高压直流输电技术教案
《高压直流输电》课件
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。
高压直流输电 课程设计 报告
摘要HVDc-Vsc系统是一种基于电压型自换相换流器即电压源换流器(vsc)和由PwM 控制的串联绝缘栅双极晶体管IGBT)或门极可关断晶闸管(GTO)的新型直流输电技术。
由于是一种新的技术，与其相关的许多技术问题还没有解决或解决的不够好，特别是换流器拓扑结构和控制策略等方面。
本文首先对高压直流输电技术的发展应用进行了综述，研究了适用于HVDc-Vsc的电压源换流器的基本特点。
其次，分析了电压源换流器的基本原理，对两电平换流器的拓扑结构进行的了详细的分析，并且由两电平换流器基本结构出发，给出了基于两电平换流器多脉波换流器的组成结构。
然后分析了多电平换流器的拓扑结构，主要包括二极管钳位式多电平换流器、飞跨电容式多电平换流器及级联式多电平换流器。
并且详细讨论了三相三电平换流器的拓扑结构．再次，对目前应用较为广泛的两电平换流器的正弦SPWM调制策略原理进行了详细的分析，建立了基于开关桥臂函数的两电平换流器数学模型。
在此基础上，建立了三电平换流器的正弦sPwM控制策略并且建立了三电平换流器的数学模型．介绍了换流器空间矢量调制策略的基本方法。
详细分析了电压合成矢量的空闻调制算法，通过矢量在坐标轴上投影的内在联系，实现了开关矢量快速识别．通过与sPwM算法的比较，证明了空间矢量调制算法的快速性与高效性。
最后采用MA TLab／simulink对各种控制方法进行了仿真，验证了控制算法的正确性，并且建立了基于vSC的直流输电系统的稳态模型，给出了定直流电压和定直流电流控制端控制量与被控制量之间的关系．并且进行了HVDc-Vsc 的系统仿真，获得了较理想的输出波形．HVDC．VSC的基本原理轻型直流输电技术(基于电压源换流器的输电技术)，其核心是采用适用于高压大容量输变电的全控型电力电子期间如GTO、IGBT、IGCT等及脉宽调制(PwM)技术的直流输电。
目前在HvDc一VSC中应用较多的是可关断器件IGBT，相对于GTO与IGCT，其通断容量小，开关频率高，通断损耗较小，且驱动电路简单。
高压直流输电技术优秀课件
但是汞弧阀制造技术复杂、价格昴贵、逆弧
故障率高、可靠性较差、运行维护不便等因素
，使直流输电的应用和发展受到限制。
二、直流输电技术的发展
第二阶段：晶闸管阀换流时期
20世纪70年代以后，电力电子技术和微电子技术的 迅速发展，高压大功率晶闸管的问世，晶闸管换流 阀和计算机控制技术在直流输电工程中的应用，这 些进步有效地改善了直流输电的运行性能和可靠性， 促进了直流输电技术的发展。
二、直流输电技术的发展
直流输电的发展与换流技术有密切的关系。
(特别与高电压、大功率换流设备的发展)
第一阶段：汞弧阀换流时期
1901年发明的汞弧整流管只能用于整流。
1928年具有栅极控制能力的汞弧阀研制成功，
它不但可用于整流，同时也解决了逆变问题。
因此大功率汞弧阀使直流输电成为现实。
1954年世界上第一个采用汞弧阀性直流输
但是IGBT功率小、损耗大，不利于大型直流输电 工程采用。最新研制的门极换相晶闸管（IGCT） 和大功率碳化硅元件，该元件电压高、通流能力 强、损耗低、可靠性高。
1949年～2020年我国发电装机容量、用电量图
一、发展特高压电网的必要性
2、发展特高压电网是电源结构调整和优化布局的必 然要求。
我国发电能源以煤、水为主。西部地区资源 丰富，全国四分之三以上经济可开发水能资源分布在 西南地区，煤炭资源三分之二以上分布在西北地区； 东部地区经济发达，全国三分之二以上的电力负荷集 中在京广铁路以东经济发达地区，未来的负荷增长也 将保持这一趋势。
高压直流输电技术优秀课件
目录
一、发展特高压电网的必要性
二、直流输电技术的发展
三、直流输电与交流输电的性 能比较
四、高压直流输电系统的结构 和元件
高压输电--优质获奖教案
3.4变压器3.5高压输电教学目标：1.进一步理解变压器原理及规律.2.熟练应用变压器原、副线圈的决定因素解决动态分析问题.3.熟悉远距离输电中的各物理量关系和损耗问题，熟练解决远距离高压输电中的实际问题．重点：进一步理解变压器原理及规律难点：熟悉远距离输电中的各物理量关系和损耗问题，熟练解决远距离高压输电中的实际问题 教学过程：基础点知识点1 理想变压器1．构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。
(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈。
2．原理：电流磁效应、电磁感应。
3．理想变压器的基本关系式 (1)功率关系：P 入＝P 出。
(2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2，若n 1＞n 2，为降压变压器；若n 1＜n 2，为升压变压器。
(3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2n 1；有多个副线圈时仍有P 入＝P 出，据P ＝UI 可推出，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n ，n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…＋n n I n 。
(4)频率关系：不变。
