直流输电基础知识
直流输电基础知识单选题100道及答案
直流输电基础知识单选题100道及答案1. 直流输电系统中，主要的损耗不包括以下哪种？（）A. 换流站损耗B. 变压器损耗C. 直流输电线路损耗D. 接地极系统损耗答案：B。
直流输电系统损耗主要有两端换流站损耗、直流输电线路损耗、接地极系统损耗。
2. 以下关于直流输电的优势，说法错误的是（）A. 适合远距离大容量输电B. 不存在交流输电的稳定性问题C. 可以灵活调节输电功率D. 建设成本比交流输电低答案：D。
直流输电建设成本较高，但其在远距离大容量输电、稳定性等方面具有优势。
3. 两端直流输电系统的构成不包括以下哪个部分？（）A. 整流站B. 逆变站C. 交流变电站D. 直流输电线路答案：C。
两端直流输电系统的构成主要有整流站、逆变站和直流输电线路三部分。
4. 单极系统的接线方式不包括以下哪种？（）A. 单极大地回线方式B. 单极金属回线方式C. 单极混合回线方式D. 以上都是单极系统的接线方式答案：C。
单极系统的接线方式有单极大地回线方式和单极金属回线方式两种。
5. 双极系统的接线方式可分为（）A. 双极两端中性点接地接线方式B. 双极一端中性点接地接线方式C. 双极金属中线接线方式D. 以上都是答案：D。
双极系统的接线方式可分为双极两端中性点接地接线方式、双极一端中性点接地接线方式和双极金属中线接线方式三种。
6. 背靠背直流系统的特点是（）A. 输电线路长度较长B. 输电线路长度为零C. 主要用于远距离输电D. 不需要换流站答案：B。
背靠背直流系统是输电线路长度为零的两端直流输电系统。
7. 换流器的主要作用是（）A. 将交流电转换为直流电B. 将直流电转换为交流电C. 升高或降低电压D. 调节输电功率答案：A（对于整流器）和B（对于逆变器）。
换流器包括整流器和逆变器，整流器将交流电转换为直流电，逆变器将直流电转换为交流电。
8. 6 脉动换流器在交流侧产生的特征谐波次数为（）A. 6k±1 次B. 6k 次C. 12k±1 次D. 12k 次答案：A。
直流输电——精选推荐
直流输电第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。
直流输电基础
五、我国的直流输电工程
一、研究阶段 • 1963年 中国电科院 闸流管6脉动物理模拟 1kV, 5A • 1974年 西高所 BTB 6脉动晶闸管换流站 8.5kV, 200A, 1.7MW • 1977年 杨树浦电厂 － 九龙变 23kV旧 AC电缆改6脉动直流输电试验工程 31kV, 150A, 4.65MW, 8.6km 二、工程阶段 自１９８７年舟山直流工程开始
直流输电与交流输电的建设费用比较
二、直流输电的特点2
• 缺点 1.直流输电换流站比交流变电站的设备多、结构复杂、 造价高、损耗大、运行费用高、对运行人员要求高。 2.换流器对交流侧来说，除了是一个负荷（整流站）或 电源（逆变站）以外，它还是一个谐波电流源。对直流侧 来说是一个谐波电压源。 3.晶闸管换流器在进行换流时要消耗大量的无功，需装 设大量无功补偿设备。(约占治理输送功率的40~60%) 4.直流利用大地（或海水）为回路而带来一些技术问题。 （地下金属物电腐蚀、中性点接地变压器直流偏磁饱和、 对通信、罗盘干扰）。通过技术手段可以解决。 5、直流断路器由于没有电流过零点可以利用，灭弧问题 难特点1
直流输电的发展与换流技术的发展，特 别是大功率电力电子技术的发展有着密切 的关系。目前我国在运的和正在建设的直 流输电工程均是采用普通晶闸管换流阀进 行换流，因此，直流输电的优缺点均在此 基础上讨论。
优点：
1）与相同输送功率的交流线路相比，钢芯铝线省1/3，钢材省1/2 – 1/3， 线路造价约为AC的2/3，需要的线路走廊还窄。 2）DC电缆输电：输送容量大，造价低，损耗小，不易老化，寿命长， 输送距离不受限制。 3） 无同步稳定性问题（交流 P=E1E2sin/X12）,有利于长距离大容量送 电。 4） 可异步运行。 5） Pd、换流器吸收的Q均可快速控制，可用以改善所连AC系统运行特 性。 6） 可分期投资建设。 7） 电网管理方便。 8） 可隔离故障，有利于避免大面积停电。
直流输电基础课件
03
直流输电的工作原理
电压源换流器工作原理
电压源换流器是一种基于电压控制的换流器，其工作原理是通过调节电压的幅值和 相位，实现直流电的逆变和整流。
电压源换流器采用全控型电力电子器件，如IGBT、IGCT等，通过脉宽调制（PWM） 技术实现对电压和频率的精确控制。
电压源换流器具有高效率、低谐波、快速响应等优点，因此在高压直流输电 （HVDC）和柔性直流输电（VSC-HVDC）等领域得到广泛应用。
02
直流输电系统的组成
电源
01
02
03
电源的作用
为直流输电系统提供电能， 是整个系统的动力来源。
电源类型
包括化石能源、核能、可 再生能源等，根据不同的 需求和环境条件选择合适 的电源。
电源接入
通过换流站将电源接入直 流输电系统，实现电能的 汇集和分配。
