高压直流输电原理与运行 第一章

高压直流输电原理与运行

第一章绪论

1.1 高压直流输电的构成

1.高压直流输电由整流站，直流输电线路和逆变站三部分构成。

常规高压直流输电，由半控型晶闸管器件构成，采用电网换相；

轻型高压直流输电，由全控型电力电子构成，采用器件换相。

2.针对电网换相方式有：（1）长距离直流输电（单方向、双方向直流送电）；（2）BTB直流

输电；（3）交、直流并列输电；（4）交、直流叠加输电；（5）三极直流输电。

3.直流系统的构成

针对电网换相方式有：

（1）直流单极输电

1）大地或海水回流方式：可降低输电线路造价；但材料要求较高，对地下铺设设备、通信等有影响；

2）导体回流方式：可分段投资和建设；

（2）直流双极输电

1）中性点两端接地方式：优点，当一极故障退出，另一极仍可以大地或海水为回流方式，输送50%的电力；缺点，正常运行时，变压器参数、触发控制的角度等不完全对称，会在中性线有一定的电流流通，对中性点接地变压器，地下铺设设备和通信等有影响。2）中性点单端接地方式：优点，大大减小单极故障时的接地电流的电磁干扰；缺点，单极故障时直流系统必须停运，降低了可靠性和可利用率。

3）中性线方式：中性线设计容量小，正常运行时，流过中性线的不平衡电流小，降低电磁干扰。

3.直流多回线输电

1）线路并联多回输电方式：可提高输电容量、输电的可靠性和了可利用率。

2）换流器并联方式的多回线输电：实现相互备用，提高直流输电的可靠性和可利用率。4．多段直流输电

1）并联直流输电方式：要实现功率反转必须通过断路器的投切来改变换流站与直流线路的连接方式。

2）串联多端直流输电方式：各换流器与交流系统的功率通过对电压的调整进行。

1.2 高压直流输电的特点及应用场合

1.直流输电的特点

1）经济性：流输电架空线路只需正负两极导线、杆塔结构简单、线路造价低、损耗小；直流电缆线路输送容量大、造价低、损耗小、不易老化、寿命长，且输送距离不受限制；

➢通常规定，当直流输电线路和换流站的造价与交流输电线路和交流变电所的造价相等时的输电距离为等价距离。

2）互联性：直流输电不存在交流输电的稳定问题，有利于远距离大容量送电；采用直流输电实现电力系统之间的非同步联网；

3）控制性：直流输电输送的有功功率和换流器消耗的无功功率均可由控制系统进行控制，

可以改善交流系统的运行性能；

➢潮流反转的速率主要取决于两端交流系统对直流功率变化速度的要求，以及直流输电系统主回路的限制。

4）在直流电的作用下，只有电阻起作用，电感电容均不起作用，可很好的利用大地这个良好的导电体；

5）直流输电可方便进行分期建设、增容扩建，有利于发挥投资效益；

6）输送的有功、无功功率可以手动或自动方式进行快速控制，有利于电网的经济运行合现代化管理。

2.直流输电的缺点

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、损害大、运行费用高、可靠性也差；

2）换流器在工作过程中会产生大量谐波。

3）晶闸管换流器在就进行换流时需吸收大量的无功功率，在换流站需装设无功补偿设备；4）直流断路器没有电流过零可以利用，灭弧问题难以解决。

3.器件换相直流输电的发展

➢采用全控型器件构成，可实现自身换相，不依赖交流系统。

➢无大幅值低频谐波，因此无需占地面积大、造价高的滤波装置。

➢可向弱交流系统、甚至无电源系统输电，易构成多端系统。

1.3 高压直流输电的历史和国外现状

1.4 高压直流输电在我国的发展

➢舟山直流输电工程输送距离54km，输送电压等级±100kv，输送容量为100MW，整

流站在浙江省宁波附近的大碶镇，逆变站在舟山本岛的鳌头浦；

➢葛洲坝——南桥直流输电工程，距离1045km，电压等级±500kv，容量1200MW，整流

站在葛洲坝水电站附近的葛洲坝换流站，逆变站在上海南桥换流站；

➢天生桥——广州直流输电工程，距离960km，电压等级±500kv，容量1800MW，整流

站在天生桥水电站附近的马窝换流站，逆变站在广州的北郊换流站；

➢嵊泗直流输电工程，距离66.2km，电压等级±50kv，容量6MW，可以双向送电，整流

站在上海的芦潮港换流站，逆变站在嵊泗换流站；

➢三峡——常州直流输电工程，距离860km，电压等级±500kv，容量3000MW，整流站

在三峡电站附近的龙泉换流站，逆变站在江苏常州的政平换流站；

➢三峡——广东直流输电工程，距离880km，电压等级±500kv，容量3000MW，整流站

在湖北荆州换流站，逆变站在广东的惠州换流站；

➢贵州——广东直流输电工程，距离960km，电压等级±500kv，容量3000MW，整流站

在贵州安顺换流站，逆变站在广东的肇庆换流站；

➢灵宝背靠背直流输电工程，电压等级120kv，容量360MW，；

1.5 直流输电技术新发展

1.基于晶闸管技术的直流输电的不足

1）不能向小容量脚力系统和无旋转电机的负荷供电；

2）换流器产生的谐波次数低、容量大；：

3）换流器吸收较多的无功功率；

4)换流站投资大、占地面积大。

2.轻型直流输电的特点

1）电流换流器为无源逆变，对受端系统无要求，故可向小容量脚力系统和无旋转电机的负荷供电；

2）电源换流器产生的谐波大为削弱，对无功的需求也大大减少，无需直流滤波器和平波电抗器；

3）不会出现换相失败的故障；

4）模块化设计使轻型直流输电工程缩短工期。

5）可实现无人值班或少人执守运行；

6）控制器可根据交流系统的需要实现自动调节；

可不装设换流变压器。