4．几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器，如图A 、B 所示。
(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器：把高电压变成低电压， 如图C 所示。
电流互感器：把大电流变成小电流，如图D 所示。
知识点2 远距离输电1．减少输电电能损失的两种方法 (1)理论依据：P 损＝I 2R 。
(2)减小输电线的电阻：根据电阻定律R ＝ρlS ，要减小输电线的电阻R ，在保证输电距离情况下，可采用减小材料的电阻率、增大导线的横截面积等方法。
(3)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P ＝UI ，要减小电流，必须提高输电电压。
2．输电过程示意图3．输电电流(1)I ＝PU ；(2)I ＝U －U ′R 。
4．输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为Q ＝I 2Rt 。
高压直流输电控制课件
培训与演练
对高压直流输电系统的操 作人员进行培训和演练， 提高其应对故障的能力和 水平。
06 高压直流输电的未来发展 与挑战
技术发展趋势
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。
柔性直流输电技术
柔性直流输电技术以其独特的可 控性和灵活性，将在未来高压直
详细描述
高压直流输电是将直流电能从电源侧通过换流站传送到受端 的过程，其传输容量大、电压等级高，能够实现远距离、大 容量的电力传输，且传输过程中电能损耗较低，稳定性较好 。
高压直流输电的应用场景
总结词
高压直流输电适用于大规模、远距离的电力传输，尤其适用于海底电缆、城市 供电等场景。
详细描述
由于高压直流输电具有稳定、高效、灵活等优点，因此广泛应用于海底电缆、 城市供电、可再生能源并网等场景，能够满足不同地区、不同用户的电力需求 。
控和操作。
控制系统功能
自动控制
远程监控
根据预设的控制策略，自动调节高压直流 输电系统的运行状态，确保系统稳定、安 全、经济运行。
通过通讯设备接收上层调度系统的指令， 远程监控高压直流输电系统的运行状态， 并进行相应的操作。
故障诊断
优化调度
根据传感器反馈的运行数据，对高压直流 输电系统进行故障诊断，及时发现并处理 系统中的异常情况。
智能化与自动化
高压直流输电系统的控制将更加智能化和自动化，能够更好地应对复 杂多变的运行环境和条件，提高电力传输的可靠性和稳定性。
感谢您的观看
THANKS
传感器实时监测高压直流输电 系统的运行状态，并将数据反 馈给控制器，形成闭环控制。
通过通讯设备，控制系统与上 层调度系统进行信息交互，实 现远程监控和操作。
电力电子：高压直流输电课程设计
引言电力电子技术是以电力变换为主要研究内容的一门工程技术。
对电能进行变换和控制的目的是为了更方便，更有效的使用电能，使电能更好的为人们服务。
按照美国IEEE电力电子协会的定义，电力电子技术是有效地使用功率半导体器件，应用电路和控制理论以及分析开发工具，实现对电能高效的变换和控制的一门技术，包括电压，电流，频率，和波形等方面的变换。
高压直流输电是电力电子技术的一个重要应用领域，与其他应用技术相比，其实用化较早，电压与功率等级最高。
高压直流输电是指将发电场发出的交流电通过换流器转变为直流电，然后通过输电线路把直流电送入受电断，再把直流电转变为交流电供用户使用（逆变）。
因此相控整流及有源逆变是其理论基础与核心技术。
高压直流输电具有功率大，线路造价低，控制性能好等优点是目前解决高压电大容量，长距离输电和异步连网的重要手段。
随着全国联网、西电东送的步伐加快，可再生能源的开发利用, 为扩大直流输电技术的应用创造了良好的条件；而电力电子技术的进步和直流输电设备价格的下降，使HVDC 输电在未来的电力系统中将会更具竞争力。
高压直流输电具有明显的经济性。
直流输电采用两线制，与采用三线制三相交流输电相比，在输电线路导线截面和电流密度相同的条件下，若不考虑趋肤效应，输送相同的电功率，输电线和绝缘材料可节省约1／3。
如果考虑到趋肤效应和各种损耗，输送同样功率交流电所用导线截面积大于或等于直流输电所用导线截面积的1.33倍。
因此，直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半。
另外，线损小。
但是，直流输电系统中的换流站的造价和运行费用要比交流输电系统变电站的高，当输电距离增加到一定值后，直流输电线路所节省的费用刚好抵偿了换流站所增加的费用，此时这个输电距离即被称为交流输电与直流输电的等价距离高压直流输电可以实现额定频率不同(如50Hz、60Hz)的电网的互联，也可以实现额定频率相同但非同步运行的电网的互联。
采用高压直流输电易于实现地下或海底电缆输电。
《高压直流输电》教学大纲
《高压直流输电》课程教学大纲课程名称：高压直流输电(High Voltage DC Transmission)课程编号：CN115130B学分：2总学时：32适用专业：电气工程及其自动化先修课程：电路原理，电机学，电力系统分析。
一、课程的性质、目的与任务：本课程是“电气工程及其自动化”专业的一门专业课，是一门理论性和实践性很强的课程。
本课程的目的在于向学生介绍高压直流输电技术的发展及其特点，换流电路的工作原理，换流站及其主设备，高压直流输电线路，谐波及滤波器，高压直流系统的控制及高压直流输电技术的发展前景。
