直流输电原理(课堂PPT)
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高压直流输电的基本控制原理PPT(65张)
(1)单极联络线
直流输电系统中换流站出线端对地电位为正的称为正、
极，对地电位为负的称为负极。在单级系统中，一般采用
正极接地，相当于输电系统中只有一个负极，称为单级系
统的负极运行。
-
I
-
图6-2 单级HVDC联络线
采用负极运行的优点是：直流架空线路受雷击的概率以 及电晕引起的无线电干扰都比正极运行时少。单级系统 的构成方式可分为大地(海水)回流和金属导线回流。
3.
2004年底，三峡—常州、三峡—广东、贵州—广东
±500kV、3000A、3000MW的高压直流输电工程投运，
标志着我国的高压直流输电技术已跨入世界先进行列。
随着电力电子技术的进步和高压直流输电设备价格的下
降，将使压直流输电的优势更加明显，在未来的电力系
统中将会更具竞争力。
6.1.2 高压直流输电的特点
高压直流输电自20世纪50年代兴起至今，全世界有80 多项高压直流输电系统投入运行 。
巴西伊泰普直流 输电工程
南非英加—沙巴 直流输电工程
架空线路最高电压(±600kV) 和最大输送容量(6300MW)
最长架空直流线路传送距离(1700km) )
英法海峡直 流输电工程
电缆线路的最大输送容量2000MW)
2. 1987年，我国投产了第一项高压直流输电工程浙江大陆—— 舟山群岛的跨海输电(50MW，100kV)工程，填补了我国高 压直流输电工程的空白，为今后发展和建设高压直流输电工 程提供了宝贵的建设和运行经验。
3. 1989年葛洲坝—上海高压直流输电工程的投入运行，标志我 国高压直流输电工程已迈入世界先进行列。该直流系统采用 500kV双极联络线，额定容量为1200MW，输电距离为 1045km，它的建成把华东、华中这两个装机容量超过14GW 的大电网连接起来，形成了我国第一个大电网联合系统，使 长江葛洲坝水电站的电能源源不断送往上海。
《高压直流输电》课件
针对高压直流输电控制系统的复杂性，研究更为高效、稳定的控制策略，如采用人工智能、神经网络等先进技术进行控制系统优化。
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。
03
02
01
01
02
03
04
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。
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。
03
02
01
01
02
03
04
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。
直流输电基础课件
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03
直流输电的工作原理
电压源换流器工作原理
电压源换流器是一种基于电压控制的换流器，其工作原理是通过调节电压的幅值和 相位，实现直流电的逆变和整流。
电压源换流器采用全控型电力电子器件，如IGBT、IGCT等，通过脉宽调制（PWM） 技术实现对电压和频率的精确控制。
电压源换流器具有高效率、低谐波、快速响应等优点，因此在高压直流输电 （HVDC）和柔性直流输电（VSC-HVDC）等领域得到广泛应用。
02
直流输电系统的组成
电源
01
02
03
电源的作用
为直流输电系统提供电能， 是整个系统的动力来源。
电源类型
包括化石能源、核能、可 再生能源等，根据不同的 需求和环境条件选择合适 的电源。
电源接入
通过换流站将电源接入直 流输电系统，实现电能的 汇集和分配。
换流站
换流站的作用
实现交流电与直流电之间 的转换，是直流输电系统 的核心组成部分。
景。
直流输电的应用场景
大容量远距离输电
直流输电适合于大容量、远距离 的输电需求，例如国家之间的电 网互联、长距离海底电缆输电等。
城市电缆输电
在城市区域内，由于建筑物密集， 采用交流输电难以实现，而直流输 电可以更好地适应城市环境，例如 城市地铁、隧道照明等。
特殊环境输电
在特殊环境下，如矿井、石油平台 等，直流输电可以更好地适应环境 要求，提高输电效率和稳定性。
