高压直流输电及其发展趋势
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第一章 高压直流输电概论
此后，直流输电的电压、功率和距离分别达到125千 伏，20兆瓦和225公里。但由于当时是采用直流发电机串 联组成高压直流电源，受端电动机也是串联方式运行的。 不但高电压大容量直流电机的换向有困难，而且串联的 运行方式比较复杂，可靠性差，因此直流输电在当时没 有得到进一步的发展。 与此同时，随着生产的发展和电能需求的不断增长， 在十九世纪八十和九十年代，人们逐步掌握了多相交流 电路的原理，创造了交流发电机、变压器和感应电动机。 因为交流电的发电、变压、输送、分配和使用都很方便， 而且经济、安全和可靠。因此，交流电就几乎完全代替 了直流电，并发展成今日规模巨大的电力系统。
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第一章 高压直流输电概论
为什么要采用高压输电呢？这要从输电线 路上损耗的电功率谈起，当电流通过导线时， 就会有一部分电能变为热能而损耗掉了。我国 目前普遍采用的三相三线制交流输电线路上损 耗的电功率为：
P耗 3I R
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第一章 高压直流输电概论
式中的R为每一条输电线的电阻，I为输电线中的电 流。如果要输送的电功率为P，输电线路的线电压为U， 每相负载的功率因数为则输电电流还可表示为
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第一章 高压直流输电概论
尽管如此，世界上有许多科学家和工程技术人员根 据直流输电和交流输电各自的特点，特别是交流远距离 输电会受到同步运行稳定性的限制，预见到继续发展直 流输电的必要性，并陆续地建设了一些试验性工程。其 间曾采用气吹电弧整流器，闸流器和引燃管作为交直流 变换的换流设备。直到高电压大容量的可控汞弧整流器 的研制成功，才为高压直流输电的发展创造了必要的条 件。20世纪50年代以后，电力的需求增长得更快，电力 系统的规模发展得更快，交流输电的局限性在生产实践 中也表现得更为明显，于是直流输电技术又重新为人们 所重视。
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第一章 高压直流输电概论
1.2 为何高压输电？
从发电站发出的电能，一般都要通过输电 线路送到各个用电地方。根据输送电能距离的远 近，采用不同的高电压输电。从我国现在的电力 情况来看，送电距离在200～300KM时采用 220KV的电压输电；在100KM左右时采用 110KV；50KM左右采用35KV；在15KM～ 20KM时采用10KV，有的则用6600V。输电电压 在110KV以上的线路，称为超高压输电线路。在 远距离送电时，我国还有500KV和750KV的超高 压输电线路。
主要内容
第一章 高压直流输电概论 第二章 高压直流输电现状及发展趋势 第三章 高压直流输电在我国的发展及前景
第四章 结束语
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第一章 高压直流输电概论
1.1 直流与交流输电交替历史
人们对电力的应用和认识以及电力科学的发展都 是首先从直流电开始的。19世纪初期发展起来的信号传 输--------电报，虽然传输的电流是很微弱的，但是人们 从此得到启发，并引用于电力传输。法国物理学家德普 勒提出：如果输电电压选择的足够高，即使沿着电报线 路也可能输送较大的功率到较远的距离。他并于1882年， 用装设在米斯巴赫煤矿中的直流发电机，以1500~2000伏 电压，沿着57公里的电报线路，把电力送到在慕里黑举 办的国际展览会，完成了第一次输电试验，也是有史以 来的第一次直流输电试验。
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第一章 高压直流输电概论
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第一章 高压直流输电概论
换流装置Baidu Nhomakorabea换流变压器、换流器、控 制极触发装置、控制保护装置及其它辅助 装置等构成。 直流线路与交流线路一样,由导线、地 线、绝缘子、金具、杆塔、基础和接地装 置等组成。地线、基础、接地装置的设计 与交流一样。
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第 一章 高压直流输电概论
1.5 高压直流输电相对于交流输电的特点
（1）高压直流输电与其相联的两个交流系统的频 率和相位无关。据此可通过直流输电环节连接两独 立交流系统,既能获取减小热备用容量等联网效益, 又可各自保持有功及无功功率平衡等电网管理的独 立性。另外,一电网短路可因直流环节的隔离作用 而不直接株连另一电网,从而避免全系统大面积停 电。故高压直流输电很适于电网间的互联。