换流站
换流站的作用
实现交流电与直流电之间 的转换，是直流输电系统 的核心组成部分。
景。
直流输电的应用场景
大容量远距离输电
直流输电适合于大容量、远距离 的输电需求，例如国家之间的电 网互联、长距离海底电缆输电等。
城市电缆输电
在城市区域内，由于建筑物密集， 采用交流输电难以实现，而直流输 电可以更好地适应城市环境，例如 城市地铁、隧道照明等。
特殊环境输电
在特殊环境下，如矿井、石油平台 等，直流输电可以更好地适应环境 要求，提高输电效率和稳定性。
直流输电的特点
高效稳定
直流输电的电压稳定，没有频 率和相位的变化，因此传输效
率较高，稳定性较好。
损耗较小
由于直流输电的电流在传输过 程中不会产生交流阻抗，因此 损耗较小，传输效率较高。
直流输电重点
1.高压直流输电由将交流电变换为直流电的整流器，高压直流输电线路，将直流电变换为交流电的逆变器组成。
2.高压直流输电的分类：长距离直流输电，背靠背直流输电方式，交、直流并联输电方式，交、直流叠加输电方式，三级直流输电方式。
3.直流系统的构成：直流单极输电（大地或海水回流方式，导体回流方式）；直流双极输电（中性点两端接地方式、中性点单端接地方式、中性线方式）；直流多回线输电（线路并联多回输电方式、换流器并联的多回线输电方式）；多端直流输电（并联多端直流输电方式、串联多端直流输电方式）。
4.高压直流输电的优点：<1>经济性、直流输电线路的造价和运行费用比交流输电低，而换流站的造价和运行费用均比交流变电所的高，所以对同样输电容量，输送距离越远，直流的经济性能越好！<2>互联性、相比交流输电，直流输电不存在功角稳定问题，可在设备容量及受端交流系统容量允许的范围内，大容量输电！<3>控制性、直流输电具有潮流快速可控的特点，可用于所连交流系统的稳定与频率控制！缺点：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、可靠性比较差。
换流器在工作过程中会产生大量谐波，处理不当而流入交流系统的谐波会对交流电网的运行造成一系列问题，同时还有无功功率的影响！5.等价距离：通常规定，当直流输电线路和换流站的造价与交流线路和交流变电所的造价相等时的输电距离称为等价距离。
6.高压直流输电的主要适用场合：海底电缆输电，长距离架空线输电，BTB方式，短路容量对策。
7.换流器的作用：换流器不仅具有整流和逆变的功能，而且对整流器还有开关的功能。
通过对整流器实施快速控制，实现高压直流输电系统的起动和停运。
在交、直流系统故障以及故障后的恢复过程中，对整流器的快速控制可有效的保护直流输电系统，同时也是交流电网安全和稳定运行的重要保障。
8.换流阀组件电路图中各个部件的作用（书26页图2-5），静态均压电阻R：作用是克服各个晶闸管器件的分散性，使断态下各个晶闸管器件的电压尽可能一致。
直流输电课件
随着技术的不断进步，人们开始研究超高压直流输电技术，以进一步提高电力 传输的效率和安全性。
超高压直流输电技术的应用
超高压直流输电技术在跨洲、跨国电力传输以及海上风电并网等领域具有广阔 的应用前景。通过采用先进的绝缘材料、控制技术和设备，超高压直流输电技 术的传输容量、稳定性和经济效益将得到进一步提升。
换流器类型
包括整流器和逆变器，分 别用于将交流电转换为直 流电和将直流电转换为交 流电。
换流器控制
对换流器进行控制，确保 其输出稳定的直流电能。
输电线路
线路类型
线路保护
包括架空线路和地下电缆，根据输电 距离和地形选择合适的线路类型。
对输电线路进行保护，防止其受到自 然灾害和人为破坏的影响。
线路设计
互联。
直流输电的应用场景
大规模风电和太阳能发电基地的并网输送
01
直流输电可以用于大规模可再生能源基地的并网输送，实现清
洁能源的优化配置和利用。
城市和工业园区的供电
02
直流输电可以用于城市和工业园区的供电，提高供电可靠性和
稳定性。
跨区域大电网互联
03
直流输电可以用于实现跨区域大电网互联，提高电网的稳定性
和可靠性。
02
直流输电系统的组成
电源010203电源类型包括化石燃料发电、核能 发电、可再生能源发电等。
电源接入
电源通过换流站接入直流 输电系统，实现电能转换 和传输。
电源控制
对电源进行控制，确保其 输出稳定的直流电能。
换流器
工作原理
换流器通过控制半导体开 关的通断，实现交流电与 直流电之间的转换。
政策和市场环境
政府政策和市场环境对直流输电技术的发展和应用具有重要影响， 需要加强政策支持和市场推广。
高压直流输电复习大纲
高压直流输电复习第一章绪论§1.1 高压直流输电的构成一、高压直流输电的概念高压直流输主要由三部分构成：1.将交流电变换为直流电的整流器，2.高压直流输电线路，3.将直流电变换为交流电的逆变器。
二、高压直流输电的分类1.按不同的换相方式分类：可分为电网换相和器件换相。
2.按不同端子数目分: 可分为两端直流输电和多端直流输电。
3.按交直流连接关系可分为不同的连接方式。
如：交直流并联送电方式（图1-3）；交直流叠加送电等方式(图1-4)。
