高压直流输电的基本控制原理PPT(65张)
高压直流输电系统PPT课件
（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。
(完整版)《高压输电》PPt
如何减小输电线上的功率损失 P=I2R
二.降低导线的电阻 *缩短距离-不可能
*选用导电性能好的材料作导线。
（一般用铝或铜）
*增大导线的横截面-多种困难
R=ρ
L S
缺陷分 析
*实际是多股绞线拧成的，中心 是钢线，它的机械强度大，不 易拉断；钢线周围是铝线，不 仅导电性能好，而且密度小， 使输电线不致太重
3.5《高压输电》
为了合理利用能源,发电站要建在靠近这些能源 地方
火力发电站
风力发电站
水利发电站
大亚湾核电站
秦山核电站
三峡水电站
新疆风力发电
而用电的地方却分布很广:
一、远距离输电 1、面临的问题电流流过输电导线时，由于电流
的热效应，必然有一部分电能转化成热而损 失掉。 2、发热损失电能的计算：P损=I2R 3、减小输电线上电能损失的办法：
演示实验二：开关断开时的自感现象
按图连接电路。开关 闭合时电流分为两个 支路，一路流过线圈L， 另一路流过灯泡A。 灯泡A正常发光 把开关断开，注意观 察灯泡亮度
演示实验二：开关断开时的自感现象
要求： 线圈L的电阻较小
现象：开关断开时，灯A先更 亮后再熄灭
分析：电路断开时，线圈中的 电流减小而导致磁通量发生变 化，产生自感电动势阻碍原电 流的减小，L中的电流只能从 原值开始逐渐减小，S断开后， L与A组成闭合回路，L中的电 流从A中流过，所以A不会立即 熄灭，而能持续一段发光时 间．
三、涡流及其应用
1．变压器在工作时，除了在原、副线圈产生感应电动 势外，变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流。
一般来说，只要空间有变化的磁通量，其中的导体 就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流
高压直流输电的基本控制原理
高压直流输电的基本控制原理引言高压直流输电（High Voltage Direct Current Transmission，简称HVDC）是利用直流电进行长距离电能传输的一种电力传输方式。
相比传统的交流输电，HVDC具有输送能力强、输电距离远、输电损耗小等优势，因此被广泛应用于长距离大容量电力传输领域。
本文将介绍高压直流输电的基本控制原理。
1. 高压直流输电系统架构HVDC系统由两个互补的部分组成：直流变换站（Converter Station）和直流输电线路（Transmission Line）。
1.1 直流变换站直流变换站有两个关键组成部分：直流输电端（Rectifier），用于将交流输电线路的电能转换为直流电能；直流送电端（Inverter），用于将直流电能转换为交流电能。
直流变换站还包括转换器阀（Converter Valve）和控制系统，用于实现电能的双向转换和控制。
1.2 直流输电线路直流输电线路是连接两个直流变换站的输电线路，通常采用高压直流输电线路（High Voltage Direct Current Transmission Line）或双回线方式。
直流输电线路的主要组成部分有导线、绝缘子、支架等。
2. 高压直流输电的基本控制原理高压直流输电系统的基本控制原理是通过控制直流变换站和直流输电线路的参数来实现对系统的稳定性、功率传输和电压/电流等的调节。
2.1 直流变换站控制直流变换站通过改变直流输电端和直流送电端的工作状态，实现电流方向和功率的控制。
主要的控制策略有以下几种： - 换流控制：控制换流阀的开关时间，改变电流的方向； - 功率控制：通过调整换流阀的开关时间，控制功率的输入和输出； - 电压/电流控制：通过调整换流阀的开关时间，控制电压/电流的大小和稳定性。
2.2 直流输电线路控制直流输电线路的控制主要包括电流控制和电压控制两个方面： - 电流控制：通过调整输电线路的电流大小和方向，实现输电功率的调整和平衡。
