特高压直流输电工程一次系统设计 ppt课件
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《高压直流输电》课件
针对高压直流输电控制系统的复杂性，研究更为高效、稳定的控制策略，如采用人工智能、神经网络等先进技术进行控制系统优化。
研究高压直流输电线路和换流站对周边电磁环境的影响，制定相应的防护措施和标准，降低对环境和人体的影响。
研究高压直流输电在电网中的稳定运行机制，通过优化无功补偿、有功滤波等技术手段，提高系统的稳定性和可靠性。
高压直流输电系统的核心，负责将交流电转换为直流电或反之。
换流站
直流输电线路
接地极
用于传输直流电，通常采用架空线或海底电缆。
为系统提供参考地电位，并泄放多余的电流。
03
02
01
01
02
03
04
实现交流电与直流电相互转换的核心元件。
换流阀
用于调整电压等级，使换流站能与不同电压等级的电网连接。
变压器
用于滤除换流过程中产生的谐波，减少对周围环境的干扰。
《高压直流输电》PPT课件
目录
高压直流输电概述高压直流输电的基本原理高压直流输电系统的构成与设备高压直流输电的优缺点与关键技术问题高压直流输电的工程实例与展望
01
高压直流输电概述
Chapter
总结词
高压直流输电是一种利用高压直流电进行远距离传输的输电方式，具有输送容量大、损耗小、稳定性高等特点。
详细描述
总结词
换流技术是高压直流输电的核心技术之一，涉及到整流和逆变两个过程。
详细描述
在整流过程中，交流电源转换为直流电源，通过控制晶闸管或绝缘栅双极晶体管的开关状态实现。逆变过程则是将直流电源转换为交流电源，同样通过控制开关状态实现。换流技术的关键在于保证电流的稳定和减小谐波干扰。
VS
高压直流输电的损耗主要包括线路损耗和换流损耗，提高效率是重要目标。
研究高压直流输电线路和换流站对周边电磁环境的影响，制定相应的防护措施和标准，降低对环境和人体的影响。
研究高压直流输电在电网中的稳定运行机制，通过优化无功补偿、有功滤波等技术手段，提高系统的稳定性和可靠性。
高压直流输电系统的核心，负责将交流电转换为直流电或反之。
换流站
直流输电线路
接地极
用于传输直流电，通常采用架空线或海底电缆。
为系统提供参考地电位，并泄放多余的电流。
03
02
01
01
02
03
04
实现交流电与直流电相互转换的核心元件。
换流阀
用于调整电压等级，使换流站能与不同电压等级的电网连接。
变压器
用于滤除换流过程中产生的谐波，减少对周围环境的干扰。
《高压直流输电》PPT课件
目录
高压直流输电概述高压直流输电的基本原理高压直流输电系统的构成与设备高压直流输电的优缺点与关键技术问题高压直流输电的工程实例与展望
01
高压直流输电概述
Chapter
总结词
高压直流输电是一种利用高压直流电进行远距离传输的输电方式，具有输送容量大、损耗小、稳定性高等特点。
详细描述
总结词
换流技术是高压直流输电的核心技术之一，涉及到整流和逆变两个过程。
详细描述
在整流过程中，交流电源转换为直流电源，通过控制晶闸管或绝缘栅双极晶体管的开关状态实现。逆变过程则是将直流电源转换为交流电源，同样通过控制开关状态实现。换流技术的关键在于保证电流的稳定和减小谐波干扰。
VS
高压直流输电的损耗主要包括线路损耗和换流损耗，提高效率是重要目标。
特高压直流输电工程一次系统设计 ppt课件
ppt课件
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
ppt课件
35
特点和作用：换流变压器
大型直流输电系统的换流变压器通常采用单相双绕组结 构。
隔离交、直流系统，避免直流电压进入交流系统。 提供换流阀所需的可控交流电压。 限制故障时的短路电流和控制换向期间阀电流的上升。 用于提供相差30度电气角的两个阀桥电源，减少低次谐 波尤其是5次及7次谐波。
ppt课件
继电器小室: 交流保护/ 交流场滤波器场测控及保护/
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交流场:
开关刀闸/母线/交流进线/避雷器
换流变压器/
交流滤波器/阻波器/
电压电流测量/
31
3. 各设备的特点和作用
换流阀
换流阀是换流站中的主要设备，它的作用是把 交流电力变成直流电力，或者实现逆变换。
早期直流工程多采用汞弧阀，随着电力电子工 业的发展，晶闸管阀逐步取代了汞弧阀。根据触 发方式不同，晶闸管阀又可分为电触发晶闸管换 流阀和光触发晶闸管换流阀。
ppt课件
6
1．2 直流基本原理和主要部件构成 1）直流输电工程系统构成
直流输电工程的系统结构可分为两端（或端对端）直流输电系统和 多端直流输电系统两大类。
两端直流输电系统是只有一个整流站（送端）和一个逆变站（受端） 的直流输电系统，即只有一个送端和一个受端，它与交流系统只有 两个连接端口，是结构最简单的直流输电系统。
高压直流输电完美版PPT资料
直流电与交流电的对比