（一）两端输电系统：典型接线两端直流输电系统又可分为单极系统、双极系统和背靠背直流系统。
1.单极系统：(1)单极大地回线方式：(2)单极金属回线方式：2. 双极系统：（1）双极两端中性点接地方式：（2）双极一端中性点接地方式：（3）双极金属中线方式：3. 背靠背直流系统（二）多端直流输电系统1. 并联多端直流输电方式：2. 串联多端直流输电方式：（三）直流多回线输电：图1-12图1-13熟悉以上各种接线方式的接线图、各自的特点及应用场合。
§1-2 高压直流输电的特点及适用场合一、直流输电的特点：1.优点：(1). （经济性）输送容量大，造价低，损耗小。
(2). （互联性）直流输电不存在交流输电的稳定问题。
(3). （BTB）可实现电力系统之间的非同步联网(4). 具有潮流快速可控的特点。
2.缺点：（1）直流输电换流站比交流变电所的设备多，结构复杂，造价高、损耗大、运行费用高、可靠性也较差。
（2）. 换流器的变流，使得交流侧和直流侧，存在谐波。
（3）．晶闸管换流器在进行换流时需消耗大量无功（约占直流输送功率的40%~60%）每个换流站均需装设无功补偿装置。
（4）. 直流输电利用大地或海水为回路而带来一系列技术问题，如地极附近直流电流对金属构件，管道、电缆等埋设物的电腐蚀问题，对中性点接地的变压器的磁饱和问题，对通信系统及航海磁性罗盘盘的干扰。
（5）. 直流断路器由于没有过零点，灭弧问题难以解决，给制造带来困难。
直流输电系统概述培训课件
设备研制与试验
针对混合多端直流输电系统的特 殊需求，开展相关设备的研制和 试验工作。包括高性能换流阀、 大容量直流断路器、高精度测量 装置等关键设备的研发和应用。
CHAPTER 06
总结回顾与课程安排建议
本次课程重点内容回顾
直流输电系统基本概念和原理
直流输电系统主要设备
介绍了直流输电系统的定义、构成、工作 原理以及应用领域。
混合多端直流输电系统研究热点
混合多端直流输电系 统
混合多端直流输电系统结合了传 统直流输电和柔性直流输电技术 的优点，具有更高的灵活性和适 应性。该系统能够实现多种电源 和负荷之间的灵活互联，提高电 网的供电可靠性和经济性。
控制与保护策略
混合多端直流输电系统的控制与 保护策略是研究的重点之一。通 过优化控制算法、完善保护机制 等措施，确保系统的稳定运行和 故障的快速切除。
通过硬件电路和软件算法相结合的方式，实现对控制保护 策略的执行和监测。同时，采用先进的通信技术和自动化 设备，提高系统的智能化水平和运行效率。
CHAPTER 03
直流输电系统运行特性分析
稳态运行特性
直流电压和电流的稳定性
系统损耗与效率
在稳态运行下，直流输电系统的电压 和电流应保持稳定，波动范围小，以 确保系统的正常运行和电能质量。
故障诊断方法
针对不同类型的故障，应采取相应的故障诊断方法，如基于信号处理的故障诊断、基于知 识库的故障诊断等。
处理措施
一旦诊断出故障，应立即采取相应的处理措施，如隔离故障部分、启用备用设备等，以确 保系统的安全稳定运行。同时，应对故障进行深入分析，找出故障原因并采取措施防止类 似故障再次发生。
CHAPTER 04
直流输电系统概述培 训课件
《直流电路》 知识清单
《直流电路》知识清单一、直流电路的基本概念1、电流电流是指电荷在导体中的定向移动。
我们用符号 I 表示电流，其单位是安培（A）。
电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。
形象地说，就好比水管中流动的水，水流的大小就类似于电流的大小。
2、电压电压也称为电势差或电位差，是衡量电场力对电荷做功能力的物理量。
用符号U 表示，单位是伏特（V）。
可以想象成水压，水压越大，水流动的动力就越强，同理，电压越大，电流流动的动力也就越大。
3、电阻电阻是导体对电流的阻碍作用。
用符号R 表示，单位是欧姆（Ω）。
不同的导体，电阻大小不同，就像不同粗细的水管对水流的阻碍不同一样。
4、电功率电功率表示电流做功的快慢。
用符号 P 表示，单位是瓦特（W）。
电功率越大，电流做功就越快，消耗的电能也就越多。
二、直流电路中的基本元件1、电源电源是提供电能的装置，能够将其他形式的能转化为电能。
常见的电源有电池、发电机等。
电源有直流电源和交流电源之分，在直流电路中，我们使用的是直流电源。
2、电阻器电阻器是一种限制电流的元件，其电阻值通常是固定的。
电阻器在电路中可以起到分压、限流等作用。
3、电容器电容器是能够储存电荷的元件。
它在电路中可以起到滤波、耦合等作用。
4、电感器电感器能够储存磁场能量，对电流的变化有一定的阻碍作用。
三、直流电路的基本定律1、欧姆定律这是直流电路中最基本的定律之一。
它表明在一段导体中，通过的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。
即 I ＝ U ／ R 。
2、基尔霍夫定律基尔霍夫定律包括电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。