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第一章 高压直流输电概论
1954年，瑞典在本土和果特兰岛之间建立 一条海底电缆直流输电线，是世界上第一条 工业性的高压直流输电线，此后，许多国家 也积极地开展了高压直流输电的研发和建设 工作。六十年代可控硅整流元件的出现，为 换流设备的制造开辟了新的途径，高压直流 输电也出现了新的前景。
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P 2 L C 。在输送的电功率、输电距离、 2 cos
第一章 高压直流输电概论
从减少输电线路上的电功率损耗和节 省输电导线所用材料两个方面来说，远距 离输送电能要采用高电压或超高电压。
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第一章 高压直流输电概论
1.3 HVDC系统主要构成 直流输电系统由换流(逆变) 站、接地 极、接地极线路和直流送电线路构成。换 流站是用于联接交流侧和直流侧的装置,也 就是供交流电与直流电间进行变换的换流 装置。详见图1所示。
p I 3U cos
假设送电距离为L，所用输电线的电阻率为ρ，其 截面积为S，则R＝ρ（L／S）。于是，损耗的电功率 2 可写成 L P 1 P耗 3 C 2 U S 3U cos S
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第一章 高压直流输电概论
式中 输电导线材料及负载功率因数都一定的情况下， C为一常数。 由上式可以看出，输电线截面积S一定时， 输电电压U愈高，损耗的电功率P耗就愈小；如果 允许损耗的电功率P耗一定时（一般不得超过输 送功率的10％），电压愈高，输电导线的截面积 就愈小，这可大大节省输电导线所用的材料。
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第一章 高压直流输电概论
1.4 直流送电系统运行方式
<一> 两端直流输电系统 （1）单极系统，大地、金属线（或海水）作为回线，常 用作故障切换运行方式； （2）双级系统，常用的接线方式； （3）背靠背系统，无中间的输电线路，常用作不同电网 的互联。 <二> 多端直流输电系统，由三个或三个以上换流站连接 换流站之间的高压直流输电系统，因技术原因，暂时 还没有被广泛应用。
第一章 高压直流输电概论
此后，直流输电的电压、功率和距离分别达到125千 伏，20兆瓦和225公里。但由于当时是采用直流发电机串 联组成高压直流电源，受端电动机也是串联方式运行的。 不但高电压大容量直流电机的换向有困难，而且串联的 运行方式比较复杂，可靠性差，因此直流输电在当时没 有得到进一步的发展。 与此同时，随着生产的发展和电能需求的不断增长， 在十九世纪八十和九十年代，人们逐步掌握了多相交流 电路的原理，创造了交流发电机、变压器和感应电动机。 因为交流电的发电、变压、输送、分配和使用都很方便， 而且经济、安全和可靠。因此，交流电就几乎完全代替 了直流电，并发展成今日规模巨大的电力系统。
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第一章 高压直流输电概论
为什么要采用高压输电呢？这要从输电线 路上损耗的电功率谈起，当电流通过导线时， 就会有一部分电能变为热能而损耗掉了。我国 目前普遍采用的三相三线制交流输电线路上损 耗的电功率为：
P耗 3I R
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第一章 高压直流输电概论
式中的R为每一条输电线的电阻，I为输电线中的电 流。如果要输送的电功率为P，输电线路的线电压为U， 每相负载的功率因数为则输电电流还可表示为
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第一章 高压直流输电概论
尽管如此，世界上有许多科学家和工程技术人员根 据直流输电和交流输电各自的特点，特别是交流远距离 输电会受到同步运行稳定性的限制，预见到继续发展直 流输电的必要性，并陆续地建设了一些试验性工程。其 间曾采用气吹电弧整流器，闸流器和引燃管作为交直流 变换的换流设备。直到高电压大容量的可控汞弧整流器 的研制成功，才为高压直流输电的发展创造了必要的条 件。20世纪50年代以后，电力的需求增长得更快，电力 系统的规模发展得更快，交流输电的局限性在生产实践 中也表现得更为明显，于是直流输电技术又重新为人们 所重视。
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第一章 高压直流输电概论
1.2 为何高压输电？
