第一章 高压直流输电技术
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研究高压直流输电线路和换流站对周边电磁环境的影响，制定相应的防护措施和标准，降低对环境和人体的影响。
研究高压直流输电在电网中的稳定运行机制，通过优化无功补偿、有功滤波等技术手段，提高系统的稳定性和可靠性。
高压直流输电系统的核心，负责将交流电转换为直流电或反之。
换流站
直流输电线路
接地极
用于传输直流电，通常采用架空线或海底电缆。
为系统提供参考地电位，并泄放多余的电流。
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实现交流电与直流电相互转换的核心元件。
换流阀
用于调整电压等级，使换流站能与不同电压等级的电网连接。
变压器
用于滤除换流过程中产生的谐波，减少对周围环境的干扰。
《高压直流输电》PPT课件
目录
高压直流输电概述高压直流输电的基本原理高压直流输电系统的构成与设备高压直流输电的优缺点与关键技术问题高压直流输电的工程实例与展望
01
高压直流输电概述
Chapter
总结词
高压直流输电是一种利用高压直流电进行远距离传输的输电方式，具有输送容量大、损耗小、稳定性高等特点。
详细描述
总结词
换流技术是高压直流输电的核心技术之一，涉及到整流和逆变两个过程。
详细描述
在整流过程中，交流电源转换为直流电源，通过控制晶闸管或绝缘栅双极晶体管的开关状态实现。逆变过程则是将直流电源转换为交流电源，同样通过控制开关状态实现。换流技术的关键在于保证电流的稳定和减小谐波干扰。
VS
高压直流输电的损耗主要包括线路损耗和换流损耗，提高效率是重要目标。
探究高压直流输电技术
探究高压直流输电技术高压直流输电技术是一种在近年来得到广泛应用的输电技术，它有着比传统交流输电更多的优势，可以有效解决长距离大功率输电的问题。
本文将从高压直流输电技术的原理、优势及应用领域等方面进行探讨。
一、高压直流输电技术的原理高压直流（HVDC）输电技术是一种通过直流电来实现远距离大容量电能输送的技术。
它的原理基于直流电的特性，即在导体中电流方向不变，大小保持一致，不会出现像交流电那样频繁变化的情况。
在HVDC输电系统中，电能是以高压直流形式通过输电线路传输，通过换流器将交流电转换为直流电进行输送。
在接收端再次通过换流器将直流电转换为交流电供电。
HVDC系统可以实现不同频率和不同电压的电网之间的连接，同时可以减少输电损耗，提高电网稳定性。
1. 高效节能：相比交流输电系统，HVDC系统的输电损耗更小，输电效率更高。
在长距离输电时，HVDC系统可以大大减少能量损耗，实现节能目的。
2. 无电磁感应：HVDC输电系统由于是直流电，没有电磁感应的问题，不会对周围环境和设备产生影响。
3. 载荷均衡：HVDC系统可以实现多级级联，通过升压站和降压站进行电压升降，实现对输电线路的载荷均衡。
4. 占地面积小：HVDC输电线路的占地面积相比交流输电线路小很多，有利于降低用地成本，适合在狭小的地形条件下进行输电。
5. 可靠性高：HVDC系统采用的是点到点的传输方式，不容易造成大面积的输电故障，对电网的稳定性和可靠性有积极的影响。
1. 远距离大容量输电：HVDC系统适用于远距离大容量的电能输送，特别适合于跨国、跨海大容量电力输送。
2. 可再生能源接入：随着可再生能源的不断发展，HVDC系统可以实现可再生能源的接入，解决可再生能源资源与负荷区域之间的远距离输电问题。
3. 区域联网输电：HVDC系统可以实现不同频率和不同电压的电网之间的互联，提高电网的稳定性和可靠性。
4. 交流系统加强：HVDC系统可以作为交流电力系统的“补充器件”，在交流系统容量不足或需要加强输电距离时发挥重要作用。
高压直流输电技术PPT课件
这篇文章发表后，正弦波立
即在电气工程领域得到应用
。 论文中提出，正弦交流电路如同直流电路一样，电压和电流有效值之比为一
常数，称之为阻抗；因此，在线性电路中是遵守欧姆定律的。他从电气参数
计算上说明了采用正弦函数波形交流电的理由。
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传统的直流输电系统
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传统的直流输电系统
传统直流输电系统是建立在发电和配电均为交流电基
础上的。
传统直流输电是先将送端的交流电整流为直流电，由
直流输电线路送到受端，再将直流电逆变为交流电，送 入受端的交流电网。
传统直流输电系统经历了汞弧阀换流器和晶闸管阀换
流器两个阶段。
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网；二是当两个相同工作频率的交流电网联网形成更大的交流电网后，受 到系统运行稳定性差和短路容量增大等限制。
3.在电缆输电方面，由于电缆电容远大于架空线路，电缆电容的充放电电
流产生很大损耗，严重限制了电缆输电距离和效率。
在一定条件下的技术经济比较结果表明，采用直流输电更为合理，且比
交流输电有更好的经济效益和优越的运行特性。因而，直流输电重新被人 们重视。
机或电动机的故障退出与重新接入以及运行调整，极大地提高了
可靠性。
4台 3kV/300kW
发电机
输电线路16km
避雷器
避雷器
总电压12kV、电流100A
2台 1kV/100kW
电动机
