克服这些困难，实现可靠的 电力供应。
高压直流输电的优缺点

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高压直流输电
❖ 1、高压直流输电的发展 ❖ 2、高压直流输电工程的特点 ❖ 3、高压直流输电工程的系统构成 ❖ 4、柔性直流输电 ❖ 5、高压直流输电系统构成方式 ❖ 6、中国的高压直流输电工程
2024年11月25日
1
HVDC
HVDC
High Voltage Direct Current
Rectifier
❖ 7、直流输电线路难于引出分支线路，绝大部 分只用于端对端送电。
2024年11月25日
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直流输电应用的场合：
❖ 1、远距离大功率输电； ❖ 2、海底电缆送电； ❖ 3、不同频率或同频率非周期运行的交流系统
之间的联络； ❖ 4、用地下电缆向大城市供电； ❖ 5、配合新能源输电；
2024年11月25日
AC system
2024年11月25日
AC system
Inverter Line/Cable
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一、HVDC的发展
❖ 电力技术的发展是从直流电开始的，早期的直流 输电是从直流电源送往直流负荷，不需要经过换 流，如1882年在德国建成的2kV、1.5kW、 57km向慕尼黑展览会的送电工程。
❖ 采用直流输电，必须解决换流问题。因此，直流 输电的发展与换流技术的发展有密切的联系。
有功、无功 量控制、系
统保护
电容电压平 衡控制、阀
保护
SM 1 SM 2 SM n
SM 1 SM 2 SM n
控制器
阀基控制 VBC
阀 基 控 制 器 机 柜
SM 1 SM 2 SM n
T1 iSM
T2
桥臂电感 合闸电阻 变压器
调压器 交流电源
SM 1 SM 2 SM n

5.特高压未来发展蓝图
分析人士表示，未来5年，特高压的投资金额有望达到2700亿元，这较 “十一五”期间的200亿投资，足足增长了13倍之余。 2011年3月16日公布的国家“十二五”规划纲要中提到，“适应大规模跨 区输电和新能源发电并网的要求，加快现代电网体系建设，进一步扩大西电 东送规模，完善区域主干电网，发展特高压等大容量、高效率、远距离先进 输电技术，依托信息、控制和储能等先进技术，推进智能电网建设，切实加 强城乡电网建设与改造，增强电网优化配置电力能力和供电可靠性。” 这将 意味着特高压输电工程已被正式列入国家“十二五”规划当中。 国家电网 发展策划部专家张克向《第一财经日报》表示，核电、风电包括作为清洁能 源的水电，未来的发展都将有赖于建设特高压电网。以风电为例，国家规划 风电在2020年达到1.5亿千瓦以上的装机容量，但目前八大风电基地的装机容 量已经占到总装机容量的80%，其中五大风电基地都在三北地区（华北地区、 西北地区、东北地区），仅新疆、甘肃、内蒙古、吉林等省及自治区的风电 装机就有8000万千瓦，因此风电消纳存在很大问题。只有借助特高压电网才 可将如此集中和不稳定的电力传输到华北和华中等负荷中心。他表示，特高 压建成后，可大规模开发风电，并做到高效率消纳，从而将一度颇为严重的 弃风现象控制在1%。 尛
4.在技术研究中，立足科技创新，实现跨越式发展，取得了突 破性进展
(1).提出并研究特高压直流电磁环境指标，提出将原《高压直流架空输电线 路设计导则》要求的标称场强，改为以对环境产生实际影响并可直接测量的合 成场强指标，用以衡量直流线路的电场的修改意见，优化了原导则，已被国家 环保总局采纳。
(2).提出单回±800千伏、640万千瓦直流方案，该方案充分发挥特高 压直流的规模优势，通过工程实践，其标准化设计具有十分广阔的 市场前景。 (3).研制6英寸晶闸管元件，将在中国建成世界惟一的6英寸元件生产 线，研制和开发6英寸元件（换流阀），将大大提升中国的电力电 子业制造水平。 (4).研究重冰区线路熔冰，通过适当改变特高压直流系统接线方式、 短时增大通过线路的电流方案，在覆冰严重时段对线路进行熔冰， 可大规模降低线路本体投资。 (5).开展污秽测量，采用完全自主设计开发的直流污秽测量系统，开 展特高压工程站址直流积污试验，总体技术处于国际先进水平。 (6).开展走廊数字化和整体航飞，将溪洛渡、向家坝水电站的出线规 划作为一个系统工程，进行了整体航飞，提高了出线规划工作的准 确性，节省工程费用。

