直流输电工程控制保护系统总概
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直流输电技术概述直流输电技术近年来发展迅速,应用范围广阔,技术影响深远,发展潜力较大。
为了更好地将直流输电输电技术应用到工程中去,本文首先对直流输电技术的发展、分类与应用进行了介绍,再定性的对直流输电方式与交流输电方式的优缺点及适用范围进行了比较,最后对于不同直流输电技术的经济性、可靠性、适应性及可行性等方面对其进行了定性分析。
标签:直流输电; 柔性直流; 经济性; 可靠性;0 引言电力技术是从直流电开始的,早期的直流输电是直接从直流电源送往直流负荷,无需进行换流。
随着三相交流发电机、感应电动机和变压器的迅速发展,在发电和用电领域,交流电取代了直流电系统。
但是直流在远距离电缆输电,不同频率电网间联网等领域仍有重要作用。
近年来,直流输电技术发展迅速,在国内外众多大型工程得到应用,有力推动了电网发展,技术进步,保证了地区清洁能源的开发与经济发展的能源供应[1,2]。
为了更好地应用直流输电技术,本文对直流输电的发展、分类及应用情况进行了简介,对直流输电与交流输电进行对比,并对常规直流与柔性直流技术进行了分析。
1 直流输电技术发展直流输电技术的关键在于换流问题,根据换流技术的发展,直流输电可以分为三个时期。
即汞弧阀换流时期,晶闸管阀换流时期以及新型半导体换流设备时期。
1)汞弧阀换流时期1901年发明汞弧整流管,但只能用于整流,不能逆变,1928年研制成功了具有栅极控制能力的汞弧阀,既可以整流又可以实现逆变,使直流输电成为现实。
但存在制造复杂,价格昂贵,故障率高,可靠性低,维护不便等缺点。
2)晶闸管阀换流时期20世纪70年代后,大功率晶闸管问世,促进了直流输电技术的发展。
相较于汞弧阀换流器,其制造、运行维护和检修都比较简单而方便。
之后的直流工程都采用晶闸管换流阀。
3)新型半导体换流设备时期20世纪90年代后IGBT得到广泛运用。
1997年3月,世界上第一個采用IGBT 组成的电压源换流器的直流输电工业性试验工程在瑞典中部投入运行。
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、高压输电线路及将直流电变换为交流电的逆变器构成。
分类:1)长距离直流输电(两端直流输电)2)背靠背(BTB)直流输电方式3)交、直流并联输电方式4)交、直流叠加输电方式5)三极直流输电方式(2)直流系统的构成1、直流单极输电:1)大地或海水回流方式2)导线回流方式2、直流双极输电:1)中性点两端接地方式2)中性点单端接地方式3)中性线方式3、直流多回线输电:1)线路并联多回输电方式2)换流器并联的多回线输电方式4、多端直流输电:1)并联多端直流输电方式2)串联多端直流输电方式(3)高压直流输电的特点1:优点:1)经济性(输电距大于等价距离时,采用直流输电更经济)2)、互连性(采用直流对交流系统进行互连时,不会造成短路容量增加,有利于防止电流系统故障扩大)3)、控制性(直流输电的快速可控特点,可用于所连交流系统的稳定与频率控制)2: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)换流器在工作过程中会产生大量谐波,处理不当流入交流系统中的谐波就会对交流电网的运行造成一系列的问题。
(3)对于传统的电网换相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%。
(4)直流输电接地极、直流断路器等问题,存在没有很好解决的技术难题。
(4)目前已投运20个直流输电工程1、舟山工程2、葛南工程3、天广工程4、三常工程5、嵊泗工程6、三广工程7、贵广I回工程8、灵宝工程9、三沪工程10、贵广II回工程11、高岭背靠背工程12、德宝工程13、云广特高压工程14、向上工程15、呼辽工程16、宁东直流工程17、黑河背靠背工程18、青藏工程(5)轻型直流输电基于电压源换流器的VSC直流输电也称为自励式直流输电、轻型直流输电或柔性直流输电。
VSC直流输电的特点:1)电压源换流器为无缘逆变,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2)只需在交流母线上安装一组高通滤波器即可满足谐波标准要求,无须安装直流滤波器和平波电抗器3)不会出现换相失败故障4)模块化设计使VSC直流输电工程缩短工期5)可实现无人值班或少人值守运行6)控制器可根据交流系统的需要实现自动调节,所以两侧电压源型换流器不需要通信联络,从而减少通信的投资及运行维护费用7)可不安装换流变压器,同时可简化开关,从而进一步降低造价。