1台 3kV/300kW
电动机 2台
500V/50kW 电动机 2台
3kV/300kW 电动机
典型的 Thury串联 系统
高压直流输电系统PPT课件
（3）过负荷能力
通常，交流输电线路具有较高的持续运行能力，受发热
条件限制的允许最大连续电流比正常输送功率大得多， 其最大输送容量往往受稳定极限控制。
直流线路也有一定的过负荷能力，受制约的往往是换流
站。通常分2h过负荷能力、10s过负荷能力和固有过负荷 能力等。前两者葛上直流工程分别为10％和25％，后者 视环境温度而异。
以下是维持高功率因数的几个原因：
在给定变压器和阀的电流和电压额定值的 条件下，使换流器的额定功率尽可能高；
减轻阀上的应力； 使换流器所连接的交流系统中设备的损耗
和电流额定最小； 在负荷增加时，使交流终端的电压降最小； 使供给换流器的无功功率费用最小。
控制特性
图4.1.2 理想的稳态伏安特性（Vd是在整流器上测量的值；
当电压降低时，也会面临换相失败和电压不稳定的风险。 这些和低电压条件下的运行状况有关的问题可通过引入 “依赖于电压的电流指令限制”（VDCOL）来防止。当 电压降低到预定值以下时，这个限制降低了最大容许直流 电流。VDCOL特性曲线可能是交流换相电压或直流电压 的函数。图示出了这两种类型的VDCOL。
Id
Vdorcos Vdoi cos Rcr RLRci
Pdr VdrId
P di VdiIdP drRLId 2
图3.1.1 HVDC输电联络线 （a）示意图；（b）等值电路；（c）电压分布。
高压直流系统通过控制整流器和逆变器的 内电势（Vdorcosα）和（Vdoicosγ）来控制 线路上任一点的直流电压以及线路电流 （或功率）。这是通过控制阀的栅／门极 的触发角或通过切换换流变压器抽头以控 制交流电压来完成的。
高压直流输电技术在电力系统中的应用研究
高压直流输电技术在电力系统中的应用研究引言随着电力需求的持续增长和能源结构的变化，电力输送技术也在不断发展。
高压直流输电技术作为一种可靠的电能输送方式，在电力系统中得到广泛应用。
本论文旨在对高压直流输电技术在电力系统中的应用进行研究和探讨，为电力系统的规划和设计提供科学依据。
第一章高压直流输电技术的发展与特点1.1 高压直流输电技术的起源1.2 高压直流输电技术的发展历程1.3 高压直流输电技术的基本原理1.4 高压直流输电技术与传统交流输电技术的比较1.5 高压直流输电技术的优势和局限性第二章高压直流输电技术在电力系统规划中的应用2.1 电力系统规划与设计的背景2.2 高压直流输电技术在电力系统规划中的优势2.3 高压直流输电技术在电力系统规划中的具体应用案例2.4 高压直流输电技术在电力系统规划中的问题与挑战第三章高压直流输电技术在电力系统运行中的应用3.1 电力系统运行的挑战与需求3.2 高压直流输电技术在电力系统运行中的优势3.3 高压直流输电技术在电力系统运行中的具体应用案例3.4 高压直流输电技术在电力系统运行中的问题与挑战第四章高压直流输电技术在电力系统保护中的应用4.1 电力系统保护的重要性与挑战4.2 高压直流输电技术在电力系统保护中的优势4.3 高压直流输电技术在电力系统保护中的具体应用案例4.4 高压直流输电技术在电力系统保护中的问题与挑战第五章高压直流输电技术在电力系统规模化应用中的经济性分析5.1 电力系统规模化应用的需求与挑战5.2 高压直流输电技术在电力系统规模化应用中的经济优势5.3 高压直流输电技术在电力系统规模化应用中的经济性分析模型5.4 高压直流输电技术在电力系统规模化应用中的经济性案例分析结论本论文通过对高压直流输电技术在电力系统中的应用进行研究和分析，总结了高压直流输电技术的发展历程、特点以及与传统交流输电技术的比较，探讨了高压直流输电技术在电力系统规划、运行和保护中的应用案例，并对其规模化应用的经济性进行了分析。
高压直流输电技术
高压直流输电技术在电力系统中的实际应用案例
案例一：国家电网的特高压直流 输电工程
案例三：高压直流输电在海上风 电并网中的应用
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
案例二：南方电网的背靠背直流 输电工程
案例四：高压直流输电在跨国电 力联网中的应用
高压直流输电技术在电力系统中的未来发展方向
更高电压等级：随着技术的进步，高压直流输电系统的电压等级将进一步 提高，以实现更远距离、更大容量的电力传输。
智能控制：利用先进的控制算法和人工智能技术，实现对高压直流输电系 统的智能控制，提高电力系统的稳定性和可靠性。
添加标题
应用场景：广泛应用于电力系统、城市供电、铁路供电等领域。
添加标题
未来发展：随着新能源、智能电网等技术的不断发展，高压直流输电技 术的应用前景更加广阔。
高压直流输电技术的应用场景
跨大区电网互联 远距离大容量输电 分布式能源并网 城市供电和配电网
02
高压直流输电技术的发展历程
高压直流输电技术的起源和发展
起源：20世纪初，高压直流输电技术开始发展，主要用于城市供电和跨大 区输电。
发展历程：20世纪50年代，随着电力电子技术和控制技术的进步，高压直 流输电技术逐渐成熟并得到广泛应用。
技术特点：高压直流输电具有输送功率大、线路损耗小、输送距离远等优 点，尤其适用于大容量、远距离输电。
应用场景：高压直流输电技术广泛应用于电力系统互联、海上风电并网、 城市供电等领域。
04
高压直流输电技术的关键技术问题
高压直流输电系统的设计和优化