特高压直流输电技.ppt
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。
高压直流输电PPT课件
加拿大的纳尔逊河两回±500kV，约940km 4000MW
三峡——华东 三回±500kV，约900～1100km 7200MW
三峡——广东 一回±500kV 960km 3000MW
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2、背靠背直流联网工程 3、跨海峡直流海底电缆工程
➢三峡－常州 三峡－广东 贵州－广东 灵宝背靠背直流输电 舟山 嵊泗 2006年12月19日开工，云南楚雄—广东 ±800kV，500万kW， 1438km，2009年单极投产，2010年双极投产 2007年5月21日，四川—上海±800kV特高压直流输电示范工程 在上海奠基。 向家坝—四川—（途径重庆、湖南、湖北、安徽、浙江）上 海奉贤，1600万kw，2000km，投资180亿，计划于2011年建成。
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1.2 直流输电系统的构成
一.直流输电的基本概念
直流输电是将发电厂发出的交流电经过升压变压器后，又 换流设备（整流器）整成直流，通过直流线路送到受端， 再经换流设备（逆变器）换成交流供给交流系统。 按它与交流系统连接的节点数可分为 两端
多端
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直流输电系统的构成
换流变 压器1
~
＋ Id
整 流Vd1 器
4
据了解，目前世界上Байду номын сангаас有日本和俄罗斯两国拥有 1000千伏特高压交流电网，且都是短距离输电。 正负800千伏直流输电技术国际上尚无运行经验， 关键技术和设备有待进一步研究开发。南方电网采 用特高压输电技术，可以有效缓解长距离“西电东 送”输电走廊资源紧张局面，提高电网安全稳定水 平，输电能力也将明显提高。
➢英法海峡 ±270kV 72km 2000MW ➢波罗底海（瑞典－德国）单极450kV 海底250km，架空12km 600MW ➢日本纪伊 ±500kV 海底51km，架空51km 2800MW ➢巴坤（马来西亚） 三回±500kV，海底670km，架空660km 2130MW ➢舟山 嵊泗
高压直流输电的基本控制原理(ppt 65页)
图6-7 阀的电气连接示意图 (a)晶闸管级；(b)阀组件；(c)单阀(桥臂)；(d)换流桥
6.2.2 12脉动换流器
在大功率、远距离直流输电工程中，为了减小谐 波影响，常把两个或两个以上换流桥的直流端串 联起来，组成多桥换流器。
多桥换流器结构 由偶数桥组成，其中每两个桥布置成为一个双
桥。每一个双桥中的两个桥由相位差为30º°的 两组三相交流电源供电，可以通过接线方式分 别为Y—Y和Y—D的两台换流变压器得到。
背靠背直流输电系统是输电线路长度为零(即无直流 联络线)的两端直流输电系统，主要用于两个非同步运行 的交流系统的联网，其整流站和逆变站的设备通常装设 在一个站内。由于背靠背直流输电系统无直流输电线路， 直流侧损耗较小，所以直流侧电压等级不必很高。
图6-5 背靠背直流输电系统结构
6.1.4 高压直流输电系统的结构和元件
6.3.1 高压直流输电系统的谐波特点
直流输电系统的平波电抗器电抗值通常比换相电 抗值要大的多，所以对于与换流器连接的交流系 统来说，换流器及其直流端所连接的直流系统可 以看作一个高内阻抗的谐波电流源。
为了正确估计谐波所引起的不良影响、正确设计 和选择滤波装置，必须对直流输电系统中的谐波 进行分析。在分析谐波时，通常先采用一些理想 化的假设条件，这样不但可以使分析得到简化， 而且对谐波中的主要成分可以得出具有一定精度 的结果，根据这些假设条件，得出有关特征谐波 的结论。然后，对某些假定条件加以修正，使分 析计算接近于直流输电系统实际的运行和控制情 况。