从发电站发出的电能，一般都要通过输电 线路送到各个用电地方。根据输送电能距离的远 近，采用不同的高电压输电。从我国现在的电力 情况来看，送电距离在200～300KM时采用 220KV的电压输电；在100KM左右时采用 110KV；50KM左右采用35KV；在15KM～ 20KM时采用10KV，有的则用6600V。输电电压 在110KV以上的线路，称为超高压输电线路。在 远距离送电时，我国还有500KV和750KV的超高 压输电线路。
主要内容
第一章 高压直流输电概论 第二章 高压直流输电现状及发展趋势 第三章 高压直流输电在我国的发展及前景
第四章 结束语
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第一章 高压直流输电概论
1.1 直流与交流输电交替历史
人们对电力的应用和认识以及电力科学的发展都 是首先从直流电开始的。19世纪初期发展起来的信号传 输--------电报，虽然传输的电流是很微弱的，但是人们 从此得到启发，并引用于电力传输。法国物理学家德普 勒提出：如果输电电压选择的足够高，即使沿着电报线 路也可能输送较大的功率到较远的距离。他并于1882年， 用装设在米斯巴赫煤矿中的直流发电机，以1500~2000伏 电压，沿着57公里的电报线路，把电力送到在慕里黑举 办的国际展览会，完成了第一次输电试验，也是有史以 来的第一次直流输电试验。
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第一章 高压直流输电概论
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第一章 高压直流输电概论
换流装置Baidu Nhomakorabea换流变压器、换流器、控 制极触发装置、控制保护装置及其它辅助 装置等构成。 直流线路与交流线路一样,由导线、地 线、绝缘子、金具、杆塔、基础和接地装 置等组成。地线、基础、接地装置的设计 与交流一样。
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第 一章 高压直流输电概论
1.5 高压直流输电相对于交流输电的特点
（1）高压直流输电与其相联的两个交流系统的频 率和相位无关。据此可通过直流输电环节连接两独 立交流系统,既能获取减小热备用容量等联网效益, 又可各自保持有功及无功功率平衡等电网管理的独 立性。另外,一电网短路可因直流环节的隔离作用 而不直接株连另一电网,从而避免全系统大面积停 电。故高压直流输电很适于电网间的互联。
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第一章 高压直流输电概论
1954年，瑞典在本土和果特兰岛之间建立 一条海底电缆直流输电线，是世界上第一条 工业性的高压直流输电线，此后，许多国家 也积极地开展了高压直流输电的研发和建设 工作。六十年代可控硅整流元件的出现，为 换流设备的制造开辟了新的途径，高压直流 输电也出现了新的前景。
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P 2 L C 。在输送的电功率、输电距离、 2 cos
第一章 高压直流输电概论
从减少输电线路上的电功率损耗和节 省输电导线所用材料两个方面来说，远距 离输送电能要采用高电压或超高电压。
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第一章 高压直流输电概论
1.3 HVDC系统主要构成 直流输电系统由换流(逆变) 站、接地 极、接地极线路和直流送电线路构成。换 流站是用于联接交流侧和直流侧的装置,也 就是供交流电与直流电间进行变换的换流 装置。详见图1所示。
p I 3U cos
假设送电距离为L，所用输电线的电阻率为ρ，其 截面积为S，则R＝ρ（L／S）。于是，损耗的电功率 2 可写成 L P 1 P耗 3 C 2 U S 3U cos S
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第一章 高压直流输电概论
式中 输电导线材料及负载功率因数都一定的情况下， C为一常数。 由上式可以看出，输电线截面积S一定时， 输电电压U愈高，损耗的电功率P耗就愈小；如果 允许损耗的电功率P耗一定时（一般不得超过输 送功率的10％），电压愈高，输电导线的截面积 就愈小，这可大大节省输电导线所用的材料。
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第一章 高压直流输电概论
1.4 直流送电系统运行方式
<一> 两端直流输电系统 （1）单极系统，大地、金属线（或海水）作为回线，常 用作故障切换运行方式； （2）双级系统，常用的接线方式； （3）背靠背系统，无中间的输电线路，常用作不同电网 的互联。 <二> 多端直流输电系统，由三个或三个以上换流站连接 换流站之间的高压直流输电系统，因技术原因，暂时 还没有被广泛应用。