赵婉君《高压直流输电》第一章
赵婉君《高压直流输电》第一章直流输电工程是以直流电的方式实现电能传输的工程。
直流输电与交流输电相互配合构成现代电力传输系统。
目前电力系统中的发电和用电的绝大部分均为交流电，要采用直流输电必须进行换流。
也就是说，在送端需要将交流电变换为直流电(称为整流)，经过直流输电线路将电能送往受端；而在受端又必须将直流电变换为交流电(称为逆变)，然后才能送到受端的交流系统中去，供用户使用。
送端进行整流变换的地方叫整流站，而受瑞进行逆变变换的地方叫逆变站。
整流站和逆变站可统称为换流站。
实现整流和逆变变换的装置分别称为整流器和逆变器，它们统称为换流器。
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。
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。
例如，一个三端直流输电系统包括三个换流站，与交流系统有三个端口相连，它可以有两个换流站作为整流站运行，一个换流站作为逆变站运行，即有两个送端和一个受端;也可以有一个换流站作为整流站运行，两个作为逆变站运行，即有一个送端和两个受端。
目前世界上已运行的直流输电工程大多为两端直流输电系统，只有意大利一撒丁岛(三端)和魁北克一新英格兰(五端)直流输电工程为多端直流输电系统。
此外，纳尔逊河双极1和双极2以及太平洋联络线直流工程也具有多端直流输电的运行性能。
一、两端直流输电系统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。
对于可进行功率反送的两端直流输电工程，其换流站既可以作为整流站运行，又可以作为逆变站运行。
功率正送时的整流站在功率反送时为逆变站，而正送时的逆变站在反送时为整流站。
整流站和逆变站的主接线和一次设备基本相同(有时交流侧滤波器配置和无功补偿有所不同)，其主要差别在于控制和保护系统的功能不同。
高压直流输电技术简析
高压直流输电技术简析高压直流输电技术是一种将电能以直流形式进行长距离传输的技术。
相比传统的交流输电技术，高压直流输电技术具有许多优势，如输电损耗小、输电距离远、电网稳定性高等。
本文将对高压直流输电技术进行简析，介绍其原理、应用和发展前景。
一、高压直流输电技术的原理高压直流输电技术是利用变流器将交流电转换为直流电，然后通过高压直流输电线路将直流电进行传输，最后再通过变流器将直流电转换为交流电。
这种技术的核心是变流器，它能够实现电能的双向转换，即将交流电转换为直流电，也可以将直流电转换为交流电。
在高压直流输电系统中，变流器有两个主要部分：换流器和逆变器。
换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。
换流器由一组可控硅器件组成，通过控制这些器件的导通和关断来实现交流电到直流电的转换。
逆变器则由一组晶闸管或IGBT器件组成，通过控制这些器件的导通和关断来实现直流电到交流电的转换。
二、高压直流输电技术的应用高压直流输电技术广泛应用于长距离、大容量的电力传输领域。
它可以用于跨越海底、山区、沙漠等地形复杂的地区，也可以用于连接不同频率的电网。
以下是高压直流输电技术的几个典型应用场景：1. 跨越海底：由于交流电在长距离传输时会有较大的损耗，而直流电则可以减少输电损耗，因此高压直流输电技术被广泛应用于跨越海底的电力传输。
例如，中国的“南北输电工程”就采用了高压直流输电技术，将长江以北的电力输送到长江以南地区。
2. 山区输电：山区地形复杂，交流输电线路需要频繁地穿越山脉，造成了很大的困难。
而高压直流输电技术可以通过较小的输电线路实现长距离的电力传输，因此在山区输电中具有很大的优势。
3. 沙漠输电：沙漠地区缺乏水资源，交流输电线路需要大量的绝缘材料来防止电线与沙尘的接触，造成电力损耗。
而高压直流输电技术可以通过较小的输电线路实现长距离的电力传输，减少了绝缘材料的使用，降低了输电成本。
4. 电网连接：不同地区的电网可能存在频率不同的情况，而高压直流输电技术可以实现不同频率电网之间的连接，提高了电网的互联互通能力。
高压直流输电技术及其在电力系统中的应用
高压直流输电技术及其在电力系统中的应用电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，而高压直流输电技术作为电力系统中的一项重要技术，正日益受到关注和应用。
本文将介绍高压直流输电技术的基本原理、优势以及在电力系统中的应用。
一、高压直流输电技术的基本原理高压直流输电技术利用直流电流进行能量传输，相比交流输电技术，具有更高的输电效率和更远的传输距离。
其基本原理是通过直流变压器将交流电转换为直流电，并通过高压直流输电线路将电能传输至目标地点，再通过直流变压器将直流电转换为交流电供电。
二、高压直流输电技术的优势1. 高效性：高压直流输电技术的输电效率远高于传统的交流输电技术。
由于直流电不会受到交流电的电流损耗和电压降低的影响，因此在长距离输电中能够减少能量损耗，提高能源利用率。
2. 远距离传输：高压直流输电技术能够实现远距离的能量传输，可以跨越大片陆地或海洋，解决了传统交流输电技术在远距离传输中的困难和限制。
3. 稳定性：高压直流输电技术对电力系统的稳定性有着积极的影响。
由于直流电不受电力系统中的电压和频率波动的影响，可以减少电力系统中的电压失真和频率变化，提高电力系统的稳定性和可靠性。