输送相同功率时，直流输电所用线材仅 为交流输电的2／3～l／2。
直流输电采用两线制，以大地或海水作回线，与 采用三线制三相交流输电相比，在输电线载面积相同 和电流密度相同的条件下，即使不考虑趋肤效应，也 可以输送相同的电功率，而输电线和绝缘材料可节约 1／3．
设两线制直流输电线路输送功率为Pd，则Pd=2UdId； 设三线制三相交流输电线路所输送的功率为Pa，
Pa 3UaIacos
对于超高压线路，功率因数一般较高，可取为 0．945．设直流输电电压等于交流输电电压的 最大值，即Ud= Ua，且Id=Ia，则：
Pd 2 2Ua Ia 1 Pa 3Ua Ia 0.945
在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流
产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗
在一些特殊场合，必须用电缆输电．例如 高压输电线经过大城市时，采用地下电缆；输 电线经过海峡时，要用海底电缆．由于电缆芯 线与大地之间构成同轴电容器，在交流高压输 线路中，空载电容电流极为可观．一条200kV 的电缆，每千米的电容约为0.2μF，每千米需 供给充电功率约3×103kW，在每千米输电线路 上，每年就要耗电2.6×107kW·h．而在直流输 电中，由于电压波动很小，基本上没有电容电 流加在电缆上．
100V．随着直流发电机制造技术的提高，到1885年，直流输电电压已提高到6000V．但要进一步提高大功率直流发电机的额定电压，存
在着绝缘等一系列压技，术困使难．得由于输不电能直距接给离直受流电到升压极，大使得的输电限距制离受，到极不大能的限满制，足不输能满送足输容送量容量增增长长和和输电输距离电增加的 要大求陆． 送电或互联并距网离．舟增山直加流输的电要工程求就属．于这一类．
特高压直流输电PPT!教学提纲
特高压直流输电的变压器：
4.我国当前特高压情况
目前中国已经建成的超高压是西北电网750千伏的交流实验工程。
首个国内最高电压等级特高压交流示范工程，是我国自主研发、设计 和建设的具有自主知识产权的1000千伏交流输变电工程——晋东南— 南阳—荆门特高压交流试验示范工程，全长640公里，纵跨晋豫鄂三 省，其中还包含黄河和汉江两个大跨越段。线路起自山西1000kV晋 东南变电站，经河南1000kV南阳开关站，止于湖北1000kV荆门变电 站。 直流方面，四川向家坝——上海±800千伏特高压直流输电 示范工程正在紧张施工中，这是目前规划建设的世界上电压等级最高、 输送距离最远、容量最大的直流输电工程。 国家电网公司在 2010年8月12日首度公布，到2015年建成华北、华东、华中（“三 华”）特高压电网，形成“三纵三横一环网”。 同日，国家电网 宣布世界上运行电压最高的1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流 试验示范工程已通过国家验收，这标志着特高压已不再是“试验”和 “示范”阶段，后续工程的核准和建设进程有望加快。
大家先来认识一下哈：
刘振亚：第九届全国人大代表，高级工程师。1977年8月毕业于山东工 学院电力系统专业。1992年11月任山东省电力工业局副局长，党委副 书记。1995年12月任山东省电力工业局局长兼党委书记。1997年7月 任山东电力集团公司董事长兼总经理，国家电网公司党组副书记、副 总经理。2004年11月任国家电网公司党组书记、总经理。
2.特高压直流输电技术的主要特点
（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 交直流并联输电或非同步联网，电网结构比较松散、清晰。
（2）特高压直流输电可以减少或避直流输电系统的潮流方向和大小均能方便地进行 控制。
高压直流输电技术优秀课件
但是汞弧阀制造技术复杂、价格昴贵、逆弧
故障率高、可靠性较差、运行维护不便等因素
，使直流输电的应用和发展受到限制。
二、直流输电技术的发展
第二阶段：晶闸管阀换流时期
20世纪70年代以后，电力电子技术和微电子技术的 迅速发展，高压大功率晶闸管的问世，晶闸管换流 阀和计算机控制技术在直流输电工程中的应用，这 些进步有效地改善了直流输电的运行性能和可靠性， 促进了直流输电技术的发展。
二、直流输电技术的发展
直流输电的发展与换流技术有密切的关系。
(特别与高电压、大功率换流设备的发展)
第一阶段：汞弧阀换流时期
1901年发明的汞弧整流管只能用于整流。
1928年具有栅极控制能力的汞弧阀研制成功，
它不但可用于整流，同时也解决了逆变问题。
因此大功率汞弧阀使直流输电成为现实。
1954年世界上第一个采用汞弧阀性直流输
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。
1949年～2020年我国发电装机容量、用电量图
一、发展特高压电网的必要性