直流输电的特点
高效稳定
直流输电的电压稳定，没有频 率和相位的变化，因此传输效
率较高，稳定性较好。
损耗较小
由于直流输电的电流在传输过 程中不会产生交流阻抗，因此 损耗较小，传输效率较高。
03
直流输电的工作原理
电压源换流器工作原理
电压源换流器是一种基于电压控制的换流器，其工作原理是通过调节电压的幅值和 相位，实现直流电的逆变和整流。
电压源换流器采用全控型电力电子器件，如IGBT、IGCT等，通过脉宽调制（PWM） 技术实现对电压和频率的精确控制。
电压源换流器具有高效率、低谐波、快速响应等优点，因此在高压直流输电 （HVDC）和柔性直流输电（VSC-HVDC）等领域得到广泛应用。
02
直流输电系统的组成
电源
01
02
03
电源的作用
为直流输电系统提供电能， 是整个系统的动力来源。
电源类型
包括化石能源、核能、可 再生能源等，根据不同的 需求和环境条件选择合适 的电源。
电源接入
通过换流站将电源接入直 流输电系统，实现电能的 汇集和分配。
换流站
换流站的作用
实现交流电与直流电之间 的转换，是直流输电系统 的核心组成部分。
景。
直流输电的应用场景
大容量远距离输电
直流输电适合于大容量、远距离 的输电需求，例如国家之间的电 网互联、长距离海底电缆输电等。
城市电缆输电
在城市区域内，由于建筑物密集， 采用交流输电难以实现，而直流输 电可以更好地适应城市环境，例如 城市地铁、隧道照明等。
特殊环境输电
在特殊环境下，如矿井、石油平台 等，直流输电可以更好地适应环境 要求，提高输电效率和稳定性。
直流输电的特点
高效稳定
直流输电的电压稳定，没有频 率和相位的变化，因此传输效
率较高，稳定性较好。
损耗较小
由于直流输电的电流在传输过 程中不会产生交流阻抗，因此 损耗较小，传输效率较高。
高压直流输电系统PPT课件
交流必然三相切除，直流则可降压运行，且大都能取得 成功。
（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。
（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。
直流输电课件
超高压直流输电技术的研发
随着技术的不断进步，人们开始研究超高压直流输电技术，以进一步提高电力 传输的效率和安全性。
超高压直流输电技术的应用
超高压直流输电技术在跨洲、跨国电力传输以及海上风电并网等领域具有广阔 的应用前景。通过采用先进的绝缘材料、控制技术和设备，超高压直流输电技 术的传输容量、稳定性和经济效益将得到进一步提升。
换流器类型
包括整流器和逆变器，分 别用于将交流电转换为直 流电和将直流电转换为交 流电。
换流器控制
对换流器进行控制，确保 其输出稳定的直流电能。
输电线路
线路类型
线路保护
包括架空线路和地下电缆，根据输电 距离和地形选择合适的线路类型。
对输电线路进行保护，防止其受到自 然灾害和人为破坏的影响。
线路设计
互联。
直流输电的应用场景
大规模风电和太阳能发电基地的并网输送
01
直流输电可以用于大规模可再生能源基地的并网输送，实现清
洁能源的优化配置和利用。
城市和工业园区的供电
02
直流输电可以用于城市和工业园区的供电，提高供电可靠性和
稳定性。
跨区域大电网互联
03
直流输电可以用于实现跨区域大电网互联，提高电网的稳定性
和可靠性。
02
直流输电系统的组成
电源010203电源类型包括化石燃料发电、核能 发电、可再生能源发电等。
电源接入
电源通过换流站接入直流 输电系统，实现电能转换 和传输。
电源控制
对电源进行控制，确保其 输出稳定的直流电能。
换流器
工作原理
换流器通过控制半导体开 关的通断，实现交流电与 直流电之间的转换。
政策和市场环境
政府政策和市场环境对直流输电技术的发展和应用具有重要影响， 需要加强政策支持和市场推广。
随着技术的不断进步，人们开始研究超高压直流输电技术，以进一步提高电力 传输的效率和安全性。
超高压直流输电技术的应用
超高压直流输电技术在跨洲、跨国电力传输以及海上风电并网等领域具有广阔 的应用前景。通过采用先进的绝缘材料、控制技术和设备，超高压直流输电技 术的传输容量、稳定性和经济效益将得到进一步提升。
换流器类型