三、高压直流输电技术在电力系统中的应用1. 远距离输电：高压直流输电技术在长距离输电中具有独特的优势。
例如，中国的西电东送工程采用了高压直流输电技术，将西部地区丰富的电力资源输送至东部地区，实现了资源优化配置和能源供应的均衡。
2. 海上风电：随着可再生能源的快速发展，海上风电成为了一个重要的能源领域。
高压直流输电技术可以解决海上风电场远离陆地的输电问题，实现将海上风电的电能输送至陆地供电。
3. 交直流互联：在电力系统中，交流和直流互联可以实现不同电网之间的互联互通。
高压直流输电技术可以作为交流和直流互联的桥梁，实现不同电网之间的能量传输和电力互补。
总结：高压直流输电技术作为一项重要的电力系统技术，在能源传输和电力互联方面具有独特的优势。
探究高压直流输电技术
探究高压直流输电技术高压直流输电技术是一种针对长距离电力输送而设计的技术，通过将交流电转换为直流电，并利用高压输送，可以有效地减少输电过程中的功率损耗。
这一技术在解决电力输送中长距离、大容量、大功率输送等问题上具有显著的优势，为电力系统的安全稳定运行提供了保障。
一、高压直流输电技术的发展历史高压直流输电技术最早可追溯至20世纪20年代，那时为了解决水电站与市区输电距离远、功率大、不利于采用传统交流输电而开始了高压直流输电技术的研究。
随着技术的不断发展，高压直流输电技术已经逐渐成熟，并在全球范围内得到了广泛的应用。
二、高压直流输电技术的原理及特点1. 原理高压直流输电技术是通过将交流电转换为直流电，利用变流器将直流电转换为高压直流电来实现远距离输电的目的。
在变流器的作用下，电力可以稳定地输送到目的地，同时减小了输电过程中的电能损耗。
2. 特点（1）适用范围广：高压直流输电技术可以有效解决长距离、大容量、大功率输送等问题，适用于大型水电站、风电场等场所。
（2）节能环保：相较于传统的交流输电技术，高压直流输电技术可以减少输电损耗、提高输电效率，从而减少对资源的浪费，符合节能环保的要求。
（3）稳定性强：高压直流输电技术在输电过程中电压稳定，电流平稳，可以提高电力系统的稳定性，降低系统运行风险。
（4）抗干扰能力强：高压直流输电技术具有良好的抗干扰能力，可以减少电磁干扰，保证电力系统的安全运行。
三、高压直流输电技术的应用高压直流输电技术已经在全球范围内得到广泛的应用，尤其在大容量、长距离输电项目中，其优势得到了充分的体现。
1. 长距离输电项目高压直流输电技术在长距离输电项目中得到了广泛的应用，比如跨国输电项目、跨海输电项目等，其稳定性和效率大大优于传统的交流输电技术，可以有效地解决输电距离远、输电距离需求大的问题。
2. 大容量输电项目像大型水电站、风电场等容量大、功率大的场所也广泛应用了高压直流输电技术，通过高压直流输电技术，可以将大型电站产生的电能有效地输送到远方需要电能的地方，确保了电能的稳定供应。
高压直流输电技术及其在电力系统中的应用
高压直流输电技术及其在电力系统中的应用引言：电力系统作为现代社会的重要基础设施之一，对于支持经济发展、保障生产生活的稳定运行起着重要作用。
而高压直流输电技术作为电力系统中的一项重要技术，其在提高输电效率、增加电力系统可靠性和灵活性方面具有独特优势。
本文将对高压直流输电技术进行介绍，并探讨其在电力系统中的应用。
一、高压直流输电技术的概述高压直流输电技术是指将交流电转换为直流电，并通过高压直流输电线路进行远距离传输的一种电力输送方式。
相较于传统的交流输电技术，高压直流输电技术具有以下几方面的优势：1. 高效性：高压直流输电系统减少了电力传输过程中的线路损失，有效提高了电能传输的效率。
此外，高压直流输电系统还可以灵活地控制电路的功率流动，以适应不同的负载变化，从而进一步提高能源利用效率。
2. 长距离传输：高压直流输电技术可以实现长距离的电力传输，无论是陆地还是海底，其输电距离都远远超过了传统交流输电的限制。
这对于较远地区的电力供应具有重要意义，可以实现多地区电网的互联互通。
3. 空间占地小：相较于传统的交流输电线路，高压直流输电线路所需的塔杆和空间占地较小。
这一特点使得高压直流输电线路在城市等空间有限的区域可以得到更好的应用，同时也减少了土地占用带来的环境问题。
二、高压直流输电技术在电力系统中的应用1. 长距离输电高压直流输电技术在长距离电力传输方面具有明显优势。
在跨越山脉、河流等复杂地形条件下，传统的交流输电存在较大的传输损耗和技术难题，而高压直流输电技术可以克服这些问题。
例如，中国的“西电东送”工程就是采用高压直流输电技术，在西部地区的丰富能源资源输送至东部沿海地区，实现了资源的优化配置。
2. 城市供电在城市供电方面，高压直流输电技术可以通过大规模的变电站实现将电力从远距离输送至城市，减少了城市内的输电线路使用，降低了电磁辐射，提高了电力供应的可靠性。
3. 可再生能源接入随着可再生能源的发展，如风电、光电等，需要解决将远离负载中心的可再生能源输送至电网的问题。
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。
高压直流输配电技术
一、 教学目的高压直流输电系统的运行和控制是电力系统及其自动化、电力电子等专业的一门重要技术基础课程。
高压直流输电系统主要研究的内容是如何依靠电力电子变流技术以直流的形式实现 电能的远距离传递的系统。
通过本课程的学习，学生应掌握高压直流输电系统的基本原理、 在实际电能生产系统中的运行特性、 控制特性及其结构和元件等理论知识， 为从事实际工作打下坚实的基础。