基尔霍夫电流定律指出，在任何一个节点上，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。
基尔霍夫电压定律表明，在任何一个闭合回路中，各段电压的代数和等于零。
四、直流电路的分析方法1、等效电路法通过将复杂的电路简化为等效的简单电路，从而便于分析计算。
2、支路电流法以支路电流为未知量，依据基尔霍夫定律列出方程组，求解各支路电流。
直流输电
第五章 直流输电
直流输电
一、直流输电概述 二、直流输电的优缺点 三、直流输电的发展前景
一、直流输电概述
人们对电力的应用以及电力科学的发展都是首先从直流电开 始的。 第一条远距离大功率输送电力就是直流电；1882年德国米斯 巴赫煤矿直流发电机以1500~2000伏电压经57公里送到慕尼黑举 办的国际展览会上。 当时采用直流发电机串联成高压直流电源，串联运行方式较复杂， 可靠性差；电压换向困难，而阻碍了直流输电的进一步发展。 十九世纪八、九十年代人们掌握了多相交流电路原理，交流发电 机、变压器、感应电动机相继出现，交流电因经济、安全、可靠 几乎完全代替了直流电。
三、直流输电的发展前景
直流输电技术可以提高电力系统的经济指标、技术性能、 运行可靠性和调度的灵活性。 • 随着直流输电技术的日益成熟，输电设备（主要是换流器）价格 的下降，可用率的提高，电力系统中必将更多的应用。 许多科技领域的新能源发电，如磁流体发电（MHD）、电气体 发电（EFD）、燃料电池和太阳能电池等产生的都是直流电，直 流输送、逆变器变换后进入交流电网。
太阳能的利用
1. 太阳能热利用 2. 太阳能热动力发电 3. 太阳能光发电 4. 太阳能光利用光导管取光技术 5. 利用太阳能规模制氢
1.太阳能热利用 1.太阳能热利用
太阳能采暖
1.太阳能热利用 1.太阳能热利用
• 1. 太阳能提供建筑用热（低温热源60℃以下有商业价值） 太阳能提供建筑用热（低温热源 ℃以下有商业价值） • 2．太阳能提供建筑光源（传统光源，通过窗户。新的方 ．太阳能提供建筑光源（传统光源，通过窗户。 法） • 3. 太阳能提供建筑用冷（以热制冷，研究中） 太阳能提供建筑用冷（以热制冷，研究中） • 4．太阳能提供建筑用电（以热产电和光电池，研究中） ．太阳能提供建筑用电（以热产电和光电池，研究中） • 5. 太阳能通风和调湿（研究中） 太阳能通风和调湿（研究中）
直流输电原理1
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直流输电的未来展望：随着新能源技术的发 展和智能电网的推进，直流输电在未来有望 发挥更加重要的作用，为可再生能源的接入 和分布式能源的发展提供支持。
直流输电的技术创新
柔性直流输电技术：具有更高的可控性和稳定性，适用于可再生能源并网和城市供电等场景。
直流电缆技术：随着新材料和技术的不断发展，直流电缆的传输距离和容量不断提升，为直流 输电的推广提供了基础保障。
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跨国输电：直流输电能够更好地 满足长距离、大容量输电的需求， 促进跨国电力贸易
智能电网：直流输电在智能电网 建设中具有重要作用，能够实现 电网的灵活可控和高效运行
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工作原理：直流输电线路通过改变送电 线的电流方向来实现电力输送的启停和 方向的改变，不需要进行相位调节和无 功补偿。
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特点：直流输电线路具有输送容量大、 输送距离长、不受交流系统短路容量的 限制等优点，适合用于海底电缆、跨洲 际电力传输等场合。
发展趋势：随着电力电子技术和控制技 术的发展，直流输电线路的电压等级和 输送容量不断提高，未来将广泛应用于 全球能源互联网、智能电网等领域。
控制系统
定义：对直流输电系统的运行进行控制和调节的装置或系统 作用：确保直流输电系统的稳定运行，实现电能的高效传输 组成：控制器、执行器、传感器等 控制策略：基于电力电子技术和自动控制原理，实现对直流输电系统的智能控制
05
直流输电的优缺点
直流输电的优点
损耗小：直流输电的能量 损耗较小，特别是远距离 输电时，可以减少能量损 失。
换流站
定义：将交流电转换为直流电的电力设施 组成：整流器、逆变器、滤波器和控制系统 功能：实现交流电与直流电之间的转换 重要性：在直流输电系统中起到关键作用，保障系统的正常运行
高压直流输电技术的基础知识