包括整流器和逆变器，分 别用于将交流电转换为直 流电和将直流电转换为交 流电。
换流器控制
对换流器进行控制，确保 其输出稳定的直流电能。
输电线路
线路类型
线路保护
包括架空线路和地下电缆，根据输电 距离和地形选择合适的线路类型。
对输电线路进行保护，防止其受到自 然灾害和人为破坏的影响。
线路设计
互联。
直流输电的应用场景
大规模风电和太阳能发电基地的并网输送
01
直流输电可以用于大规模可再生能源基地的并网输送，实现清
洁能源的优化配置和利用。
城市和工业园区的供电
02
直流输电可以用于城市和工业园区的供电，提高供电可靠性和
稳定性。
跨区域大电网互联
03
直流输电可以用于实现跨区域大电网互联，提高电网的稳定性
和可靠性。
02
直流输电系统的组成
电源010203电源类型包括化石燃料发电、核能 发电、可再生能源发电等。
电源接入
电源通过换流站接入直流 输电系统，实现电能转换 和传输。
电源控制
对电源进行控制，确保其 输出稳定的直流电能。
换流器
工作原理
换流器通过控制半导体开 关的通断，实现交流电与 直流电之间的转换。
政策和市场环境
政府政策和市场环境对直流输电技术的发展和应用具有重要影响， 需要加强政策支持和市场推广。
直流输电系统概述培训课件
设备研制与试验
针对混合多端直流输电系统的特 殊需求，开展相关设备的研制和 试验工作。包括高性能换流阀、 大容量直流断路器、高精度测量 装置等关键设备的研发和应用。
CHAPTER 06
总结回顾与课程安排建议
本次课程重点内容回顾
直流输电系统基本概念和原理
直流输电系统主要设备
介绍了直流输电系统的定义、构成、工作 原理以及应用领域。
混合多端直流输电系统研究热点
混合多端直流输电系 统
混合多端直流输电系统结合了传 统直流输电和柔性直流输电技术 的优点，具有更高的灵活性和适 应性。该系统能够实现多种电源 和负荷之间的灵活互联，提高电 网的供电可靠性和经济性。
控制与保护策略
混合多端直流输电系统的控制与 保护策略是研究的重点之一。通 过优化控制算法、完善保护机制 等措施，确保系统的稳定运行和 故障的快速切除。
通过硬件电路和软件算法相结合的方式，实现对控制保护 策略的执行和监测。同时，采用先进的通信技术和自动化 设备，提高系统的智能化水平和运行效率。
CHAPTER 03
直流输电系统运行特性分析
稳态运行特性
直流电压和电流的稳定性
系统损耗与效率
在稳态运行下，直流输电系统的电压 和电流应保持稳定，波动范围小，以 确保系统的正常运行和电能质量。
故障诊断方法
针对不同类型的故障，应采取相应的故障诊断方法，如基于信号处理的故障诊断、基于知 识库的故障诊断等。
处理措施
一旦诊断出故障，应立即采取相应的处理措施，如隔离故障部分、启用备用设备等，以确 保系统的安全稳定运行。同时，应对故障进行深入分析，找出故障原因并采取措施防止类 似故障再次发生。
CHAPTER 04
直流输电系统概述培 训课件
直流输电基本原理ppt课件
C1
C3
C5
C1
1
0
2
4
6
0.5
8
10
12
0.5
0 1
C2
C4
2
C6
4
C2
6
C4
8
C6
10
12
456 45 345 34 234 23 123 12 612 61 561 56 456 45 345 34 234 23 123 12 612 61 561 56
0.5
1.5
1 21
eab
eac
ebc
eba
采用6脉动换流桥为基本单元
与其他结线方式相比， 6脉动换流桥的优点： + 直流电压相同条件下，阀在断态下所承受的电压峰值较低； + 直流输出功率相同条件下，换流变压器阀侧绕组容量较小； + 换流变结线简单，无需两个副绕组或有中心抽头的副绕组；
采用晶闸管元件（半控器件）
+ 晶闸管导通条件 正向电压 触发脉冲 + 晶闸管关断条件 电流过零
eca
ecb
eab
eac
ebc
eba
eca
ecb
0.5
0a a a 2
3
0.5
120
4
180
6
8
10
12
u
t
u-
ud
t
uV 3
1
21
直流电压
相电流
桥臂电压
整流运行
22
直流电压 Vd＝Vdiocos a－dId
Vdio＝1.35E 理想空载直流电压
E d ＝3L/ L
iV1
高压直流输电PPT课件
巴西的伊泰普为两回±600kV，约800km长，容量6300MW