本课程具有较强的综合性和实用性， 与工程实际联系密切，对培养学生联系工程实际，提高 科学的思维能力具有重要的促进作用。
二、 教学内容与要求 第一章绪论（讲课2学时）了解课程的主要内容， 重点了解高压直流输电系统的发展概况、基本组成及与交流输电相比较附优缺点.，明确木课程耐性质、枉务、特点。
器设计。
作业：什么是特征谐波？什么是非特征谐波？其抑制方式有哪些？ 第四章高压直流输电系统的控制和特性（讲课 5学时） 高压直流输电系统是高度可控的， 采用各种控制方式，目的在于提供高效稳定的运行和功率 控制的最大灵活性， 同时保证设备的安全。
通过本章的学习，掌握控制的基本运行原理、实现以及它们在正常和异常的系统条件下的性能。
具体教学内容和学时安排如下：4.1、控制的基本原理（讲课 1学时）4.2、控制系统的实现（讲课 1学时）4.3、换流器触发脉冲控制系统（讲课 1学时）4.4、换流器的全数字式控制器（讲课 1 学时）4.5、阀的闭锁和旁路（讲课 0.5学时）第二章换流器理论及特性方程（讲课 4学时） 换流器的主要功能是完成交-直流转换， 并通过HVDC 联络线来控制潮流， 是直流输电系统中完成电能传递的关键设备。
通过本章的学习，了解掌握换流器的阀特性以及实际换流电路的结构和运行情况，掌握换相、触发延迟角、换相角、熄弧角等基本概念，整流器和逆变器 的工作方式。
具体教学内容和学时安排如下：2.1、 阀特性（讲课1学时）2.2、 2.3、 换流器电路分析（讲课 1学时） 整流器和逆变器工作方式（讲课1学时）2.4、交流量和直流量之间的关系（讲课0.5学时）2.5、多桥换流器（讲课 0.5学时） 重点：整流器和逆变器工作方式。
高压直流输电技术
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昆明理工大学电力工程学院 MYF
双极金属中线式 （三） 背靠背直流系统系统
二、 多端直流输电系统 将直流系统联接到交流电网上的节点多于两个， 就构成了多端高压直流系统。 如果两个直流 系统接到一个共同的交流系统上， 并且两个直流系统之间的交流阻抗较小， 就构成了多馈入 直流系统。 多端直流输电系统可以解决多电源供电或多落点受电的输电问题， 它还可以联系多个交 流系统或者将交流系统分成多个孤立运行的电网。 （1）换流器 完成交-直流和直-交流转换，由阀桥和有抽头切换器的变压器构成。阀桥包括 6 脉波或 12 脉波的高压阀。换流变压器向阀桥提供适当等级的不接地三相电压源。 （2）平波电抗器 这些大电抗器有高达 1.0H 的电感，在每个换流站与每极串联，它们有以下作用： 1. 降低直流线路中的谐波电压和电流； 2. 防止逆变器换相失败； 3. 防止轻负荷电流不连续； 4. 限制直流线路短路期间整流器中的峰值电流。 （3）谐波滤波器 换流器在交流和直流两侧均产生谐波电压和谐波电流。这些谐波可能导致电容器 和附近的电机过热，并且干扰远动通信系统。因此，在交流侧和直流侧都装有滤波装 置。 （4）无功功率支持 直流换流器内部要吸收无功功率。稳定条件下，所消除的无功功率是传输功率的 50%左右。在暂态情况下，无功功率的消耗更大。因此，必须在换流器附近提供无功电 源。对于强交流系统，通常用并联电容补偿的形式。根据直流联络线和交流系统的要 求，部分无功电源可采用同步调相机或静止无功补偿器（SVC） 。用作交流滤波的电容
一、直流输电的优点 （1）输送相同功率时，线路造价低。 （2）线路损耗小。 （3）适宜于海下输电。 （4）没有系 统稳定问题。 （5）能限制系统的短路电流。 （6）调节速度快、运行可靠。 （7）实现交流系统 的异步连接。 二、直流输电的缺点： （1）换流站的设备较多、结构复杂、造价高、可靠性差。 （2）换流装置要消耗大量的无功 功率。 （3）产生谐波影响。 （4）换流装置几乎没有过载能力，对直流系统的运行不利。 （5）缺乏高压开关。 （6）直流输电利用大地（或海水）为回路，带来一些技术问题。 （7） 直流输电线路难于引出分支线路，绝大部分只能用于端对端送点。 根据以上优缺点，直流输电适用于一下场合： (1)远距离大功率输电。 （2）海底电缆送电。 （3）不同频率或同频率非周期运行的交流 系统之间的联络。 （4）用地下电缆向大城市供电。 （5）交流系统互连或配电网增容时，作为 限制短路电流的措施之一。 1.5 高压直流输电运行特性及其与交流输电的比较 1.6 技术性 可靠性 经济性
直流输电系统结构及优缺点-高压直流输电技术第一部分
引言
� 直流输电在技术和经济上有许多不同于交流输电的特 点，因此，在目前交流输电技术虽然已经广泛应用的 情况下，有的工程由于经济或技术上的原因采用直流 输电却较为合理。下面我们就把这两种输电方式加以 比较，将有助于对直流输电的概貌和特点的了解。
1）直流输电的优点
� 一、输送相同功率时，直流输电的线路造价低
� 直流线路的年平均电晕损耗大约仅为相应的交流线路的 50%~65%。
1）直流输电的优点（续）
② 对于电缆线路来说
� 用于交流时，出了芯线的有功损耗外，还有绝缘中的介 质损耗和铅皮、铠装中的磁感应损耗；
� 而用于直流时，基本上仅有芯线的电阻损耗，绝缘的老 化也比较慢。
1）直流输电的优点（续）
� 三、基本没有电容电流
Ka≈Kd
2Ua = Ud
1）直流输电的优点（续）
� 则，两根直流线路输送的功率为：
Pd = 2Ud Id