完成本课程的学习后，能够认识有关高压直流输电技术的基本问题和现象，并为以后从事本专业的工作打下基础。
二、教学基本要求：熟悉和掌握直流输电的基本原理、整流器及逆变器的工作原理、换流站主设备的工作原理、直流架空线路等值参数的计算、换流装置交流侧和直流侧特征谐波产生原因以及减少换流器谐波的方法、高压直流系统控制的基本方式及其实际应用。
理解和掌握整流器与逆变器的工作原理、换流站主要设备的工件原理大地回路的工作原理、交流滤波器和直流滤波器的原理、直流输电系统主要控制方式的基本原理了解高压直流输电的发展历史及发展前景、直流输电的优缺点、直流输电的分类、换流电路的组成及功能、换流站的平面布置、高压直流线路的额定电压与分裂导线、高压直流架空线路的电晕效应及直流电缆线路；三、教学内容：（一）高压直流输电的基本概念3学时1.高压直流输电的发展历史，包括国外的发展概况以及我国高压直流输电的发展情况2.直流输电的基本原理3.直流输电系统的分类：单极线路方式；双极线路方式4.直流输电的优缺点a.输送相同功率时，线路造价低b.线路有功损耗小c.适宜于海下输电d.没有系统的稳定问题e.能限制系统的短路电流f.调节速度快，运行可靠5.交流输电与直流输电比较的等价距离6.直流输电的发展前景（二）换流电路的工件原理6学时1. 整流器的工作原理a.理想情况下的工作原理b.考虑延迟角（即α＞0）的情况c.考虑延迟角（α＞0），又考虑换相电感（μ＞0）的情况2. 逆变器的工作原理a.逆变的基本概念b.逆变器的工作原理（三）换流站及其主设备3学时1.晶闸管换流器a.对晶闸管元件的基本要求b.晶闸管元件的分类及选择c.晶闸管阀的结构2.换流变压器a.换流变压器的特点b.换流变压器容量和电抗值的选择c.对换流变压器分接头高压的要求3.直流电抗器4.换流站的平面布置（四）高压直流输电线路4学时1.高压直流架空线路的额定电压与分裂导线2.高压直流架空线路的电晕效应a.直流电晕的基本特点b.直流电晕损耗的计算方法c.无线电干扰3.直流架空线路的等值参数4.直流电缆线路5.大地回路（五）谐波和滤波器6学时1.换流装置交流侧的特征谐波a.换流变压器阀侧线电流b.换流变压器交流侧线电流c.双桥12脉波时换流变压器交流侧线电流2.换流装置直流侧的特征谐波a.换流器直流侧的谐波电压b.直流侧的谐波电流3.交流滤波器a.滤波器的分类b.交流滤波器的阻抗特性c.调谐滤波器的参数d.交流滤波器的选择设计e.交流滤波器的配置及评定准则4.直流滤波器5.阻尼型滤波器6.消除谐波的其它方法a.磁通补偿法b.谐波注入法c.直流纹波注入法（六）高压直流系统的控制6学时1.引言a.控制系统的配置b.控制系统的基本要求2.控制的基本方式3.定电流控制：控制特征、控制原理4.定电压控制5.定触发角控制6.定熄弧角控制：定熄弧角控制系统的控制特性、定熄弧角控制的基本原理7.功率控制和频率控制：定功率调节器的工作原理、频率控制8.控制系统的实际应用：联合控制特性、直流输电的快速相位控制（七）高压直流输电技术的发展前景4学时1.引言2.高压直流断路器3.多端直流输电4.发电机-整流器单元5.发电机-二极管整流器单元6.强迫换相7.现有交流输电设备变为直流的应用8.紧凑型换流站四、教学参考书：1.李兴源编著，高压直流输电系统的运行与控制，1998第一版，科学出版社，19982.赵畹君主编，高压直流输电工程技术，2005年第二版，中国电力出版社3.(新西兰)J.阿律莱加著，任震等译，高压直流输电，1987第一版，重庆大学出版，19874.林永生等编著，高压直流输电，1982第一版，上海科学技术出版社，1982六、考核说明：1．考核方式：考查。
高压直流输电系统课件x
高压直流输电系统课件x一、教学内容本节课我们学习的教材是《科学》四年级上册，第二章第四节“高压直流输电系统”。
本节内容主要包括高压直流输电的原理、优点以及应用。
通过学习，使学生了解高压直流输电的基本概念，掌握直流输电的特点和优势，并能够运用所学知识分析生活中的电力传输问题。
二、教学目标1. 让学生了解高压直流输电的原理和优点。
2. 培养学生运用科学知识解决实际问题的能力。
3. 提高学生的科学思维能力和团队合作能力。
三、教学难点与重点重点：高压直流输电的原理和优点。
难点：直流输电在实际应用中的优势和挑战。
四、教具与学具准备教具：PPT课件、模型电路、实验器材。
学具：笔记本、彩笔、实验报告单。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过展示我国西电东送工程的图片，引导学生思考高压直流输电在实际生活中的应用。
2. 知识讲解：（1）讲解高压直流输电的原理：利用PPT课件，详细介绍高压直流输电的原理，引导学生理解直流输电的优点。
（2）分析直流输电的优点：通过对比直流输电和交流输电的优缺点，使学生明确直流输电在长距离、大容量输电方面的优势。
3. 例题讲解：出示例题：某电力公司计划建设一条从A地到B地的直流输电线路，两地距离为500公里，输电电压为±500kV。
请计算该输电线路的输电功率。
引导学生运用所学知识解决问题，培养学生的实际应用能力。
4. 随堂练习：布置练习题：某输电线路采用±660kV的直流输电，两地距离为700公里，求输电线路的输电功率。
5. 实验环节：组织学生进行实验，观察实验现象，巩固所学知识。
6. 板书设计：高压直流输电原理、优点及应用。