加拿大的纳尔逊河两回±500kV，约940km 4000MW
三峡——华东 三回±500kV，约900～1100km 7200MW
三峡——广东 一回±500kV 960km 3000MW
10
2、背靠背直流联网工程 3、跨海峡直流海底电缆工程
➢三峡－常州 三峡－广东 贵州－广东 灵宝背靠背直流输电 舟山 嵊泗 2006年12月19日开工，云南楚雄—广东 ±800kV，500万kW， 1438km，2009年单极投产，2010年双极投产 2007年5月21日，四川—上海±800kV特高压直流输电示范工程 在上海奠基。 向家坝—四川—（途径重庆、湖南、湖北、安徽、浙江）上 海奉贤，1600万kw，2000km，投资180亿，计划于2011年建成。
11
1.2 直流输电系统的构成
一.直流输电的基本概念
直流输电是将发电厂发出的交流电经过升压变压器后，又 换流设备（整流器）整成直流，通过直流线路送到受端， 再经换流设备（逆变器）换成交流供给交流系统。 按它与交流系统连接的节点数可分为 两端
多端
12
直流输电系统的构成
换流变 压器1
~
＋ Id
整 流Vd1 器
4
据了解，目前世界上Байду номын сангаас有日本和俄罗斯两国拥有 1000千伏特高压交流电网，且都是短距离输电。 正负800千伏直流输电技术国际上尚无运行经验， 关键技术和设备有待进一步研究开发。南方电网采 用特高压输电技术，可以有效缓解长距离“西电东 送”输电走廊资源紧张局面，提高电网安全稳定水 平，输电能力也将明显提高。
➢英法海峡 ±270kV 72km 2000MW ➢波罗底海（瑞典－德国）单极450kV 海底250km，架空12km 600MW ➢日本纪伊 ±500kV 海底51km，架空51km 2800MW ➢巴坤（马来西亚） 三回±500kV，海底670km，架空660km 2130MW ➢舟山 嵊泗
加拿大的纳尔逊河两回±500kV，约940km 4000MW
三峡——华东 三回±500kV，约900～1100km 7200MW
三峡——广东 一回±500kV 960km 3000MW
10
2、背靠背直流联网工程 3、跨海峡直流海底电缆工程
➢三峡－常州 三峡－广东 贵州－广东 灵宝背靠背直流输电 舟山 嵊泗 2006年12月19日开工，云南楚雄—广东 ±800kV，500万kW， 1438km，2009年单极投产，2010年双极投产 2007年5月21日，四川—上海±800kV特高压直流输电示范工程 在上海奠基。 向家坝—四川—（途径重庆、湖南、湖北、安徽、浙江）上 海奉贤，1600万kw，2000km，投资180亿，计划于2011年建成。
11
1.2 直流输电系统的构成
一.直流输电的基本概念
直流输电是将发电厂发出的交流电经过升压变压器后，又 换流设备（整流器）整成直流，通过直流线路送到受端， 再经换流设备（逆变器）换成交流供给交流系统。 按它与交流系统连接的节点数可分为 两端
多端
12
直流输电系统的构成
换流变 压器1
~
＋ Id
整 流Vd1 器
4
据了解，目前世界上Байду номын сангаас有日本和俄罗斯两国拥有 1000千伏特高压交流电网，且都是短距离输电。 正负800千伏直流输电技术国际上尚无运行经验， 关键技术和设备有待进一步研究开发。南方电网采 用特高压输电技术，可以有效缓解长距离“西电东 送”输电走廊资源紧张局面，提高电网安全稳定水 平，输电能力也将明显提高。
➢英法海峡 ±270kV 72km 2000MW ➢波罗底海（瑞典－德国）单极450kV 海底250km，架空12km 600MW ➢日本纪伊 ±500kV 海底51km，架空51km 2800MW ➢巴坤（马来西亚） 三回±500kV，海底670km，架空660km 2130MW ➢舟山 嵊泗
电路原理第-章直流PPT课件
VS
诺顿定理
任何一个线性有源二端网络，对其外部电 路而言，都可以等效为一个电流源和电阻 并联的电路模型。其中电流源的电流等于 网络的短路电流，电阻等于网络中所有独 立源置零后的等效电阻。
04 电路中的电源
电池的串联和并联
串联
当电池串联时，总电压是每个电池的 电压之和，电流保持不变。
并联
当电池并联时，总电流是每个电池的 电流之和，电压保持不变。