高压直流输电技术的基础知识[1]倪以信,陈寿孙,张宝霖. 动态电力系统的理论与分析. [M]. 清华大学出版社,北京,2002年.106-117. [2]卢强,梅生伟,孙元章. 电力系统非线性控制[M]. 清华大学出版社,北京,2008年.240-245.[3]孙元章,焦晓红,申铁龙. 电力系统非线性鲁棒控制[M]. 清华大学出版社,北京,2007年.222-230. [4]梅生伟,申铁龙,刘康志.现代鲁棒控制理论与应用[M].清华大学出版社,北京,2003年. [5]张秀华,张庆灵.非线性微分代数系统的控制理论与应用[M].科学出版社,北京,2007年.高压直流输电系统数学模型直流输电是指送端系统的正弦交流电在送端换流站升压整流后通过直流线路传输到受端换流站，受端换流站将直流逆变成正弦工频交流后降压和受端系统相连[1]。
参考文献：[1]陈慈萱. 电气工程基础（下册）. 中国电力出版社. 北京，2004:312.高压直流输电近年来在世界各地迅速发展，尤其是大功率电力电子器件的可靠性增加，价格降低，光触发电力电子器件的研制成功等等，为直流输电的发展提供了可靠的基础。
由于直流输电系统具有调节迅速、传输功率大及快速改变电力系统有功潮流分布等优越性，因此它特别适用于跨海峡的电缆送电系统、不同频率的电网并列运行、大容量远距离输电、大区域电力系统之间的联网以及非工频发电站（如某些风力、抽水储能电站等）与系统间的联网等。
避雷器图1 两端直流输电系统的基本构成直流输电线路主要由换流变压器、换流器（整流器与逆变器）、直流输电线路、平坡电抗器及交流侧与直流侧滤波器所组成。
它的基本构成如图1所示。
图1中主要设备及功能如下：（1）换流变压器，把交流系统电压变为换流器所需的交流电压。
（2）换流器，交流变直流或直流变交流的变流设备。
（3）交流滤波器，交流侧滤波用，一般单桥时为61n ±次谐波；双桥时为121n ±次谐波（1,2,n =）。
直流输电基础知识
直流输电系统类型和工作机理
二、工作机理： 换流器由一个或多个三相换流桥串联构成。 换流器可以将交流功率做为整流器变换为直流功率，亦可以 将直流功率通过做为逆变器的换流器变换为交流功率。 整流器和逆变器统称为换流器，它只不过是不同的运行 状态。 换流站的功能是实现交流电力和直流电力的变换，是直流输 电系统中的主要环节。 三、换流站：换流站主要由阀厅、控制楼、开关场、换流变 压器、平波电抗器、交流滤波器组、直流滤波器组、无 功补偿设备、接地极以及其他辅助设备和设施组成。
直流输电与交流输电的比较
经济方面比较
直流输需3根导线，在同样截面和绝缘水平 条件，2根导线的直流线路所能输送的功率和3根导线的交流线路 所能输送的功率几乎是相等的。也就是说，直流架空线路与交流 架空线路相比，直流线路只需2根导线，有色金属和绝缘子、金 具都比交流线路节省约1/3；而且还减轻了杆塔的自重，可节约钢 材；由于只有2根导线，还可减少线路走廊的宽度和占地面积。 所以直流输电线路的单位长度造价比交流线路有较大的幅度的降 低。一些统计资料表明；在输送相同功率和距离的条件下，直流 架空线路的投资一般为交流架空线路投资的60%～70%。
直流输电线路
三、直流输电接地电极： 直流输电系统为实现换流站中性点与陆地或海水的直流电流 回流电路间的连接，在每一端换流站及与其有适当的距 离设置接地装置和设施。它一般由接地电极引线、接地 电极馈电电缆和电极接地体三部分组成。接地电极要按 实际可能通过的直流电流设计，其埋设地点通常要求离 换流站8～50公里，以避免换流站的接地网受到电解腐蚀 和引起变压器直流偏磁而导致的磁饱和。
直流输电系统类型和工作机理
一、直流输电系统类型
（一）两端直流输电系统（P156～P158） 两端直流输电系统的构成主要可分为单极、双极和无直流线 路的背靠背换流站三类。 1、在单极系统中，一般采用正极接地，这种直流输电系统 只有一个负极，所以称为单极系统。 2、双极系统的构成方式可分为两端中性点接地方式、一端 中性点接地方式和中性线方式三种。 3、非同步联络站：实际是无直流线路的直流系统，即可联 络两个额定频率相同而实际运行频率不同的系统，也可 联络两个额定频率不同的交流电力系统。它的构成方式 可分为并联型与串联型两种。
直流输电线路基本常识
直流输电线路基本常识作者：直流筹备组-生产技术处发布时间： 2009 - 11 - 30【浏览次数: 106 次】【大中小】【打印】【关闭】问：直流输电线路有哪些基本类型？答：就其基本结构而言，直流输电线路可分为架空线路、电缆线路以及架空——电缆混合线路三种类型。
直流架空线路因其结构简单、线路造价低、走廊利用率高、运行损耗小、维护便利以及满足大容量、长距离输电要求的特点，在电网建设中得到越来越多运用。
因此直流输电线路通常采用直流架空线路，只有在架空线线路受到限制的场合才考虑采用电缆线路。
问：建设特高压直流输电线路需要研究哪些关键技术问题？答：直流架空线路与交流架空线路相比，在机械结构的设计和计算方面，并没有显著差别。
但在电气方面，则具有许多不同的特点，需要进行专门研究。
对于特高压直流输电线路的建设，尤其需要重视以下三个方面的研究：1. 电晕效应。
直流输电线路在正常运行情况下允许导线发生一定程度的电晕放电，由此将会产生电晕损失、电场效应、无线电干扰和可听噪声等，导致直流输电的运行损耗和环境影响。
特高压工程由于电压高，如果设计不当，其电晕效应可能会比超高压工程的更大。