� 交流线路输送的功率为：
Pa = 3Ua Ia cosφ
Id Ud
Ud Id
Ua
Ia
Ia=Id
2Ua = Ud
Pd =
2U d I d
= 2 2U a I a = 2 ∗
2
Pa
3 U a I a cos φ
（3）故障发生的概率也小；
（4）如果线路建设费用相同，直流输电所能输送的功率约为 交流的1.5倍；
1）直流输电的优点（续）
② 对于电缆线路 电缆的绝缘在直流电压和交流电压下的电位分布、
电场分布和击穿场强都不相同。 以同样厚度的油浸纸绝缘电缆为例，用于直流下的
允许工作电压比在交流下约高3倍。 因此，在有色金属和绝缘材料相同条件下，两根芯
探究高压直流输电技术
探究高压直流输电技术高压直流输电技术是指利用直流输电的方法来实现远距离电力输送的一种技术方案。
与传统的交流输电相比，高压直流输电技术具有输电距离远、输电能力大、输电损耗低、占地面积小等优点，因而在远距离大容量电力输送方面具有重要的应用价值。
本文将对高压直流输电技术进行探究与分析，以期更加深入地了解该技术的运作原理、优点和应用前景。
一、高压直流输电技术的原理高压直流输电技术是通过变流器来实现的，变流器将交流电转换为直流电，然后通过直流电线路进行输送。
高压直流输电系统一般由直流输电线路、直流换流站和控制保护系统组成。
首先是直流输电线路，它由两根相互平行的导线组成，分别为正极和负极。
直流输电线路上的电压一般较高，可以达到数百千伏。
高压直流输电线路的电压等级较高，因此输电损耗较小，适用于远距离大容量输电。
其次是直流换流站，它是高压直流输电系统中的重要设备，用于将交流电转换为直流电。
直流换流站包括整流器和逆变器两个部分，整流器将交流电转换为直流电，逆变器则将直流电转换为交流电。
通过直流换流站的作用，可以实现直流输电线路上的功率控制和电压稳定。
最后是控制保护系统，它用于对高压直流输电系统进行监测和控制，确保系统安全稳定地运行。
控制保护系统可以对输电线路的电压、电流等参数进行监测，一旦出现异常情况，可以及时对系统进行保护控制，确保系统的安全运行。
1. 输电距离远：由于高压直流输电线路的输电损耗较小，因此可以实现远距离大容量的电力输送。
这一点对于跨国跨区域的电力输送具有重要意义。
2. 输电能力大：高压直流输电线路的输电能力很大，可以实现数百万千瓦的电力输送。
这为大型电站和工业用户提供了稳定可靠的电力供应。
3. 输电损耗低：相比于交流输电，高压直流输电线路的输电损耗较小，可以节约能源和成本，提高输电效率。
4. 占地面积小：由于高压直流输电线路的输电能力大，可以减少输电线路的数量和占地面积，减轻对土地资源的占用。
5. 变电站技术要求低：由于高压直流输电线路的输电距离远，可以减少变电站的数量和投资，降低建设和维护成本。
电力电子中的空气绝缘高压直流输电技术研究
电力电子中的空气绝缘高压直流输电技术研究第一章电力电子在现代电网中的应用随着科技的发展和人们对能源的高度需求，现代电网已经成为了国家的重要基础设施之一。
而在电网建设中，电力电子技术起到了至关重要的作用。
电力电子技术在实现交、直流互相转换和稳压等方面具有广泛的应用，例如在直流输电领域中，电力电子技术可以有效地实现高压直流输电和系统的容错等，对电网优化运行起到了重要的作用。
第二章传统输电技术和其存在的问题传统输电技术主要采用交流输电方式，存在输电损失大、电网稳定性难以保障、受线路长度和负荷影响大等问题。
为了解决这些问题，高压直流输电成为了近年来电力工业领域诸多专家技术人员的研究重点，由于其输电损耗小、传输距离远、抗电磁干扰等特点，已经被业界普遍认同并开始逐步应用。
然而，由于高压直流输电系统的运维、故障保护等方面存在技术瓶颈，该技术处于不断研究和改进的过程之中。
第三章空气绝缘高压直流输电技术的研究空气绝缘高压直流输电技术（Air Insulated High Voltage Direct Current Transmission， AIHVDC），是指通过间距较大空气介质对高压直流电流进行输送的技术。
作为一种新型的、非常规的输电方式，AIHVDC具有很多优点，例如无需使用绝缘电缆、输电线路的建设简单、维护成本低等。
但是，由于其输电线路不够紧凑，存在输电损耗大、运行稳定性差等问题，需要对其进行长期、深入的研究与改进。
第四章 AIHVDC的关键技术4.1 气隙设计技术AIHVDC输电线路由于使用空气作为绝缘介质，在通过环境的变化等因素的影响下，气隙的大小可能会发生变化。
气隙大小的变化会对输电系统的稳定性和高压电场分布等产生影响。
如何进行气隙的设计，使其能够稳定地工作，是AIHVDC研究的核心问题之一。
4.2 特高频防护技术由于高压直流输电系统中会产生的电磁干扰对周围电子设备产生一定影响，特高频电磁干扰（Radio-Frequency Interference，RFI）与其相关的防护技术也是AIHVDC研究的一个必要方向。
高压直流输电技术简析
高压直流输电技术简析1. 引言高压直流输电技术是一种将电能以直流形式进行长距离传输的技术。
相比于传统的交流输电技术，高压直流输电技术具有许多优势，如输电损耗小、线路占地面积小、环境影响小等。
本文将对高压直流输电技术进行简要分析和介绍。
2. 高压直流输电的原理高压直流输电是利用变流器将交流电转换为直流电，并通过高压直流线路进行传输。
在送端，变流器将交流电转换为直流电，并通过高压直流线路输送到接收端。
在接收端，变流器将直流电转换为交流电供给用户使用。