2、发展特高压电网是电源结构调整和优化布局的必 然要求。
我国发电能源以煤、水为主。西部地区资源 丰富，全国四分之三以上经济可开发水能资源分布在 西南地区，煤炭资源三分之二以上分布在西北地区； 东部地区经济发达，全国三分之二以上的电力负荷集 中在京广铁路以东经济发达地区，未来的负荷增长也 将保持这一趋势。
高压直流输电技术优秀课件
目录
一、发展特高压电网的必要性
二、直流输电技术的发展
三、直流输电与交流输电的性 能比较
四、高压直流输电系统的结构 和元件
高压直流输电系统PPT课件
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。
（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。
特高压输电技术PPT讲稿
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。
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。
高压直流输电PPT课件
巴西的伊泰普为两回±600kV，约800km长，容量6300MW
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
10
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。
11
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
12
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
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
12
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 直流输电新技术PPT课件
高压直流三极输电技术 Tripole HVDC
2020/9/24
HVAC线路
HVDC线路
？ 高压直流输电
3
3
chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
提高交流输电传输容量的典型措施
➢新建交流输电线路； ➢改造为紧凑型交流输电线路 ； ➢提高导线允许温度； ➢利用电力电子技术，提高输送功率； ➢增大导线截面积； ➢提高输电电压等级。
➢ ±800kV直流的经济输电距离为2500km及以上。
4、降低线路损耗
➢相同条件下，1000kV线损是500kV的四分之一。 ➢相同条件下， ±800kV线损是±500kV的39％。
2020/9/24
14
14
chap.6 直流输电新技术
6.2.1 特高压电网建设的必要性
5、减少工程投资
单位输送容量综合造价： ➢1000kV输电方案约为500kV的四分之三。 ➢±800kV输电方案约为±500kV的四分之三。
高压直流三极输电
➢系统原理图
2020/9/24
8
8
chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
三极直流输电原理
➢电流调制控制
a) 三极直流原理图
2020/9/24
Байду номын сангаас
9
b) 电流调制波形
9
chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
三极直流输电的特点
➢较交流输电线路的传输容量提高近一倍； ➢较常规HVDC的传输容量提高37% ； ➢对线路进行有限改造； ➢设备利用率较常规HVDC的更高； ➢属于前瞻性研究，尚无规模性试验。
2020/9/24
2020/9/24
HVAC线路
HVDC线路
？ 高压直流输电
3
3
chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
提高交流输电传输容量的典型措施
➢新建交流输电线路； ➢改造为紧凑型交流输电线路 ； ➢提高导线允许温度； ➢利用电力电子技术，提高输送功率； ➢增大导线截面积； ➢提高输电电压等级。
➢ ±800kV直流的经济输电距离为2500km及以上。
4、降低线路损耗
➢相同条件下，1000kV线损是500kV的四分之一。 ➢相同条件下， ±800kV线损是±500kV的39％。
2020/9/24
14
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chap.6 直流输电新技术
6.2.1 特高压电网建设的必要性
5、减少工程投资
单位输送容量综合造价： ➢1000kV输电方案约为500kV的四分之三。 ➢±800kV输电方案约为±500kV的四分之三。
高压直流三极输电
➢系统原理图
2020/9/24
8