7. 作业设计作业题目：（1）某电力公司计划建设一条从A地到B地的直流输电线路，两地距离为600公里，输电电压为±500kV。
请计算该输电线路的输电功率。
（2）某输电线路采用±800kV的直流输电，两地距离为800公里，求输电线路的输电功率。
特高压直流输电-接地极及其线路PPT学习教案
如果接地极离铁路太近，直流地电流也可能对铁路系统的信号和电 气化铁路的供电系统带来影响。
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7.1 对接地极的要求
(3) 大的入地电流在极址附近地面出现跨步电压和接触电势，可能会 影响到人畜安全。因此，为了确保人畜的安全，必须将其控制在安 全范围之内。
(4 ) 直流输电工程几乎都是采用12脉动换流器，此换流器除了产生持 续的直流电流外，还将产生12, 24, 36...等12倍数的谐波电流。在单极 大地回线方式运行时。换流器产生的谐波电流将全部或部分地(当换 流站中性点加装电容器或滤波器时)流过接地极引线。这种谐波电流 形成的交变磁场，将可能干扰通信信号系统。为减少接地极架空线 路上的谐波电流对通信系统的电磁干扰，其最有效的方法之一是使 架空线路远离通信线路。
第3页/共53页
7.1 对接地极的要求
7.1.1 接地极地电流对环境的影晌 直流电流持续地、长时间地流过接地极会
产生电磁效应、热效应和电化效应，对环 境产生影响。
a. 电磁效应 当强大的直流电流经接地极注入大地时，
在极址土壤中形成一个恒定的直流电流场， 并伴随着出现大地电位升高。对极址附近 以及电流通道上的设施(包括地下设施)和
注2:安置在海中的电极可称为海水电极。 ③ 接地极线路
连接换流站直流中性母线与接地极的绝缘的
线路。
高中物理选修1-1教案-3.5高压输电3-人教版
第五节《高压输电》教学设计(2) 输电线损失的电功率是多少？用户得到的功率有多少？［生］设输电电流为I，输电线的电阻为R，则功率损失为ΔP=I2R. 6250W 3750W［师］计算可以看出损失功率太多，效率低。
如何减少输电中的功率损失？［生］根据功率损失的表达式ΔP=I2R可知，要减少输电线上的功率损失，有两种方法：其一是减小输电线的电阻；其二是减小输电电流.［师］先考虑减小输电线的电阻练习2：若只改变导线的横截面积，（输电电流不变,导线材料和长度都不变），使输电损失功率由原来的6250W变为10W，导线的直径将变为原来的多少倍?［生］分析并解答［师］靠减小输电线的电阻来减少输电中的功率损失是否可行？［生］分析［师］根据电阻定律可知R线=ρ，要减小输电线的电阻R线，采用下述方法减小长度和减小电阻率是否可行？［生］分析①减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线.②减小输电线的长度l不可行，因为要保证输电距离.③增加导线的横截面积，可适当增大横截面积.太粗不可能，既不经济又架设困难.结论：靠减小输电线的电阻来减少输电中的功率损失不可行？［师］如何减小输电线中的电流呢？采用高压输电通过计算用对比的方法了解为什么要用高压输电。
更深入和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不只一个，分析问题应综合考虑，抓住主要方面通过计算用对比的方法理解高压输电是减少电能损耗的为之的最有效的办法。
突出重点、突破难点练习3：将发电厂发出的400V 电压通过升压变压器，采用10KV 电压输送10KW 的电功率，线路总电阻为10Ω。
（1）输电导线中的电流是多少？线路损失的电压是多少？（2）输电线中损失的电功率是多少？用户得到的功率有多少？ ［生］口算，解答 比较可知，同样是将损失功率减小到10W 现在要用变压器将电压提高即可 师生总结：高压输电是减少电能损耗的 为之的最有效地办法。
人教版高中物理选修1-1 高压输电 第1课时 教案
3.5高压输电［课时安排］1课时［教学目标］：（一）知识与技能1．知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程。
2．知道降低输电损耗的两个途径。
3．了解电网供电的优点和意义。
（二）过程与方法通过思考、讨论、阅读，培养学生阅读、分析、综合和应用能力（三）情感、态度与价值观1．培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度。
2．介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情。
［教学重点］找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少功率与电压损失。
［教学难点］：理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU。
［教学器材］：投影仪、投影片［教学方法］：自学讨论法、阅读法、讲解法。
［教学过程］（一）引入新课师：人们常把各种形式的能（如水流能、燃料化学能、核能）先转化为电能再进行传输，这是因为电能可以通过电网来传输，那么电能在由电厂传输给用户过程中要考虑什么问题？这节课我们就来学习远距离输电的知识，请同学们认真仔细地阅读教材，回答老师提出的下列问题（屏幕上打出）。