图6-6 双级HVDC系统
以双级HVDC系统为例，HVDC系统的主要元件 ：
(1)换流器 (2)滤波器 (3)平波电抗器；电感值很大，在直流输电中有着非常重要的
高压直流输电系统课件pptx
自20世纪初开始研究，随着电力 电子技术的发展，高压直流输电 技术逐渐成熟并广泛应用。
工作原理及结构组成
工作原理
通过换流站将交流电转换为直流电进 行传输，接收端再通过换流站将直流 电转换回交流电。
结构组成
主要包括换流站、直流输电线路、控 制系统等部分。
优缺点分析
优点 线路造价低，适合长距离输电；
没有交流输电的稳定问题，传输容量大；
优缺点分析
• 可实现异步联网，提高电网稳定性。
优缺点分析
01
缺点
02
03
04
换流站设备复杂，造价高；
直流输电对通信有干扰；
不能直接给交流负载供电。
02
换流站设备与技术
换流站功能及类型
功能
将交流电转换为直流电进行传输，同时实现电压等级的变换 。
类型
根据换流站所处位置及作用，可分为整流站、逆变站和背靠 背换流站。
06
高压直流输电系统发展趋势与挑 战
国内外发展现状对比
国内外高压直流输电 系统规模和数量对比
国内外高压直流输电 系统应用领域差异
国内外高压直流输电 系统技术水平比较
未来发展趋势预测
高压直流输电系统技术创新方向 高压直流输电系统市场规模预测 高压直流输电系统应用领域拓展趋势
面临挑战和机遇
01
02
可靠的硬件设备
采用高质量的硬件设备，确保保护系统的稳定性和可靠性。
典型案例分析
案例一
某高压直流输电系统故障 分析
故障描述
某高压直流输电系统在运 行过程中发生故障，导致 系统停运。
故障原因分析
经过检查发现，故障原因 为控制策略失效，导致系 统无法稳定运行。
第六章高压直流系统的控制.ppt
对于整流器，可使α ＝０，则cosΦ= 1， 但为确保触发前阀上有足够的电压，有 一个最小α 角的限制，大约为５°正常 运行时α 角的范围为15 ° -20 ° 。 对于逆变器，为了避免换相失败，在换 相电压易号之前换相必须完成，所以γ 必须要大于某一临界值。50Hz系统可采 纳的裕度为15 °，60Hz为18 °
6.2 控制的基本方式
Id
Vd 1 Vd 2 Rl
当越前角β 恒定时
E'1 c o s V d1 Id R c 1 ' V d 2 E 2 cos Id R c2
' ' E c o s E o s 1 2c Id R R R c 1 l c2
当熄弧角γ 为恒定时
用控制极进行调节，不但调节范围大， 而且非常迅速，是直流输电系统的主要 调节手段，用改变发电机励磁和换流变 分接头来进行调节其速度较慢，如改变 换流变分接头通常每挡需要5s-6s，而改 变α 或β （或γ ）则只需要20ms-30ms， 通常这两种方法是配合使用的。
直流输电系统基本的控制方式有：
' V E d2 2 cos Id R c2
' ' E c o s E o s 1 2c Id R R c 1 R l c2
改变直流电流（或功率）的方式：
1 调节整流器的触发延迟角α 或逆变器 的越前角β （或熄弧角γ )，即调节加到 换流阀控制极的触发脉冲相位，简称控 制极调节。 2 调节换流器的交流电势Ｅ１、Ｅ２， 一般靠调节发电机励磁或改变换流变压 器分接头来实现。
二、控制系统的基本要求
1）为了避免电流流过阀和其它载流元件出现 危险的状况，应限制电流的最大值。 2）要求限制由于交流系统的波形而引起的直 流电流波动。 3）尽可能使功率因数保持较高的值。 4）尽可能防止逆变器换相失败。 5）为了使功率损耗最小，要求保持线路送端 电压恒定并且等于额定值。 6）为控制所输送的功率，有时则要求控制某 一端的频率。
高压直流输电控制.pptx
直流控制软件