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chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
三极直流输电原理
➢电流调制控制
a) 三极直流原理图
2020/9/24
Байду номын сангаас
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b) 电流调制波形
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chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
三极直流输电的特点
➢较交流输电线路的传输容量提高近一倍； ➢较常规HVDC的传输容量提高37% ； ➢对线路进行有限改造； ➢设备利用率较常规HVDC的更高； ➢属于前瞻性研究，尚无规模性试验。
2020/9/24
《高压直流输电》课件
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
高压直流输电系统课件pptx
发展历程
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。
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。
特高压直流输电控制系统与控制保护装置PPT课件
• 西门子技术
• STRUC G 软件编程，生成图形文件。 • 简单的点击、拖动、放下即完成。 • 有统一的功能块库。
25
直流控制
• 控制直流功率的手段
• 改变角(Vd＝1.35Ecos －dId)
• 调节范围大；连续调节；调节速度快。
•
主要控制手段
• 改变换流变抽头位置(Vd＝1.35Ecos －dId)
• (1）换流变压器保护 • (2）交流开关场和交流滤波器保护
• 5）接地极线路和接地极保护区 • 6）直流线路保护区
33
12脉动换流器主要 故障点示意
34
• 4.2 特高压直流输电控制系统与控制保护装 置的特点
35
双12脉动换流器串联／极
36
特高压直流控制保护的特点
• 1. 硬件结构
• 直流控制双重化
19
运行人员控制
•
西门子
ABB
• 主机
Alpha工作站
PC
• 操作系统 UNIX
Windows NT*
• LAN网 星型拓扑结构 星型拓扑结构
20
现场总线（西门子技术）
21
现场总线 （ABB技术）
• 现场总线采用CAN和TDM总线 • CAN (Control Area Network) 用于串行传输开
• 调节范围小；分级调节；调节速度慢。
•
辅助控制手段
• 控制原则
• 整流站控制直流电流
• 逆变站控制直流电压 26
基本控制配合1
• 整流站控制Id • 由电流调节器控制Id Id ＝Ido • 由换流变抽头调节控制换流器α α=15º±2.5º • 逆变站控制Ud • 由关断角调节器控制γ γ＝17º • 由换流变抽头调节控制Ud Ud ＝ Udo±1% • 例：三常、三广
• STRUC G 软件编程，生成图形文件。 • 简单的点击、拖动、放下即完成。 • 有统一的功能块库。
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直流控制
• 控制直流功率的手段
• 改变角(Vd＝1.35Ecos －dId)
• 调节范围大；连续调节；调节速度快。
•
主要控制手段
• 改变换流变抽头位置(Vd＝1.35Ecos －dId)
• (1）换流变压器保护 • (2）交流开关场和交流滤波器保护
• 5）接地极线路和接地极保护区 • 6）直流线路保护区
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12脉动换流器主要 故障点示意
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• 4.2 特高压直流输电控制系统与控制保护装 置的特点
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双12脉动换流器串联／极
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特高压直流控制保护的特点
• 1. 硬件结构
• 直流控制双重化
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运行人员控制
•
西门子
ABB
• 主机
Alpha工作站
PC
• 操作系统 UNIX
Windows NT*
• LAN网 星型拓扑结构 星型拓扑结构
20
现场总线（西门子技术）
21
现场总线 （ABB技术）
• 现场总线采用CAN和TDM总线 • CAN (Control Area Network) 用于串行传输开