（二）进行新课1．降低输电损耗的两个途径问题1：输送电能的基本要求是什么？问题2：远距离大功率输电面临的困难是什么？问题3：输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低输电损耗的两个途径是什么？问题4：如何减小输电线的电阻呢？问题5：如何减小输电线中的电流呢？阅读并回答教材49页“思考与讨论”中的问题。
问题6：以上两个途径中，哪一个对于降低输电线路的损耗更有效？举例说明。
问题7：大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达目的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？问题8：投影片展示我国远距离高压输电情况及远距离高压输电的原理。
如下图所示。
设发电机的输出功率为P ，则功率损失为 ΔP =I 22R用户得到的功率为P 用=P -ΔP .输电线路上的电压损失为：ΔU =I 2R ，则U 3=U 2-ΔU .问题9：目前，我国常用的远距离输电采用的电压有哪几种？ 问题10：是不是输电电压越高越好？为什么？ 问题11：采用电网供电的优点是什么？2．高压交流输电 高压输电的优点 【例1】远距离输送交变电流都采用高压输电。
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。
《高压输电》 导学案
《高压输电》导学案一、学习目标1、理解高压输电的原理和优点。
2、掌握输电过程中的功率损失和电压损失的计算方法。
3、了解高压直流输电和交流输电的特点及应用。
二、知识回顾1、电功率的计算公式：＄P ＝ UI$，其中＄P$ 表示功率，＄U$ 表示电压，＄I$ 表示电流。
2、电阻的计算公式：＄R ＝＼rho\frac{l}｛S}＄，其中＄R$ 表示电阻，＄＼rho$ 表示电阻率，＄l$ 表示导体长度，＄S$ 表示导体横截面积。
3、焦耳定律：＄Q ＝ I^2Rt$，其中＄Q$ 表示热量，＄I$ 表示电流，＄R$ 表示电阻，＄t$ 表示时间。
三、新课导入在我们的生活中，电能的输送是至关重要的。
从发电厂发出的电能，需要经过输电线路输送到各个用户。
然而，在输电过程中，会存在功率损失和电压损失等问题。
为了减少这些损失，提高输电效率，高压输电技术应运而生。
那么，高压输电到底是怎么一回事呢？让我们一起来探究吧！四、高压输电的原理1、为什么要采用高压输电？我们知道，在输电线路中，电流通过导线时会产生热量，从而导致电能的损失。
根据焦耳定律＄Q ＝ I^2Rt$，当电阻＄R$ 和时间＄t$ 一定时，电流＄I$ 越小，产生的热量＄Q$ 就越少。
而电功率＄P ＝ UI$，在输送功率＄P$ 一定的情况下，电压＄U$ 越高，电流＄I$ 就越小。
因此，采用高压输电可以减小输电线路中的电流，从而减少电能的损失。
2、输电过程中的功率损失在输电线路中，功率损失主要包括导线电阻发热损失和电晕损失。
其中，导线电阻发热损失是主要的。
设输电线路的电阻为＄R$，输送的电功率为＄P$，输电电压为＄U$，输电电流为＄I$，则功率损失为：＄＼Delta P ＝ I^2R ＝（＼frac{P}｛U}）＾2R$从上述公式可以看出，要减少功率损失，可以减小输电线路的电阻＄R$ 或者提高输电电压＄U$。
减小电阻可以通过增大导线的横截面积、采用电阻率较小的材料等方法，但这会增加成本。
高压直流输电技术教案
高压直流输电技术张忠会南昌大学信息工程学院电气与自动化系二○○四年一月八日目录第一章高压直流输电的基本概念 (3)1.1高压直流输电的发展历史 (3)1.2直流输电的基本原理 (4)1.3直流输电系统的分类 (4)1.4直流输电的优缺点 (5)1.5交流输电与直流输电比较的等价距离 (8)第二章换流电路的工作原理 (9)2.1引言 (9)2.2整流器的工作原理 (9)2.3逆变器的工作原理 (17)第三章换流站及其主设备 (19)3.1引言 (19)3.2晶闸管换流器 (20)3.3换流变压器 (23)3.4直流电抗器（平波电抗器） (25)3.5换流站的平面布置 (27)第四章高压直流输电系统 (28)4.1引言 (28)4.2高压直流架空线路的额定电压与分裂导线 (28)4.3高压直流架空线路的电晕效应 (29)4.4高压架空线路的等值参数 (31)4.5直流电缆线路 (31)4.6大地回路 (31)第五章滤波和滤波器 (33)5.1引言 (33)5.2换流装置交流侧的特征谐波 (33)5.3换流装置直流侧的特征谐波 (34)5.4交流滤波器 (34)5.5直流滤波器 (36)5.6阻尼型滤波器 (36)5.7消除谐波的其它方法 (37)第六章高压直流系统的控制 (38)6.1引言 (38)6.2控制的基本方式 (39)6.3定电流控制 (39)6.4定电压控制 (40)6.5定触发角控制 (40)6.6定熄弧角控制 (40)6.7功率控制和频率控制 (41)6.8控制系统的实际应用 (41)《高压直流输电技术》思考题及答案 (44)第一章 高压直流输电的基本概念1.1高压直流输电的发展历史一、 国外的发展概况1954年瑞典在本国和果特兰岛之间建成了一条海底电缆直流输电线。
这是世界上第一条工业性的高压直流输电线，到现在已有五十年的历史。
直流输电的发展大致可分为三个阶段：1. 1954年以前——实验性阶段（初始阶段）19世纪初期发展起来的信号传输—电报，虽然传输的电力是很微弱的，但是人们从此得到启发，并应用于电力传输。
高压直流输电课件—直流输电新技术
2023/1/24
17
chap.6 直流输电新技术
6.2.2.1 国外特高压输电研究和应用
