高压直流输电技术

高压直流输电技术

学院（系）：电气工程学院班级：1113班

学生姓名：高玲

学号：21113043

大连理工大学

Dalian University of Technology

摘要

本文综述了高压直流输电工程的应用领域及研究现状，并从稳态模型出发分析了其控制方式和运行原理，最后介绍了新型高压直流输电系统基本情况，达到了实际的研究意义。

关键词：高压直流输电；稳态模型；控制；新型

目录

摘要....................................................................................................................................II 1 高压直流输电发展概况 (1)

1.1 高压直流输电工程的应用现状 (1)

1.2 高压直流输电的发展趋势 (1)

1.3 高压直流输电的特点 (2)

2 高压直流输电系统控制与运行 (4)

2.1 概述 (4)

2.2 直流输电系统的控制特性 (5)

2.2.1 理想控制特性 (5)

2.2.2 实际控制特性 (6)

2.3 HVDC系统的基本控制 (7)

2.4 HVDC系统的附加控制 (10)

2.4.1 HVDC系统附加控制的原理 (10)

2.4.2 HVDC系统常见的附加控制 (10)

3 新型直流高压输电系统 (12)

3.1 概述 (12)

3.2 基本结构 (12)

参考文献 (13)

1 高压直流输电发展概况

1.1 高压直流输电工程的应用现状

直流输电起步于20世纪50年代，20世纪80年代随着晶闸管应用技术的成熟、可靠性的提高，直流输电得到大的发展。到目前为止，已建成高压直流输电项目60多项，其中以20世纪80年代为之最，占30项。表1.1列出世界上长距离高压直流输电项目，表1.2列出我国直流工程项目。

表2.1 世界上长距离高压直流输电项目

项目额定电压/kV 额定功率/万kW 输电距离/km 投运年份安装地点及供货商卡布拉-巴萨±533 192 1360 1978 莫桑比克²南非因加-沙巴±500 112 1700 1981 扎伊尔

纳尔逊河二期±500 200 940 1985 加拿大

I.P.P ±500 192 784 1986 美国

伊泰普一期±600 315 796 1986 巴西

伊泰普二期±600 315 796 1986 巴西

太平洋联络线±500 310 1361 1989 美国

魁北克多端±500 225 1500 1986/90/92 加拿大-美国

亨德-德里±500 150 814 1992 印度东南联接±500 200 1420 2002 印度

表2.2 我国已投运的高压直流工程项目

项目额定电压/kV 额定功率/万kW 输电距离/km 单极投运年份双极投运年份葛洲坝-上海±500 120 1052 1989 1990

天生桥-广州±500 180 960 2000 2001

三峡-常州±500 300 890 2003 2003

三峡-广州±500 300 956 2003 2004

贵州-广东1回±500 300 900 2004 2004

三峡右岸-上海±500 300 950 2007 2007

贵州-广东2回±500 300 900 2007 2007

1.2 高压直流输电的发展趋势

目前HVDC输电的换流阀仍然是由半控器件晶闸管组成，使用电网换相的相控换流(Phase Control Converter，PCC)技术，因此存在以下一些固有的缺陷：

(1)由于触发角和关断角的存在导致HVDC运行需要大量的无功补偿(约为输出直流功率的40％．60％)，需要大量的滤波设备滤除电压、电流中的谐波分量。

(2)受端系统较弱时，由于没有足够的短路容量，逆变器容易发生换相失败。

(3)由于需要交流系统提供换相电流，不能向无源网络或孤立负荷送电。

为克服以上缺点，发展了人工换相技术(或强迫换相技术)。其工作原理是使换流器工作在a、Y很小，甚至为负的情况下，从而减少换流器所吸收的无功。具体的实现方案有串联电容换相换流器(Capacitor Commutated Converter，CCC)、可控串联电容器的换流器(Controlled Series Capacitor Converter，CSCC)等。

CCC／CSCC的基本思想是用串联电容器来补偿换流器的无功功率消耗。CCC是把电容器放在换流变的阀侧，并采用固定电容器。而CSCC是将电容器放在换流变的一次侧，采用可控串联电容器(TCSC)连续调节电容值或采用双向晶闸管分级调节串入的电容值。从严格意义上来说，CSCC并不是一种新型的换流器，而只是TCSC技术和传统的PCC的结合，是对传统的HVDC输电的改进。

与传统的HVDC输电相比，CCC／CSCC技术有很多优势。后者可以提高换流器的功率因数，有效降低受端系统故障时逆变器换相失败的可能性，提高HVDC输电运行的稳定性和经济性。但不论是PCC技术还是CCC／CSCC技术，由于都是以半控器件为基础，采用触发相位控制，因此只能工作于有源逆变方式。

最新发展的基于电压源型换流器(Voltage Source Converter，VSC)的HVDC输电技术采用IGBT等全控器件，电流能够自关断，所以可以工作在无源逆变方式。同时采用了正弦脉宽调制(SPWM)调制技术，通过控制SPWM调制波的给定正弦信号的相位和调制比，可分别控制有功功率大小及方向和无功功率大小及性质。ABB公司率先进行了基于VSC的直流输电实验，并将这一技术称为轻型高压直流(HVDC Light)输电技术。

1.3 高压直流输电的特点

高压直流输电系统具有下列运行特性【1】

(1)直流输电技术特别适合于大功率、远距离输电。当输电距离超过600．900km这个等价距离后，采用直流输电比采用交流输电要经济得多。我国的西电东送工程，其输电距离超过1000km，输送容量达1亿kW，采用直流输电是最经济且合理的方案。

(2)输送相同功率时，线路造价低。

(3)线路有功损耗小。由于直流线路没有感抗和容抗，在线路上也就没有无功损耗。

(4)直流线路的短路电流较小，直流联网后，短路容量基本没有增大，不会对被联流系统的短路电流水平产生影响，所以直流输电可以限制系统的短路电流。