I + US
—
U
US
I 0
（a）理想电压源电路符号
（b）理想电压源的伏安特性
图4-1-1理想电压源
当理想电压源与外路接通后,如图4-1-2所示。
《计算机组装与维护》项目教学团队2
计算机用电基础
任务四 直流电与交流电
I
U Us
+
+
I U Us
US
RR
—
也就是说，理想电压源向负载提供的电
U
R
——
压是恒定的，不会随着负载的变化而变化；
即
I2RT Ti2(t)Rdt 0
所以
I 1 Ti2(t)dt T0
交流电的有效值等于它的瞬时值的平方在一个周期的平均值
的算术平方根， 所以有效值又叫方根均值（或叫均方根值）。
将正弦交流电的瞬时表达式带入上式，可以得到
I Im 2
U Um 2
《计算机组装与维护》项目教学团队13
计算机用电基础
电压源理想电压源实际上是不存在的。实际的电压源，其两端电压 会随模着型 流过它的＋ 电流的变I 化而有＋所变化。U
实际的电U压S 源可以用一个理想电压U源S 和电阻相串联的模型来
－
表征， 如图4-1-3所示。
U
U＝US－RSI
RS
－
O
I
(a)
(b)
图4-1-3 实际电压源
(a) 模型 (b) 伏安特性曲线
任务四直流电与交流电计算机用电基础计算机用电基础计算机组装与维护计算机组装与维护项目教学团队19直流电源交流电源直流电路交流电路电路各处的电压电流不随时间发生变化电路各处的电压电流随时间发生周期性变化理想电源与实际电源任务四直流电与交流电计算机用电基础计算机用电基础计算机组装与维护计算机组装与维护项目教学团队20振幅值角频率初相角正弦交流电的三要素有效值在纯电阻电路中电压电流的瞬时值或有效值之间符合欧姆定律任务四直流电与交流电计算机用电基础计算机用电基础计算机组装与维护计算机组装与维护项目教学团队21三相四线制系统相电压

特高压交直流区别
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根

因此，对于占线路故障80~90%的单相（或单极） 瞬时接地而言，直流比之交流具有响应快、恢复时 间短、不受稳定制约、可多次再启动和降压运行来 创造消除故障恢复正常运行条件等多方面优点。
（3）过负荷能力
交流输电线路具有较高的持续运行能力，受发热 条件限制的允许最大连续电流比正常输电功率大 的多，其最大输送容量往往受稳定极限控制。
但是IGBT功率小、损耗大，不利于大型直流输电工程采 用。最新研制的门极换相晶闸管（IGCT）和大功率碳化 硅元件，该元件电压高、通流能力强、损耗低、可靠性高。
何谓轻型高压直流？
轻型高压直流输电技术是近几十年来发展的最为振奋人心的输电技术 HVDC Light® 是为采用地下或水下输电而设计的最新的输电系统，
云南—广东±800kV直流输电工程，额定容量5000MW, 2010年实现双极投运。
金沙江一期工程，向家坝、溪洛渡水电站至华中、华东三 回±800kV直流输电工程也在规划和建设之中。
•向家坝至上海±800kV特高压直流输电工程：
Connection point Xiangjiaba: FuLong substation Connection point Shanghai: FengXian substation Ownership: State Grid Corporation of China Start of project: December 2007 Commissioning year: Pole 1 and bipole: 2010 Transmission technology: UHVDC, Ultra High Voltage Direct Current Transmission capacity: 6 400 MW No. of poles: 2 DC voltage: ±800 kV Length of overhead DC line: 2 071 km AC voltage: 525 kV (both ends) The 800 kV voltage is formed by two 400 kV series connected 12-pulse converters. Main reason for choosing HVDC: Long distance, network stability, low losses, environmental concerns