• 调节范围小；分级调节；调节速度慢。
•
辅助控制手段
• 控制原则
• 整流站控制直流电流
• 逆变站控制直流电压 26
基本控制配合1
• 整流站控制Id • 由电流调节器控制Id Id ＝Ido • 由换流变抽头调节控制换流器α α=15º±2.5º • 逆变站控制Ud • 由关断角调节器控制γ γ＝17º • 由换流变抽头调节控制Ud Ud ＝ Udo±1% • 例：三常、三广
【优秀版】特高压直流输电概述PPT
08年12月18日，电网公司召开向上特高压直流输电示范工程线路施工合同签字暨全线开工动员大会。
• 由于直流电压之高、输送容量之大史无前例， 输电距离达 2000 － 3000km
±1000kV特高压直流
工程各方面都充满挑战。如: 西藏、金沙江、新疆煤电向华中、华东送电；
±800kV特高压直流技术难点: 突破了特高压技术瓶颈。
主回路参数及主设备参数研究
±800kV特高压直流技术难点: 技术经济可行性研究
设备污秽外绝缘特性研究
08年12月18日，电网公司召开向上特高压直流输电示范工程线路施工合同签字暨全线开工动员大会。 直流线路电磁环境研究
突破了特高压技术瓶颈。
• ±800kV特高压直流技术难点: 结合国家电网规划网架，全面完成可行性和适用性研究，为±1000kV特高压直流输电技术在我国的应用提供理论依据；
±1000kV特高压直流
• 我国电网发展需要
• 西藏、金沙江、新疆煤电向华中、华东送电； • 俄罗斯、蒙古电源向东北、华北送电。 • 输电距离达 2000 － 3000km
• ±1000kV特高压直流技术研究
• 第一类课题 可行性研究 • 第二类课题 工程设计基础性技术研究
±1000kV直流输电第 一类课题
±1000kV特高压直流
高端换流变 直流套管 平抗 换
流阀
• 4.大件运输
• 大件运输
±800kV特高压直流技 术难点
±800kV特高压直流
• 我国±800kV特高压直流输电工程已进入实 施阶段：
向上工程进展
• 08年12月17日，首台±800kV特高压高压端换流变 成功通过全部型式试验。突破了特高压技术瓶颈。
• ±1000kV特高压直流技术研究总体目 标:
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ppt课件
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1．2 直流基本原理和主要部件构成 1）直流输电工程系统构成
直流输电工程的系统结构可分为两端（或端对端）直流输电系统和 多端直流输电系统两大类。
两端直流输电系统是只有一个整流站（送端）和一个逆变站（受端） 的直流输电系统，即只有一个送端和一个受端，它与交流系统只有 两个连接端口，是结构最简单的直流输电系统。
特高压直流输电工程 一次系统设计
2012.11
ppt课件
1
1． 直流输电技术
1．1 世界直流技术发展过程
(1)汞弧阀换流时期
世界上共有12项采用汞弧阀换流的直流工程投入运行。 其中最大输送容量和最长输送距离的为美国太平洋联络 线(1440MW、1362km)，最高输电电压的为加拿大纳尔 逊河I期工程(±450kV)。这一时期可称为汞弧阀换流时 期。
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(2)晶闸管阀换流时期
1970年瑞典首先在哥特兰岛直流工程上扩建了直流电 压为50kv，功率为10MW，采用晶闸管换流阀的试验工程。
1972年世界上第一个采用晶闸管换流的伊尔河背靠 背直流工程在加拿大投入运行。由于晶闸管换流阀比汞 弧阀有明显的优点，此后新建的直流工程均采用晶闸管 换流阀。与此同时，原来采用汞弧阀的直流工程也逐步 被晶闸管阀所替代。
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，它有 三个或三个以上的换流站。
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2）换流站基本换流单元
直流输电换流站由基本换流单元组成，基本换流单元是在 换流站内允许独立运行，进行换流的换流系统，主要包括换 流变压器、换流器、相应的交流滤波器和直流滤波器以及控 制保护装置等。
目前工程上所采用的基本换流单元有6脉动换流单元和12脉 动换流单元两种。
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1954—2000年，世界上已投入运行的直流输电工程有63项， 其中架空线路17项，电缆线路8项，架空线和电缆混合线 路12项，背靠背直流工程26项。
(3)新型半导体换流设备的应用
20世纪90年代以后，新型氧化物半导体器件一绝缘栅双极 晶体管(IGBT)首先在工业驱动装置上得到广泛的应用。