3. 高压直流输电的优势3.1 输电损耗小相比于交流输电，高压直流输电的输电损耗更小。
这是因为在高压直流线路上，由于没有交变磁场的存在，导线的电阻损耗和感应损耗都会减小，从而提高了输电效率。
3.2 线路占地面积小由于高压直流输电线路的输电损耗小，所以可以采用较小的导线截面积，从而减小了线路的占地面积。
这对于在城市中进行输电非常重要，可以减少对土地资源的占用。
3.3 环境影响小相比于交流输电，高压直流输电对环境的影响更小。
由于高压直流线路没有交变磁场的存在，所以对周围环境和生物没有产生明显的影响。
这对于保护生态环境具有重要意义。
4. 高压直流输电的应用4.1 远距离输电由于高压直流输电技术具有输电损耗小的优势，所以适用于远距离输电。
在远距离输电中，高压直流输电可以减少能量损耗，提高能源利用效率。
4.2 海底输电高压直流输电技术还适用于海底输电。
由于海底环境复杂，传统的交流输电技术很难实现海底输电。
而高压直流输电技术可以通过特殊设计的海底线缆实现海底输电，具有较高的可靠性和稳定性。
4.3 新能源接入随着新能源的快速发展，高压直流输电技术也被广泛应用于新能源接入。
由于新能源发电站通常位于偏远地区，而用户需求集中在城市中，传统的交流输电技术无法满足需求。
而高压直流输电技术可以将新能源从发电站输送到城市，实现新能源的大规模接入。
5. 高压直流输电技术的挑战虽然高压直流输电技术具有许多优势，但也面临一些挑战。
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HVDC transmission
HVDC
High Voltage Direct Current Transmission
主要参考书
李兴源．高压直流输电系统的运行与控制．北京：科 学出版社，1998．
浙江大学发电教研组直流输电科研组．直流输电．北 京：水利电力出版社，1985． 徐政．交直流电力系统动态行为分析．北京：机械工 业出版社，2004．
晶闸管阀换流时期
1970年，瑞典首先在果特兰岛直流工程上扩建了直流电压 50kV，功率10MW，采用晶闸管换流阀的试验工程。
1972年，世界上第一个全部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优点，此后新建的直流 工程均采用晶闸管换流阀。20世纪70年代以后汞弧阀被淘 汰，开始了晶闸管换流时期。
HVDC工程座数和输电容量
年份
1975 1996 2003
工程数/ 工程增 个 长率/%
11（汞弧阀） 56 76 1 5.1
输电容 输电容 量/GW 量增长率 /%
5 54.166 1
10.833≈11
已投产的HVDC工程数目：76个（截止于2003年） 其中，晶闸管阀工程65个，汞弧阀工程11个； 背靠背工程26个（截止2000年），约占全部工 程的1/3。
以 HVDC首次投入商业运行为标志。 主要特征： 1）HVDC完全进入实用化阶段； 2）HVDC的用途扩大； 3）换流设备仍是汞弧阀，但是参数和质 量大大提高。 工程投产速度：1个/2年
HVDC的发展阶段及其特点 第三阶段（1970年-）-大力发展阶段
以 HVDC首次全部采用晶闸管元件为标志。 主要特征： 1） 换流设备几乎都采用晶闸管； 2）几乎所有工程都是超高压工程； 3）单回线输电能力增强； 4）发展速度非常快，规模越来越大。 工程投产速度：2个/年
宜昌宋家坝
上海市奉贤县南桥
3、天生桥—广州直流输电工程
天生桥 马窝换流站 980km ±500kV,1800MW, 1.8kA 广州 北郊换流站
制造商： 单极投运时间： 双极投运时间：
Siemens公司 2000.12 2001.6
主要特点：世界第一个远距离架空线路上采用 有源滤波器
天广交直流并联输电系统
我国直流输电发展
1958，我国开始研究HVDC； 1963，电力科学研究院建成国内第一个晶闸
管阀模拟装置（5A）； 1977年，在上海，将一条报废的交流电缆线 路改造成为31kV的HVDC试验线路，供研究使 用。
1 ） 1958 ，我国开始研究 HVDC—— 跨越了汞弧 阀换流时期； 2 ） 1963 ，电力科学研究院建成国内第一个晶 闸管阀模拟装置；（5A）。 ——开始了对直流输电技术及控制保护系统的 研究； 3） 1974年在西安高压电器研究所建成 8.5kV、 200A、1.7MW的背靠背换流试验站。 ——对一次设备和二次设备，及控制保护特性、 故障类型进行考核试验；
2、葛洲坝—南桥直流输电工程
±500kV,1200MW, 1.2kA 葛洲坝 1045km 南桥
制造商：葛洲坝-BBC公司；南桥-Siemens公司 单极投运时间： 1989.9 双极投运时间： 1990.8 引进签约时间： 1984.12 主要特点：我国第一个跨大区、跨系统、超高压、 大容量、远距离工程
4）1977年在上海利用杨树浦发电厂到九龙变 电所之间的23kV交流报废电缆，建成了31kV、 150A、4.65MW的直流输电实验工程，全长 8.6km。 ——对换流站产生的谐波和无线电干扰进行 了实测和分析； 5）以上工作为舟山直流输电工程的设计、调 试和运行积累经验，进行技术准备。 6）1987，舟山－宁波直流输电线路建成，并 在89年运行。
1.1 直流输电发展
对电的认识和电科学的发展源于直流。
人类近代的技术革命