前苏联
➢上世纪70年代规划，1981年起开始建设，建成 1150kV线路 900km，在额定电压下累积运行超 过5年。
➢1978年计划建设±750kV直流特高压，试制出工 程所用的全套设备，两端换流站完成了大部分 土建及设备安装工作，直流线路建成1090km。
（国家电网）特高压骨干网架
由1000kV级交流输电网和800kV级以上直流 输电系统构成的电网。
特高压输电分类
➢特高压交流输电（UHVAC transmission）
➢特高压直流输电（UHVDC transmission）
2023/1/24
2005年同步电网图
12
chap.6 直流输电新技术
6.2.1 特高压电网建设的必要性
➢HVDC单位走廊的输送容量高于（甚至远高于） HVAC，且有利于提高系统的稳定性；
➢交直流转换无技术障碍，投资增加有பைடு நூலகம்，但增 容显著。
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6
chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
交直流转换的研究现状
➢ 1997年首次提出三极直流输电的概念； ➢ 2004年，Cigre发表了关于将220kV交流输电线路改造
是±500kV的2.1倍。
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能源分布，水能分布
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chap.6 直流输电新技术
6.2.1 特高压电网建设的必要性 3、缩短电气距离，提高稳定极限
➢ 1000kV输电线路的电气距离相当于同长度500kV 的1/4～1/5。即输送相同功率下，1000kV输电线 路的最远送电距离是后者的4倍。
高压输电的教案
高压输电的教案高压输电的教案高压输电的教案高压输电目标：1、了解为什么用高压输电。
2、知道减少远距输送电能损失的主要途径。
3、了解电网在能源利用上的作用，认识科学技术对人类生活的深远影响。
过程：上一节提到远距离输电，需要高压，为什么呢？一、阅读课本74-78页了解本节内容，并回答下列问题：1、远距离输电的电能损失在哪些地方？2、如何减小输带电损失，可以通过那些途径？3、具体减小输电损失是怎样做的？4、为什么一定要用高压输电？5、为什么用电网输电，而不是逐户送电？6、输电技术的发展过程。
二、如果需要用实验说明问题时，可以选择下列仪器：远距离输电模型三、解决问题1、电线电阻；2、根据可以知道，通过减小电阻和电流可以实现；3、降低导线电阻：粗一些，但不能太粗，中心是钢芯，四周为铝层；降低输电电流：使用高压输电；4、根据发电机输出功率一定，输电线电阻一定情况下，计算不同输电电压的导线损失；5、电网输电可以合理调度电力，保证可靠供应；6、参考课本。
电磁波的发射和接收导学案班级_________ 姓名_________ 第_______组人教版物理选修3-4学案：14.3《电磁波的发射和接收导学案》审核：高二物理组编写人：朱栋栋寄语：为了自己的将，好好努力学习吧！【学习目标】1．了解有效地发射电磁波的两个条。
2．了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振在电磁波发射、接收过程中的作用。
3．通过对电磁波的产生、发射、接收过程及基本电路的简单分析，领会无线电波在实际生活、生产中的作用。
【学习重点和难点】1．电磁波有效发射的条，调制的含义及调制方式。
2．无线电波接收原理。
3．无线电波调制的含义及调幅和调频的区别。
4．“电谐振”概念。
一、提出问题、引入新在LC振荡电路中，电场主要集中在电容器的极板之间，磁场主要集中在线圈内部，电场能和磁场能主要在不同元之间相互转化，辐射出去的电磁能或者电磁波很少。
那么如何才能有效地发射和接收电磁波呢？这就是我们本节所学的内容。
高压直流输电与柔性交流输电课件
应用场景比较
高压直流输电和柔性交流输电在不同应用场景中各有优势。
高压直流输电适用于远距离大容量电力输送、电网互联、城市供电等场景，能够 提高电网的稳定性和可靠性。而柔性交流输电适用于分布式电源接入、可再生能 源并网、城市配电网改造等场景，能够提高电网的灵活性和可调度性。
优缺点比较
高压直流输电和柔性交流输电各有优缺点，适用场景不同。
05
实际案例分析
高压直流输电典型案例
案例一
苏格兰到英格兰的HVDC 输电项目
案例二
魁北克到纽约的HVDC输 电项目
案例三
巴西的伊泰普水电站 HVDC输电项目
柔性交流输电典型案例
案例一
上海南汇风电场的柔性交流输电系统
案例二
丹麦的哥本哈根电网的FACTS应用
案例三
美国加州的San Gorgonio风电场的柔性交流输电 系统
案例对比分析
1 2
技术经济性分析
投资成本、运行维护费用、可靠性等方面的比较
环境和社会影响比较
对环境的影响、对当地经济的影响等方面的比较
3
未来发展趋势和前景展望
高压直流输电与柔性交流输电在未来电网发展中 的地位和作用
THANK YOU
高压直流输电与柔性交流输电课 件
• 高压直流输电技术介绍 • 柔性交流输电技术介绍 • 高压直流输电与柔性交流输电的比
较 • 高压直流输电与柔性交流输电的未
来发展 • 实际案例分析
01
高压直流输电技术介绍
高压直流输电的定义与特点
总结词