紧急停运： 整流侧发生ESOF时，两站的保护闭锁时序为： • 整流侧立即移相，20ms后如果电流低直接闭锁，否则投旁通对。 • 逆变侧在接收到整流侧的闭锁指示信号后，发ALPHA_90命令，约 200ms后投旁通对。 逆变侧发生ESOF时，两站的保护闭锁时序为： • 整流侧收到逆变站发来的闭锁信号后，立即移相，60ms后触发本站 Y_BLOCK，20ms后如果电流低直接闭锁，否则投旁通对。 • 逆变侧立即移相，投旁通对，向对站发闭锁命令，等待对站闭锁后本站 再闭锁。
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直流控制功能
极功率/电流控制功能概况图 ：
Pole Individual Power Control
POWER MODULATIONS
Fast Stop Damping Control [ P] Frequency Stabilization Frequency Control Io Limitation
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直流控制功能
• 低压限流静态特性 ：
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直流控制功能
• 低压限流的功能概况图 ：
RECT TUP INV TUP
TDOWN
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直流控制功能
• 无功控制 ： • 无功功率控制是整个直流极控系统中一个必不可少的重要功能，目的是 控制与换流站相连的交流系统性能（无功、谐波），其包括以下功能： • 根据换流站与交流系统的无功交换量决定投/切滤波器组。 • 根据滤波器组的状态，对可投/切的滤波器组进行优先级排序，决 定投/切哪一类型的滤波器组，以及该类型中的哪一组滤波器。
IO to other station IO from other station TCOM OK (joint)
高压直流输电原理及运行
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。
高压直流输电的基本控制原理
6.1.1 高压直流输电的发展
1882年 诞生
20世纪 50年代
后
1954年
20世纪70 年代晶闸 管阀出现
1882年，法国物理学家德普勒用1500～2000V的直流发电机 经57km的线路，把电力由米斯巴赫煤矿传送到在慕尼黑举 办的国际展览会上，标志着直流输电技术的诞生。
随着电力系统的迅速发展，带来远距离输电同步稳定性等一 系列问题。
2. 直流输电的缺点
(1)直流输电的换流站比交流变电站设备多、造价高、结 构复杂、运行费用高。
(2)换流器工作时需要消耗较多的无功，需要进行无功补 偿。
(3)换流器工作时，在直流侧和交流侧均产生谐波，必须 装设滤波装置，使换流站的造价、占地面积和运行费 用大幅度提高。
(4)直流电流没有电流的过零点，灭弧较难。因此高压直 流断路器制造困难，不能形成直流电网。
6.2 换流器的工作原理
6.2.1 换流阀
在直流输电系统中，为实现换流所需的三相桥式换 流器的桥臂，称为换流阀 。
整流
换流阀功能 逆变
开关
半导体阀可分为晶闸管阀(或可控硅阀)、低频门极 关断晶闸管阀(GTO阀)、高频绝缘栅双级晶体管阀 (IGBT阀)三类。
晶闸管阀是由晶闸管元件及其相应的电子电路 、阻尼回路、阳极电抗器、均压元件等通过某 种形式的电气连接后组装而成的换流桥的桥臂 。
瑞典建成通过海底电缆向果特兰岛供电的±100kV、90km、 20MW、采用汞弧阀变流的直流输电工程。
标志着直流输电进入了一个新的时期。第一个采用晶闸管阀 的大规模高压直流输电系统是于1972年建立的依尔河系统， 它是连接加拿大新不伦威克省和魁北克省的一个 ±80kV/320MW背靠背高压直流输电系统。
高压直流输电控制
直流输电系统控制1 直流输电系统控制的基本原理如图1-1中所示的直流输电联络线，它表示一个单极联络线或双极联络线中的一个极，相应的等值电路和电压分布情况分别如图1-1(b)和1-1(c)所示。