通过对特高压直流电晕特性的研究，合理选择导线型式和绝缘子串、金具组装型式，降低电晕效应，减少运行损耗和对环境的影响。
2. 绝缘配合。
直流输电工程的绝缘配合对工程的投资和运行水平有极大影响。
由于直流输电的“静电吸尘效应”，绝缘子的积污和污闪特性与交流的有很大不同，由此引起的污秽放电比交流的更为严重，合理选择直流线路的绝缘配合对于提高运行水平非常重要。
由于特高压直流输电在世界上尚属首例，国内外现有的试验数据和研究成果十分有限，因此有必要对特高压直流输电的绝缘配合问题进行深入的研究。
3. 电磁环境影响。
采用特高压直流输电，对于实现更大范围的资源优化配置，提高输电走廊的利用率和保护环境，无疑具有十分重要的意义。
但与超高压工程相比，特高压直流输电工程具有电压高、导线大、铁塔高、单回线路走廊宽等特点，其电磁环境与±500千伏直流线路的有一定差别，由此带来的环境影响必然受到社会各界的关注。
直流输电基本原理
等值换相电阻 从电源到阀桥之间的每
等值电抗 直流电流
单桥逆变器
逆变器
逆变器的直流电压（ μ > 0 ）
逆变电压
V1
V5V1
c4
C
V5
A
P1
a 经过计算
Ud
(1.35•U •cos
3
L Id )
逆变器的阀电压与阀电流
单桥逆变器阀电流波形
2
p5 p6 p1. p2 p3 P4 p5 p6 p1 p2 p3 p4
换流桥交流侧电流有效值 I=( 6/)*Id = 0.78Id
换流桥交流侧基波电流有效值 I1=( 6/)*Id*k1
• 交流电压和直流电压
k1 = f(a,)
Vd = [3*2/(2)]*E*[cosa+cos(a +)] • 换流器视在功率
W = 3*E*I
• 换流器总功率因数
cos = [cos a + cos (a+)]/2
• 例：天广、贵广
小结 基本控制配合3
• 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变阀侧空载电压 Udi0不变。
• 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换流变阀侧空载电压 Udi0不变。
• 例：葛南
交流量和直流量的近似关系
• 交流电流和直流电流
c6b
1ab a2c b3c
b4a
5ca
c6b
0.5
0a a a
2
3
0.5
120
4
1806ຫໍສະໝຸດ 81012
u
t
u-
直流输电知识讲座
三、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---绝缘栅双极晶体管（IGBT）首先在 工业驱动装置上得到广泛应用。1997年3月世界上第一个采用IGBT组成电压源换流器 的直流输电工业性试验工程在瑞典中部投入运行，其输送功率3MW、10kV，输送距离 为10km，这种被称为轻型直流输电的工程在小型直流输电中具有较好的竞争力。到 2000年，在瑞典、澳大利亚、爱沙尼亚和芬兰等地已有5个轻型直流输电工程投入运 行。由于IGBT单个元件功率小、损耗大，不利于大型直流输电工程采用。近期研制成 功的集成门极换相晶闸管（IGCT）和大功率碳化硅元件，在直流输电工程中有很好的 应用前景。这类元件的电压高、同流能力大、损耗低、体积小、可靠性高，并且它还 具有自关断能力。因此，这些新型的半导体换流器件将会取代普通晶闸管，并将有力 地推动直流输电的技术发展。
直流输电在中国
中国自1987年舟山直流输电工程投入运行，到2004年已有6项直流输 电工程相继投入运行，其中，包括葛洲坝-南桥、天生桥-广州、三峡-常州、 三峡-广东等大型直流输电工程以及舟山、嵊泗海底电缆及架空线混合的小 型直流输电工程。目前三峡-广东、贵州-广东直流输电工程也已建成；实现 华中-西北两大电网非同期联网的河南灵宝背靠背已建成投运，其主要参数 为360MW、120kV、3000A；华北-东北两大电网联网的辽宁高岭背靠背直 流输电工程已建成投运。2005年以来，国家电网公司为落实国家“西部大 开发”战略，实现国家电网西电东送总体规划目标，促进资源优化配置，着 手建设向家坝-上海±800kV特高压直流示范工程，计划2010年建成；锦屏苏南、溪洛渡-浙西±800kV特高压直流输电工程也在建设阶段。宁夏-山东 ±660kV高压直流输电工程也已在2008年开工建设，葛洲坝-上海直流输电 工程输电线路综合改造工程于2008年12月30日正式开工。
第二节直流输电系统的结构
• 另外，在并联方式中当某一换流站发生故障需退 出工作时，需要用直流断路器来断开故障的换流 站。在目前高电压、大功率直流断路器尚未发展 到实用阶段的情况下，只能借助于控制系统的调 节装置与高速自动隔离开关两者的配合操作来实 现。也就是在事故时，将整流站变为逆变站运行， 从而使直流电压和电流均很快降到零，然后用高 速自动隔离开关将故障的换流站断开，最后对健 全部分进行自动再起动，使直流系统在新的工作 点恢复工作。
• 当一极故障时，另一极可正常并过负荷运行，可 减小送电损失。