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2. 直流输电的工作原理
主要由换流站（整流站和逆变站）、直流线路、交流 侧和直流侧的电力滤波器、无功补偿装置、换流变压 器、直流电抗器以及保护、控制装置等构成（见图直 流输电系统的基本构成）。 其中换流站是直流输电系统的核心，它完成交流和直 流之间的变换。
(b)被联电网间交换的功率，可以用直流输电的控制系统进行快速、 方便地控制，而受被联电网运行条件的影响，便于经营和管理。采 用交流联网，则联络线上的功率受两电网运行情况的影响而很难进 行控制。
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(c)联网后不增加被联电网的短路容量，不需要考虑因 短路容量的增加、断路器因遮断容量不够而需要更换、 以及电缆需要采用限流措施等问题。
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2)远距离大容量直流输电同时又具有联网性质
当电力系统的大型电站需要向其他电网远离电站的负荷中心 送电时，可以利用直流输电在远距离输电和联网方面的优点， 选择这种类型的输电方式。中国三峡电站向华东和广东送电， 均属于这种类型，它既解决了三峡向华东和广东的送电问题， 又实现了华中与华东和华中与华南电网的联网问题，在全国 联网中起了重要的作用。
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3)直流电缆送电
直流电缆没有电容电流，输送容量不受距离的限制，而交 流电缆由于电容电流很大，其输送距离将受到限制。交流 电缆每相的电容电流可用下式表示
ICUn2fC0l
(1—1)
其临界距离可用下式表示
lcr
IP Un 2 πfC0
(km) (1—2)
由上式可知，交流电缆的临界输送距离与其所允许的负荷 电流成正比，而与其额定电压和单位长度的电容成反比， 其额定电压越高，单位长度的电容越大，则临界距离越短。
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1．3 直流应用和工程类型
1.3.1 直流输电应用
直流输电的应用场合可分为以下两大类型。
1)采用交流输电在技术上有困难或不可能，而只能采用直流输电的场合， 如不同频率(如50Hz、60Hz)电网之间的联网或向不同频率的电网送电；因 稳定问题采用交流输电难以实现；远距离电缆送电，采用交流电缆因电容 电流太大而无法实现等。 2)在技术上采用两种输电方式均能实现，但采用直流输电比交流输电的 技术经济性好。对于这种情况则需要对工程的输电方案进行比较和论证， 最后根据比较的结果选择术经济性能优越的方案。
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4)现有交流输电线路的增容改造
一些地区高压架空线路走廊的选择越来越困难。直流输电的输电密 度比交流输电高，改建现有交流输电线路为直流输电线路是利用已 有的线路走廊，提高输电能力值得考虑的办法。
5)轻型直流输电(HVDC Light)
轻型直流输电是20世纪90年代开始发展的一种新型直流输电工程。 它采用脉宽调制(PWM)技术，应用绝缘栅双极晶体管(1GBT)组成的 电压源换流器进行换流。由于这种换流器的功能强、体积小，可减 少换流站的设备、简化换流站的结构，从而称之为轻型直流输电。
(d）可以方便地利用直流输电的快速控制来改善交流 电网的运行性能，减少故障时两电网的相互影响，提 高电网运行的稳定性，降低大电网大面积停电的概率， 提高大电网运行的可靠性。
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目前在工程中所采用的直流联网有以下两种类型:
1)背靠背直流联网 其特点是整流和逆变放在一个背靠背换流站内；无直流输 电线路；可选择低的直流电压和较小的平波电抗值；可省 去直流滤波器，从而降低了换流站的造价。另外，它还可 以比远距离直流输电更为方便地调节换流站的无功功率， 来改善被联电网的电压稳定性。对于电力系统之间的弱联 系，采用背靠背联网更为有利。
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目前直流输电的应用主要在以下几个方面。
(1)远距离大容量输电直流输电线路的造价和运行费用均交 流输电低，而换流站的造价和运行用均比交流变电所的高。
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(2)电力系统联网
(a)直流联网为非同步联网，这与采用交流的同步联网有本质的不 同。非同步联网的被联电网可用各自的频率非同步独立运行，可保 持各个电网自己的电能质量（如频率、电压）而不受联网的影响。 采用交流的同步联网，必须在同一频率下同步运行。