(a)接线图(b)等值电路(c)电压分布情况图1-1从整流器流向逆变器的直流电流为：直流系统通过控制整流器和逆变器的内电势αcos dor V 和γcos doi V 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，或者通过改变换流变压器抽头来控制其交流电压来完成的。
栅/门极的控制速度很快(1到10ms)，而变压器抽头切换速度较慢(每级切换为5到105)，这两种方式相互补充，栅/门极控制最先开始动作，随后分接头缓慢调节改变，使换流器控制角(整流器的触发角和逆变器的熄弧角)恢复到正常范围。
功率反送(又称为潮流反转)是通过两端直流电压反向来实现的。
在选择控制特性时，应该考虑下列要求：(1)防止交流系统电压的变化引起直流电流的大波动。
(2)保持直流电压在额定值附近。
(3)保持送端和受端的功率因数尽可能高.(4)防止逆变器的换相失败.运用换流器的快速控制来防止直流电流的大波动，这是保证直流输电系统满意运行的一个重要要求。
直流线路和换流器的电阻很小，因而αcos dor V 或γcos doi V 的微小变化就能引起直流电流的大变动。
例如，整流器或逆变器的电压变化25%，将引起直流电流变化达100%.这意味着，如果触发角和熄弧角保持恒定，任一端的交流电压幅值小的变化会引起直流电流在一个很大的范围内变动，对电力系统来说，这样大的波动是不可能接受的。
此外，这种大的电流变化可能高到足以损害阀和其它设备。
所以，防止直流电流波动的快速控制对系统的正确运行是至关重要的。
如果没有这种控制，直流输电系统将是不实用的。
由于所以，要得到高功率因数，必须保持整流器触发角和逆变器的熄弧角尽可能小。
但是，为了确保触发前阀上有足够的电压，整流器有一个最小触发角限制，一般为︒5。
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(1)单极联络线
直流输电系统中换流站出线端对地电位为正的称为正、
极，对地电位为负的称为负极。在单级系统中，一般采用
正极接地，相当于输电系统中只有一个负极，称为单级系
统的负极运行。
-
I
-
图6-2 单级HVDC联络线
采用负极运行的优点是：直流架空线路受雷击的概率以 及电晕引起的无线电干扰都比正极运行时少。单级系统 的构成方式可分为大地(海水)回流和金属导线回流。
3.
2004年底，三峡—常州、三峡—广东、贵州—广东
±500kV、3000A、3000MW的高压直流输电工程投运，
标志着我国的高压直流输电技术已跨入世界先进行列。
随着电力电子技术的进步和高压直流输电设备价格的下
降，将使压直流输电的优势更加明显，在未来的电力系
统中将会更具竞争力。
6.1.2 高压直流输电的特点
高压直流输电自20世纪50年代兴起至今，全世界有80 多项高压直流输电系统投入运行 。
巴西伊泰普直流 输电工程
南非英加—沙巴 直流输电工程
架空线路最高电压(±600kV) 和最大输送容量(6300MW)
最长架空直流线路传送距离(1700km) )
英法海峡直 流输电工程
电缆线路的最大输送容量2000MW)
2. 1987年，我国投产了第一项高压直流输电工程浙江大陆—— 舟山群岛的跨海输电(50MW，100kV)工程，填补了我国高 压直流输电工程的空白，为今后发展和建设高压直流输电工 程提供了宝贵的建设和运行经验。
3. 1989年葛洲坝—上海高压直流输电工程的投入运行，标志我 国高压直流输电工程已迈入世界先进行列。该直流系统采用 500kV双极联络线，额定容量为1200MW，输电距离为 1045km，它的建成把华东、华中这两个装机容量超过14GW 的大电网连接起来，形成了我国第一个大电网联合系统，使 长江葛洲坝水电站的电能源源不断送往上海。
瑞典—德国的波罗的 海高压直流输电工程
俄罗斯—芬兰之间的维堡 高压直流输电工程
电缆线路的最高电压(450kV)和最 长距离(250km)
背靠背换流站的最大容量 (1065MW)
我国对高压直流输电的研究