电阻的并联
当多个电阻在同一电路中各自首首或尾尾相接时，称为电阻 的并联。并联电阻的总电阻的倒数等于各电阻倒数之和。在 并联电路中，电压处处相等，电流的分配与电阻成反比。
电压源和电流源
电压源
能够输出恒定电压或电压与电流成一 定比例关系的电源称为电压源。电压 源在电路中起到提供电能的作用，可 以视为一个理想化的电源模型。
基尔霍夫定律
总结词
用于解决电路中节点和回路电流和电压关系的定律。
详细描述
基尔霍夫定律包括两个部分，即节点电流定律和回路电压定律。节点电流定律指出，对于电路中的任何一个节点， 流入的电流之和等于流出的电流之和。回路电压定律指出，对于电路中的任何一个闭合回路，沿回路绕行方向， 电压降之和等于电压升之和。
电路原理第-章直流ppt课件
目录
• 直流电路的基本概念 • 欧姆定律和基尔霍夫定律 • 电阻电路的分析 • 电路中的电源 • 电路分析方法 • 电路的暂态分析
01 直流电路的基本概念
电路的组成
电源
导线和开关
提供电能，将其他形式的能量转换为 电能。
连接电源和负载，控制电路的通断。
负载
消耗电能，将电能转换为其他形式的 能量。
THANKS FOR WATCHING
高压直流输电系统课件pptx
发展历程
自20世纪初开始研究，随着电力 电子技术的发展，高压直流输电 技术逐渐成熟并广泛应用。
工作原理及结构组成
工作原理
通过换流站将交流电转换为直流电进 行传输，接收端再通过换流站将直流 电转换回交流电。
结构组成
主要包括换流站、直流输电线路、控 制系统等部分。
优缺点分析
优点 线路造价低，适合长距离输电；
没有交流输电的稳定问题，传输容量大；
优缺点分析
• 可实现异步联网，提高电网稳定性。
优缺点分析
01
缺点
02
03
04
换流站设备复杂，造价高；
直流输电对通信有干扰；
不能直接给交流负载供电。
02
换流站设备与技术
换流站功能及类型
功能
将交流电转换为直流电进行传输，同时实现电压等级的变换 。
类型
根据换流站所处位置及作用，可分为整流站、逆变站和背靠 背换流站。
06
高压直流输电系统发展趋势与挑 战
国内外发展现状对比
国内外高压直流输电 系统规模和数量对比
国内外高压直流输电 系统应用领域差异
国内外高压直流输电 系统技术水平比较
未来发展趋势预测
高压直流输电系统技术创新方向 高压直流输电系统市场规模预测 高压直流输电系统应用领域拓展趋势
面临挑战和机遇
01
02
可靠的硬件设备
采用高质量的硬件设备，确保保护系统的稳定性和可靠性。
典型案例分析
案例一
某高压直流输电系统故障 分析
故障描述
某高压直流输电系统在运 行过程中发生故障，导致 系统停运。
故障原因分析
经过检查发现，故障原因 为控制策略失效，导致系 统无法稳定运行。
自20世纪初开始研究，随着电力 电子技术的发展，高压直流输电 技术逐渐成熟并广泛应用。
工作原理及结构组成
工作原理
通过换流站将交流电转换为直流电进 行传输，接收端再通过换流站将直流 电转换回交流电。
结构组成
主要包括换流站、直流输电线路、控 制系统等部分。
优缺点分析
优点 线路造价低，适合长距离输电；
没有交流输电的稳定问题，传输容量大；
优缺点分析
• 可实现异步联网，提高电网稳定性。
优缺点分析
01
缺点
02
03
04
换流站设备复杂，造价高；
直流输电对通信有干扰；
不能直接给交流负载供电。
02
换流站设备与技术
换流站功能及类型
功能
将交流电转换为直流电进行传输，同时实现电压等级的变换 。
类型
根据换流站所处位置及作用，可分为整流站、逆变站和背靠 背换流站。
06
高压直流输电系统发展趋势与挑 战
国内外发展现状对比
国内外高压直流输电 系统规模和数量对比
国内外高压直流输电 系统应用领域差异
国内外高压直流输电 系统技术水平比较
未来发展趋势预测
高压直流输电系统技术创新方向 高压直流输电系统市场规模预测 高压直流输电系统应用领域拓展趋势
面临挑战和机遇
01
02
可靠的硬件设备
采用高质量的硬件设备，确保保护系统的稳定性和可靠性。
典型案例分析
案例一
某高压直流输电系统故障 分析
故障描述
某高压直流输电系统在运 行过程中发生故障，导致 系统停运。
故障原因分析
经过检查发现，故障原因 为控制策略失效，导致系 统无法稳定运行。