高压直流输电是一种利用直流电进行大容量、远距离电力传输的技术，具有输送容量大、损耗小、稳定性高等特 点。
高压直流输电具有输送功率大、控制性能好、受干扰影响小等优点，但设备成本高、损耗较大。而柔性交流输电具有响应速 度快、调节范围广、可实现快速控制等优点，但设备成本较高、对电能质量有一定影响。在实际应用中，应根据具体需求和 场景选择合适的输电方式。
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高压直流输电技术南昌大学信息工程学院电气与自动化系二OO四年一月八日目录第一章高压直流输电的基本概念 (3)1.1 高压直流输电的发展历史 (3)1.2 直流输电的基本原理 (4)1.3 直流输电系统的分类 (4)1.4 直流输电的优缺点 (5)1.5 交流输电与直流输电比较的等价距离 (8)第二章换流电路的工作原理 (9)2.1 引言 (9)2.2 整流器的工作原理 (9)2.3 逆变器的工作原理 (17)第三章换流站及其主设备 (19)3.1 引言 (19)3.2 晶闸管换流器 (20)3.3 换流变压器 (23)3.4 直流电抗器（平波电抗器） (25)3.5 换流站的平面布置 (27)第四章高压直流输电系统 (28)4.1 引言 (28)4.2高压直流架空线路的额定电压与分裂导线 (28)4.3高压直流架空线路的电晕效应 (29)4.4 高压架空线路的等值参数 (31)4.5 直流电缆线路 (31)4.6 大地回路 (31)第五章滤波和滤波器 (33)5.1 引言 (33)5.2 换流装置交流侧的特征谐波 (33)5.3 换流装置直流侧的特征谐波 (34)5.4 交流滤波器 (34)5.5 直流滤波器 (36)5.6 阻尼型滤波器 (36)5.7 消除谐波的其它方法 (37)第六章高压直流系统的控制 (38)6.1 引言 (38)6.2 控制的基本方式 (39)6.3 定电流控制 (39)6.4 定电压控制 (40)6.5 定触发角控制 (40)6.6 定熄弧角控制 (40)6.7 功率控制和频率控制 (41)6.8 控制系统的实际应用 (41)《高压直流输电技术》思考题及答案 (44)第一章高压直流输电的基本概念1.1 高压直流输电的发展历史一、国外的发展概况1954 年瑞典在本国和果特兰岛之间建成了一条海底电缆直流输电线。
这是世界上第一条工业性的高压直流输电线，到现在已有五十年的历史。
直流输电的发展大致可分为三个阶段：1. 1954 年以前——实验性阶段（初始阶段）19 世纪初期发展起来的信号传输—电报，虽然传输的电力是很微弱的，但是人们从此得到启发，并应用于电力传输。
法国科学家普勒利用电报线路，传输57 公里，完成了第一次直流输电实验。
1906—1950 年，法、德、美、瑞典、苏联均做了实验，因串联高压复杂，可靠性差。
与此同时，交流发电得到发展，使直流输电的发展受到阻碍。
20世纪50 年代后，大电网高速发展，使直流输电技术重新被重视。
这个阶段的特点：（1）直流输电工程的参数比较低。
（2）换流装置几乎都是采用低参数的汞弧阀。
（3）发展速度较慢。
直流输电技术在初始阶段共有三个代表工程：德国，瑞典，原苏联。
2.1954 —1972 年——发展阶段1954 年瑞典的海底直流电缆标志着直流输电进入了一个发展阶段。
这一阶段的主要特点是：（1）技术提高很大。
（2）直流输电具有多方面的目的（水下，互联，远距离，大容量）。
（3）汞弧阀参数有很大的提高。
3.1972 —现在——大力发展阶段1972 年，加拿大的伊尔河直流输电工程首次采用可控硅（晶闸管）使直流输电得到大力发展。
1975年，全世界有HVDC系统工程11项，输电容量有5GW到1996年HVDC系统工程56项，输电容量54.166GW。
增长近11倍。
这个阶段的特点是：（1 ）采用可控硅阀。
（2）几乎全都是超高压。
（3）单回线路的输电能力比前阶段有了很大增加（4）发展速度快。
二、我国高压直流输电的发展情况50 年代浙江舟山直流输电工程为第一个直流输电工程。
参数为100kv ，100MW，55km （其中水下电缆12km）1. 葛上直流：于1985 年开始建设到1989 年投入运行。
其参数为500kv, 1200MV，线路长度为1045.6km。
2. 天广直流：这是一个交流并联输电工程，1998 年投产。
参数为500kv，1800MVy 960km,该工程由一回500kv的交流输电线路和一根双桥直流输电系统组成。
3. 三峡—广州直流输电工程,已开始建设,预计年底前投运。
4. 我国正在设计或拟议中的其它工程有：西北- 华北直流输电互联工程、宝鸡-成都直流输电工程、长江三峡-华东交直流并联输电工程等。
1.2直流输电的基本原理图1.3为直流输电原理图（见课本）1. 设备：（1）两个换流站CS1和CS2 （整流器和逆变器）（2）直流输电线路2. 连接形式：CS1和CS2的直流端分别连接到直流输电线路两端，CS1和CS2的交流端分别连接到两个电力系统I和n3. 换流站的主要装设有换流器换流器由一个或多个换流桥串联或并联组成。
目前用于直流输电系统的换流桥均采用三相桥式换流电路，每个桥具有6个桥臂。
它具有可控的单向导通能力，所以又称为阀或阀臂。
4. 传输形式：（1）CS1把交流系统I的交流转换成直流（整流）（2）通过直流输电线路送至CS2（3）CS2将直流转换成交流（逆变）5. 直流线路电流为| d也1也21 d RV d1 V d2 |d?R上式中V d1为CS1的直流输出电压，V d2为CS2的直流输入电压，I d为直流线路电流，R为直流线路电阻。