起步较晚
1. 1977年在上海建设成并投运了我国第一条31kV、4650kW， 长8.6km的直流输电试验线路。
电力电子技术的一个重要应用领域，与其他应用技 术相比，其实用化较早、电压与功率等级最高。
6.1.1 高压直流输电的发展
1882年 诞生
20世纪 50年代
后
1954年
20世纪70 年代晶闸 管阀出现
1882年，法国物理学家德普勒用1500举 办的国际展览会上，标志着直流输电技术的诞生。
第6章 高压直流输电
6.1 高压支流输电概述 6.2 换流器的工作原理 6.3 高压直流输电系统的谐波抑制及无功补偿 6.4 高压直流输电的基本控制原理
6.1 高压直流输电概述
高压直 流输电
(HVDC)
将发电厂发出的交流电通过换流 器转变为直流电(即整流)，然后 通过输电线路把直流电送入受电 端，再把直流电转变为交流电供 用户使用(即逆变)。
(2)双极联络线
双极联络线有两根导线，一正一负，每端有两个额定电
压的换流器串联在直流侧，两个换流器间的连接点接地。
正常时，两极电流相等，无接地电流。若因一条线路故障
而导致一极隔离，另一极可通过大地运行，承担一半的额
定负荷，或利用换流器及线路的过载能力，承担更多的负
荷。
+
I
+
-
I
-
图6-3 双极联络线结构
我国对高压直流输电的研究
起步较晚
1. 4. 我国第一个交直流并联运行系统天生桥—广州直流 输电工程于2001年6月全面建成投运，该工程线路长度 约980km，送电容量为1800MW，电压为±500kV。嵊 泗高压直流输电工程是我国自行设计和建造的海底电缆 高压直流工程于2002年全部建成。
2. 5. 三峡工程的兴建、全国联网和西电东送步伐的进一 步加快，为扩大高压直流输电技术的应用创造了良好的 条件。
2. 直流输电的缺点
(1)直流输电的换流站比交流变电站设备多、造价高、结构复 杂、运行费用高。
(2)换流器工作时需要消耗较多的无功，需要进行无功补偿。 (3)换流器工作时，在直流侧和交流侧均产生谐波，必须装设
滤波装置，使换流站的造价、占地面积和运行费用大幅度 提高。 (4)直流电流没有电流的过零点，灭弧较难。因此高压直流断 路器制造困难，不能形成直流电网。 (5)直流输电利用大地(或海水)为回路会产生一系列技术性问 题。
随着电力系统的迅速发展，带来远距离输电同步稳定性等一 系列问题。
瑞典建成通过海底电缆向果特兰岛供电的±100kV、90km、 20MW、采用汞弧阀变流的直流输电工程。
标志着直流输电进入了一个新的时期。第一个采用晶闸管阀 的大规模高压直流输电系统是于1972年建立的依尔河系统， 它是连接加拿大新不伦威克省和魁北克省的一个 ±80kV/320MW背靠背高压直流输电系统。
6.1.3 高压直流输电的结构类型
高压直流输电工程的系统结构可分为两端直流 输电工程和多端直流输电工程两大类。 两端直流输电系统与交流系统只有两个连接端 口，一个整流站和一个逆变站，即只有一个送 端和一个受端。 多端直流输电系统与交流系统有三个或三个以 上的连接端口。
直流输电工程按照直流联络线可分以下几类：
(3)同极联络线
同级联络线导线数不少于两根，所有导线同极性。通 常导线为负极性，因为这样由电晕引起的无线电干扰较 小。系统采用大地作为回路，当一条线路发生故障时， 换流器可为余下的线路供电。这些导线有一定的过载能 力，能承受比正常情况更大的功率。
1.高压直流输电的优点 (1) 直流输电架空线路的造价低、损耗小。 (2) 高压直流输电不存在交流输电的稳定性问题，直流电缆
中不存在电容电流，因此有利于远距离大容量送电。 (3) 高压直流输电可以实现额定频率不同(如50Hz、60Hz)
的电网的互联，也可以实现额定频率相同但非同步运行 的电网的互联。 (4) 采用高压直流输电易于实现地下或海底电缆输电 (5) 高压直流输电容易进行潮流控制，并且响应速度快、调 节精确、操作方便。而交流线路的潮流控制比较困难。 (6) 高压直流输电工程便于分级分期建设和增容扩建，有利 于及早发挥投资效益。