第一次技术革命（始于18世纪下半叶） 基 础：牛顿力学 主要标志：蒸汽机 应 用：机器制造、采矿、铁路、冶金、纺织 第二次技术革命（始于19世纪下半叶） 基 础：电磁学原理、电路原理、化工原理、力学等
主要标志：电力、钢铁、化工；汽车、飞机、通讯 应 用：电气工程、电子信息、通信、自动 控制 化工、钢铁等领域
于整流，也解决了逆变问题，它的问世使直流输电成为现 1954年 世界第一个工业性直流工程——果特兰岛直流工
程在瑞典投入运行。
1977年
最后一个采用汞弧阀换流的直流工程投入运行。
这个时期被称为汞弧换流时期。
果特兰岛 直流工程
从 1954年世界上第一个工业性直流输电工程（哥特
兰岛直流工程）在瑞典投入运行以后，到1977年最
直流输电发展
对电的认识和电科学的发展源于直流。
1954年以前——试验性阶段
特点：
（1）直流输电工采用低参数的汞弧阀。
（3）发展速度较慢。
代表性工程
1945 年，德国爱 尔巴 - 柏 林：±220kV ， 60MW ，
115km（电缆），采用汞弧阀。 1945 年 ， 瑞 典 脱 罗 里 赫 坦 - 密 里 路 特 ： ±45kV ， 6.5MW，50km（架空线），采用汞弧阀。 1950年，原苏联卡希拉 -莫斯科：±220kV， 30MW， 112km （电缆），采用汞弧阀（现已改为晶闸管 阀）。
我国直流输电工程建设：
• 宁波－舟山群岛（100 kV，50 MW，1988年投运） • 葛洲坝－上海（ 500 kV，1200 MW，1989年投运） • 上海－嵊泗群岛（ ±50kV，60MW，2002年投运） • 天生桥－广州（ 500 kV，1800 MW，2001年双极投运）
• 三峡左岸－常州（ 500 kV，3000 MW，2003年投运）
HVDC标志性事件
1、舟山直流输电工程
宁波 大碶镇
-100kV，50MW，0.5kA
舟山群岛 鳌头浦
54km(架空线：42km，海底电缆：12km)
制造商： 中国西电公司 试运行时间： 1987.12.8 正式鉴定时间： 1989.9.1
主要特点： 1、我国第一个试点工程舟山直流输电试验工程； 2、完全由我国自行完成
4、嵊泗直流输电工程（shengsi）
±50kV,60MW, 0.6kA 芦潮港换流站 66.2km
嵊泗换流站
制造商：西电和许继电气 投运时间：2002年 主要特点：我国自行设计和建造的双极海底电缆 直流工程
5、三峡—常州直流输电工程
代表性工程
1954年，瑞典大陆 -果特兰岛工程： 100kV，20MW，
96km（水下电缆），采用汞弧阀。
1965年，日本的佐久间工程：把50Hz 和60Hz 的两
个不同频率的交流系统连接起来。 1970 年 ， 美 国 太 平 洋 联 络 线 工 程 ： ±400kV ， 1440MW，1362km（架空线）。
后一个采用汞弧阀换流的直流输电工程（纳尔逊河
I 期工程）建成，世界上共有 12 项汞弧阀换流的直
流工程投入运行，其中最大的输送容量为 1440MW
（美国太平洋联络线 I 期工程），最高输电电压为
±450kV （纳尔逊河 l 期工程），最长输电距离为
1362km（太平洋联络线）。
汞弧阀制造技术复杂、价格昂贵、 逆弧故障率高，可靠性较低、运行维护不便， 使直流输电的发展受到限制。
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。 IGBT 单个元件的功率小、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
大功率碳化硅元件有很好的应用前景。
HVDC标志性事件
1. 1882年，德国，HVDC首次成功试验
送端 受端 技术指标
2kV,1.5kW， 57km电报线 米期巴赫煤矿 慕尼黑国际展览 (Miesbach ) 会(Munich )
特点:
① 第一个电力系统； ② 线路损耗：78%； ③ 从此进入试验性阶段
HVDC标志性事件
2. 1954年，瑞典，HVDC首次投入商业运行
送端
瑞典大陆
受端
果特兰岛
技术指标
• 三峡－广东（ 500 kV，3000 MW，2004年投运） • 贵州－广东（ 500 kV，3000 MW，2004年投运）
• 灵宝背靠背（西北－华中联网工程，2005年投运）
• 三峡－上海（ 500 kV，3000 MW，2007年投运） • 贵州－广东二回（ 500 kV，3000 MW，2007年投运）
第三次技术革命（始于20世纪中叶）
基 础：电子技术、信息理论、系统理论、控制理论
主要标志：新能源利用、电子管、半导体、集成 电路、新技术的广泛应用
应 用：电气工程、电子信息、通信、自动控制、 计算机技术、家用电器、医疗设备、化工 等领域。
1831年，法拉第发现电磁感应原理，奠定了发电 机的理论基础。科学的发现，引起了技术的发明。
晶闸管换流阀特点:
体积减小、成本降低；
可靠性提高；
晶闸管换流阀没有逆弧故障，而且制造、试 验、运行、维护和检修都比汞弧阀简单而方 便。
新型半导体换流设备的应用
1997年3月，世界上第一个采用绝缘栅双极晶闸管（ 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，其输送功率和电压为 3MW 、 10kV ，输送距离为 10km。
1954年~1972年——发展阶段
特点： （1）直流输电设备的制造技术、施工质量、运行水
平有了很大的提高，直流输电进入了工业实用阶段。