特高压直流输电工程一次系统设计 ppt课件

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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。
(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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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。
(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。
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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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。
特高压直流输电工程 一次系统设计
2012.11
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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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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。
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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。
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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。
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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。
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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。