CS1送出的功率为p d1 V d1? I d.CS2接受到的功率为p d2 v d2? I d。
直流线路只输送有功功率，不输送无功功率。
所以直流线路的损耗为P d1 P d2 V d1|d V d2|d |d V d1 V d2）从图中可以看出：V d1>V d2时，电流由CS1到CS2.所以只要改变两端直流电压V d1，V d2就可以调节］d，从而也就改变了其传送的功率.故通过调节可以保证输送的电流和功率不变.V d2极性不变情况下，如果V d2>V d1，CS2仍不能向CS1送出反向的电流和功注：在率.这是由于换流器只能单向导通的缘故.但V d2极性改变后，V d2>V d1时,CS2可向CS1送出电流和功率。
CS2为整流站运行，CS1为换流站运行。
1.3直流输电系统的分类由于直流断路器都处于研制阶段，致使直流输电系统还不能像交流系统那样构成各种复杂的网络。
直流输电系统大多是两端供电系统。
（见图1.4 ）一、单极线路方式：1．单极线路方式：（1）用一根架空导线或电缆线，以大地或海水作为返回线路组成的直流输电系统。
（2）正常运行时，电流经大地或海水构成回路。
应注意：接地板的材料，埋设方式和对地下埋设物的腐蚀以及对地下通讯线路，航海罗盘的影响等问题。
（3）通常采用正极接地的方式较多。
2. 单极两线制方式（1）用一根导线代替大地作为返回线路的单极线路方式。
（2）单极两线单点接地是将导线任一根在一侧换流站进行单点接地。
这种方式避免了电流从地中或海水中流过，又把某一导线的电压限位到0。
（3）缺点：当负荷电流在流过导线时，要产生不小的电压降。
所以仍要考虑适当的绝缘强度。
（4）这种方式大多用于无法采用大地或海水作为回路，以及双极方式的过度二、双极线路方式1. 双极两线中性点两端接地方式（1）将整流站和逆变站的中性点均接地，两极对地电压分别为+V和-V。
正常运行时，接地点之间没有电流通过。
（由于两侧变压器的阻抗和换流器控制角的不平衡，总有不平衡电流流过）（2）当某一方的换流器和线路有故障时，可以利用健全极和大地作为回路维持单极运行方式。
葛上直流就是采用这种方式。
2. 双极中性点单端接地方式这种运行方式在整流侧或逆变侧中性点单端接地。
正常运行时，与上一种方式相同；故障时，将无法运行，（没有形成回路）3. 双极中性线方式（1 ）将两端中性点用导线连接起来，在任一侧接地。
（2）当一极发生故障时，能用健全极继续输送功率，同时避免了大地和海水作为回路，这种运行方式在减轻电磁干扰、防止腐蚀方面有优点，在日本被标准采用，但经济上增加了一定的投资。
4. “背靠背” （back-to-back ）换流方式。
即没有直流线路，整流站和逆变站在一起的直流输电系统使用于不同额定频率或者相同额定频率非同步运行的交流系统之间的互联。
由于没有直流输电线路，直流系统可用较低的额定电压，这样整个直流系统的绝缘费用可降低，有色金属的消耗量和电能损耗的增加就减少。
1.4 直流输电的优缺点直流输电具有下列优点：一、输送功率相同时，线路造价低1 ．从系统接线图可知：直流线路可用两根或三根导线（正、负极），交流线路需用三根导线（A B, C 三相）（1） 如果每根导线具有相同的截面和绝缘水平，那么: 直流线路每根导线输送的功率为：P d V d |d交流线路每根导线输送的功率为：P aV a I a?COS式中V d 为直流线路的对地电压。
V a 为交流线路对地电压的有效值，即相电压的有效值，I d , I a 为直流和交流线路的电流有效值，cos 为交流线路的功率因数。
（2） 当两种线路采用相同的电流密度时，每根导线所载电流相等，即 （3） 如果交流和直流线路所需的绝缘水平按过电压倍数而定，交流为2 K a V a ，直流为 K d V d 。
对于超高压线路：交流过电压倍数K a取2-2.5，直流过电压倍数R d取2。
传输功率之比：PdV d1d一2-P aV a |aCOS COS交流远距离输电，COS 一般较高，取0.945。
则：P1 丄 1.5 P a 0.9452.由此可知：（1） 两根导线的直流线路与三根导线的交流线路输送的总功率相等。
所以单位长度的直流线路所需的有色金属和绝缘材料可比交流线路节省三分之一。
如果采用架空线，直流线路的杆塔荷载较小，线路所需的走廊也较窄（三根水平排列，比二根水平排列宽） 。
反过来说：如果线路建造费用相同时，直流输电所能输送的功率约为交流输送功率的1.5倍》（2） 由于直流线路少一根导线，在输送功率相同的条件下，直流线路导线电阻的功率损耗也比交流线路的损耗少三分之一。
此外，由于集肤效应，大截面导线的交流有效电阻比直流电阻略大，也增加了交流线路的功率损耗。
二、线路有功功率损耗小1. 直流架空线路仅使用一根或二根导线，所以在导线上的有功损耗小。
2. 直流线路设有感抗和容抗，在线路上也就没有无功损耗。
3. 直流架空线路具有“空间电荷”效应，即集肤效应，其电晕损耗和无线电干扰比 交流架空线路小。
故直流架空线路不仅在投资上，而且在年运行费上也比交流经济。
三、适宜于海下输电 1.海下输电必须采用电缆。
电缆的绝缘在直流电压和交流电压作用下的电位分布，电场强度和击穿强度都不相同。
以同样截面积的油浸纸绝缘电缆为例：用于直流时的允许工作电压比在交流下约高 倍。
所以在有色金属和绝缘材料相同的条件下， 二根心线的直流电缆线路输送的功率p d 比三根心线的交流电缆输送的功率p a 大得多，所以直流电缆比交流电缆经济。