• 双极对称运行时，一端接地极系统故障，可将故 障端换流器的中性点自动转换到换流站内的接地 网临时接地，并同时断开故障的接地极，以便进 行检查和检修。
• 当一极设备故障或检修停运时，可转换成单极大 地回线方式、单极金属回线方式或单极双导线并 联大地回线方式运行。
• 当某一段直流线路发生瞬时故障时，需要 将整个系统的直流电压降到零，待故障消 除后，直流系统可自动再起动。
• 当一段直流线路发生永久性故障时，则整 个多端系统需要停运。
并联方式的特点
• 各换流站在同一个直流电压下运行，换流站之 间的有功调节和分配主要是靠改变换流站的直 流电流来实现。由于并联方式在运行中保持直 流电压不变，负荷的减小是用降低直流电流来 实现，因此其系统损耗小，运行经济性也好。
• 由于采用三根导线组成输电系统，其线路结构较复杂，线 路造价较高。通常是当不允许地中流过直流电流或接地极 极址很难选择时才采用。例如，英国伦敦的金斯诺斯地下 电缆直流工程、日本纪伊直流工程以及加拿大--美国的魁北 克--新英格兰多端直流工程的一部分是采用这种系统构成方 式。
• 高压直流输电的主要形式
第二节 直流输电系统的结构
直流输电系统由整流站、直流线路和逆变站三部分组成。
直流输电的基本原理参考资料
整流站和逆变站的电压偏差计算方法不同，整流站为 参考值减去实际值，而逆变站为实际值减去参考值。 所以对于整流站，控制规律与电流控制相似，而对于 逆变站，当ε>0，将增大PI控制器输出试图使触发角减 小以减小电压，当ε<0将减小PI控制器输出试图使触发 角增大而增大电压。
在整流站，直流电压控制主要用于通过增大触发角来 限制直流不过电压，一般还要增加一个电压裕度以保 证在正常情况下不起作用。
• 若电流裕度太大，发生控制方式转变时， 传输功率减少很多；若电流裕度太少，则
可能运行中的微小波动致使两段电流调节 器都参与控制，造成运行不稳定。
• 正常运行时，通常以整流侧定直流电流， 逆变侧定关断角（或定直流电压）运行。
• 当整流侧交流电压降低或逆变侧交流电压 升高很多时，此时整流侧进入定最小触发 角控制，逆变器则自动转为控制直流电流， 其整定值比整流器的低0.1pu 。
• 控制的目的是不是为了抑制其扰动？
直流输电的基本原理
直流输电的构成
• 直流输电系统的构成主要是整流站、逆变 站和直流输电线路三部分。对于可进行功 率反送的直流输电工程，其换流站既可以 作为整流站运行，又可以作为逆变站运行。
换流站
• 功能：实现ac-dc或者dc-ac的变换，前者称 为整流，后者称为逆变。
• 结线方式是多种多样的，其中三相桥式 结 线最为常用，由6个桥臂组成，每一个桥臂 由数十个至数百个串联的晶闸管元件组成。
• 直流输电系统的其他控制功能都是在此基 础上增设的。
当交流系统发生小扰动时，整流站、 逆变站控制系统如何动作？
• 当交流侧系统发生小扰动时，整流站不会 改变其定电流控制，只是电压会有小的波 动；
• 逆变站也不会改变其定β角控制的特性，只 是特性线会上下移动。
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直流输电的基本概念
直流输电的基本概念
直流输电的基本概念
直流输电的发展和应用
一、直流输电的发展
直流输电的早期发展大致可分为早期阶段（1930年以前的时 期）、研究阶段（1930～1950年）、重新兴起阶段（ 1954 ～1970年）和迅速发展阶段（1970年以后的时期） 4个时期。
直流输电的发展和应用
直流输电系统类型和工作机理
二、工作机理： 换流器由一个或多个三相换流桥串联构成。 换流器可以将交流功率做为整流器变换为直流功率，亦可以 将直流功率通过做为逆变器的换流器变换为交流功率。 整流器和逆变器统称为换流器，它只不过是不同的运行 状态。 换流站的功能是实现交流电力和直流电力的变换，是直流输 电系统中的主要环节。 三、换流站：换流站主要由阀厅、控制楼、开关场、换流变 压器、平波电抗器、交流滤波器组、直流滤波器组、无 功补偿设备、接地极以及其他辅助设备和设施组成。
内容
直流输电的基本概念 直流输电的应用 直流输电与交流输电的比较
直流输电的基本概念
直流输电的基本概念（系统构成）
直流输电系统一次电路主要由整流站、直流线路和逆变站3 部分组成，其示意图如下所示。
直流输电的基本概念
图中交流电力系统Ⅰ和Ⅱ用直流电系统也可以是同步发电 机，图中已设定交流电力系统为Ⅰ为送电端，Ⅱ为受电端。 这个直流输电系统是这样工作的：由交流系统Ⅰ送出交流 功率给整流站的交流母线，经换流变压器1，送到整流器，把 交流功率变换成直流功率，然后由直流线路把直流功率输送给 逆变站内的逆变器，逆变器将直流功率变换成交流功率，再经 换流变压器，把交流功率送入受电端的交流电力系统Ⅱ。
直流输电线路
一、直流架空线路： 直流架空线路是用架空线输送电能的直流线路。它由架设在 空气中的导线、地线、线路绝缘子、杆塔、金具以及它 们所形成的空气间隙和杆塔接地装置等部分组成。按构 成方式的不同，直流架空线路可分为 ⑴单极线路；（+） ⑵同极线路；（+、+） ⑶双极线路。（+、-） 二、直流电缆线路：一般用于不能或不宜采用直流架空线路 的场合。
2）用直流输电联网，便于分区调度管理，用利于故障时交 流系统间的快速紧急支援和限制事故扩大。可不因联网后 扩大的容量而调换遮断容量更大的交流断路器。
3）直流输电控制系统响应速、调节精确、操作方便、能实 现多目标控制。能按设定值实现定电流、定功率和频率调 节，能抑制直流线路故障电流，实行健全系统对故障系统 的紧急支援；也能实现振荡阻尼和次同步振荡的抑制。
直流输电与交流输电的比较
经济方面比较
直流输电一般采用双极中性点接地方式，因此直流线路仅需2 根导线，而三相交流线路则需3根导线，在同样截面和绝缘水平 条件，2根导线的直流线路所能输送的功率和3根导线的交流线路 所能输送的功率几乎是相等的。也就是说，直流架空线路与交流 架空线路相比，直流线路只需2根导线，有色金属和绝缘子、金 具都比交流线路节省约1/3；而且还减轻了杆塔的自重，可节约钢 材；由于只有2根导线，还可减少线路走廊的宽度和占地面积。 所以直流输电线路的单位长度造价比交流线路有较大的幅度的降 低。一些统计资料表明；在输送相同功率和距离的条件下，直流 架空线路的投资一般为交流架空线路投资的60%～70%。
直流输电系统类型和工作机理
一、直流输电系统类型
（一）两端直流输电系统（P156～P158） 两端直流输电系统的构成主要可分为单极、双极和无直流线 路的背靠背换流站三类。 1、在单极系统中，一般采用正极接地，这种直流输电系统 只有一个负极，所以称为单极系统。 2、双极系统的构成方式可分为两端中性点接地方式、一端 中性点接地方式和中性线方式三种。 3、非同步联络站：实际是无直流线路的直流系统，即可联 络两个额定频率相同而实际运行频率不同的系统，也可 联络两个额定频率不同的交流电力系统。它的构成方式 可分为并联型与串联型两种。
直流输电与交流输电的比较
4）直流输电线路沿线电夺分布平衡，没有电容电流，不需 并联电抗补偿。 5）两端直流输电便于分极分期建设及增容护建，有利于及 早发挥效益。
直流输电与交流输电的比较
直流输电的缺点
1）换流器在工作时需要消耗较多的无功功率。 2）可控硅元件的过载能力较低。 3 ）直流输电以大地或海水作回流电路时，对沿途地面地 下或海水的金属设施，如金属构件、金属管道、电缆等造 成腐蚀。同时还会对通信和航海带来干扰。
直流输电的发展和应用
5、向用电密集的大城市供电 大城市人口稠密、电力负荷集中，随着城市 现代化建设的发展，向城市供电的走廊越来越拥 挤。此外，环境保护的要求也日趋严格，进入城 市的供电线路发展趋向要求采用高电压、地下输 入方式。在供电距离达到一定长度时，用高压直 流电缆向城市供电更为经济，同时直流输电方式 还可以作为限制城市供电网短路电流增大的措施 。
直流输电与交流输电的比较
技术方面比较
直流输电的优点
1）直流输电不存在两端交流系统之间同步运行稳定性问题 。其输送容量和距离不受同步运行稳定性的限制，利用远 距离大容量送电，用直流联网可以避免电磁环网而引起线 损增大，并可避免某些线路因此而引起的电流越限，以至
于影响安全运行。
直流输电与交流输电的比较
直流输电的发展和应用
3、交流电力系统之间的非同步连络
直流输电在这方面的应用得到很大发展。利用直 流输电可实现国内区网或国际间的非同步互联，把 大系统分隔几个既可获得联网效益又可相对独立法 的交流系统，避免总容量过大的交流电力系统所带 来的问题。
直流输电的发展和应用
4、交流电力系统互联或配电网增容时，作为限制短路 电流的措施 两个交流系统如用交流线路互联，除了可能 出现上述同步运行稳定性问题所带来的问题。其 中较为突出的问题是必须更换一批遮断容量不足 的断路器，或是增设一定数量的限流装置。如果 用直流输电线路实现联网分割的目的，由于它的 控制系统具用调节快、控制性能好的特点，可以 有效地限制短路电流，使其基本保持原来水平。
二、直流输电的应用
1、远距离大功率输电 交流输电线路的容许输送功率和距离受两端交流 系统之间同步运行稳定性问题的制约，而直流输电 不存在这样的问题，因此在远距离大功率输电时， 直流输电得到了广泛应用。
直流输电的发展和应用
2、海底电缆送电 输送相同的功率，直流电缆的费用比交流省。此 外，由于交流电缆存在较大电容电流，海底电缆长 度超过40km时，采用直流输电功率是经济上还是技 术上都较为合理。因此，海底电缆送电是直流输电 的主要用途之一。
直流输电线路
三、直流输电接地电极： 直流输电系统为实现换流站中性点与陆地或海水的直流电流 回流电路间的连接，在每一端换流站及与其有适当的距 离设置接地装置和设施。它一般由接地电极引线、接地 电极馈电电缆和电极接地体三部分组成。接地电极要按 实际可能通过的直流电流设计，其埋设地点通常要求离 换流站8～50公里，以避免换流站的接地网受到电解腐蚀 和引起变压器直流偏磁而导致的磁饱和。
4）直流电流不象交流那样有电流波形的零点，因此灭弧比 较困难。到目前为止，直流断路器尚不完善，限制了多端 直流输电系统的发展。