直流输电换流原理讲义169页PPT
谢谢！
直流输电换流原理讲义
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
பைடு நூலகம்
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侧压 Nhomakorabea直
流
线 电
电
压
压
波
形
25
阀电流
26
整流侧阀直流电流波形
27
整流侧阀1阳极/阴极间的电压
28
逆变换流器直流电压
29
逆变器直流电压波形示意
30
逆
变
侧
直
流
电
压
波
形
31
逆变侧阀电压
32
双端直流系统换流阀接线情况
双端直流系统运行时，双端换流阀连接不是同 极性相连。根据可控硅单向导通的特性，同极性相 连将无法形成通路。
可控硅正常导通的条件： 1.阳极电压必需高于阴
极电压，即阀电压为 正； 2.在控制极上加上所需 的触发脉冲。 可控硅正常关断的条件： 1.电流减小过零； 2.阀电压持续一段时间为零 或为负。
8
可控硅级结构
均压 回路
阻尼回路
可控硅 可控硅 控制单元 9
换流基本单元（6脉动换流桥）
共阴极
共阳极
桥臂
10
3
直流系统主设备
—— 换流阀 —— 换流变压器 —— 平波电抗器 —— 交流滤波器 —— 直流滤波器
—— 直流场设备 —— 直流控制保护系统 —— 接地极
4
直流输电基本原理——换流原理
要解决以下几个问题： • 换流是什么意思？ • 换相是什么意思？ • 直流系统如何将电能从一端送到另一端？
要掌握以下几个概念：
44
换相基本概念小结
• 可控硅的基本特性； • 换流阀电压； • 直流电压的建立； • 两端换流器形成的直流电流回路。
45
6脉换流阀触发、换相顺序
11
交流侧 相电压
交流侧 线电压
换相电压-----整流侧
12
整流侧阀电压、触发角α
13
交流侧 线电压
交流侧 相电压
换相电压-----逆变侧
14
逆变侧阀电压、触 发角α、熄弧角γ
15
阀电压----换流阀两端电压
16
各成
阀6 轮脉
流动
导桥
通的
时端
，电
阀压
电
压
形
17
6 脉动桥触发脉冲序列示意
38
换流器交流测电流
Y/Y桥阀侧电流
Y/D桥阀侧电流
12脉动换流桥电流
39
换流器交流测电压
40
直流电压Ud公式
整流侧 U d 1N 1 (1 .3• 5 U 1 • co s3X rI 1 d )
逆变侧 U d 2 N 2 (1 .3• 5 U 2• co s 3X rI 2 d )
N1、N2表示整流侧和逆变侧每极中的6脉动换流器数,如: 6脉动 换流器N1、N2取1，12脉动换流器N1、N2取2。
U1、U2表示整流侧和逆变侧换流变压器阀侧空载线电压有效值。 Xr1、Xr2表示整流侧和逆变侧每相的换相电抗(换流变的漏抗+阀
的电抗) 。
41
直流输电基本原理 直流电流Id Id Ud1Ud2
R R为直流回路电阻，主要包括：直流线路电阻、平波
电抗器电阻、接地极引线电阻及接地极电阻。
42
整流侧 逆变侧
直流输电基本原理
直流功率Pd
双极 单极 双极 单极
Pd2Ud1Id
PdUd1Id
Pd2Ud2Id Pd Ud2Id
43
换流带来的问题
（1）换流器需要消耗大量无功； （2）换流在交流侧产生谐波电流、在直流侧
产生谐波电压； （3）换流设备应力与常规交流设备有区别； （4）大地回线，接地极的要求； （5）直流系统逆变侧易发生换相失败。
18
稳态直流电流
19
整流换流器直流电压
20
整流侧直流电压波形 （不考虑换相阻抗）
21
换相过程电流、电压
UM=(UA+UB)/2
UA UB UC
M+
N-
22
阀1向阀3换相过程中， 直流M端电压变化情况
23
换相过程的直流电压
24
C
A
B
C
A
B
相
电
压
整
（UA+UB）/2 直
流
CB AB AC BC BA CA CB AB AC BC 流 电
• 阀电压、换相电压、直流电压
• 整流、逆变
• 触发角、换相角、熄弧角
5
换流设备的基本构成 （1）换流基本元件（可控硅） （2）换流基本单元（ 6脉动换流阀）
6
换流基本元件（可控硅）
正面为阴极
背面为阳极
阳极(A)
控制极
门极(控制 极G)
阴极(K)
7
反向闭 锁状态
可控硅基本特性
导通状态 闭锁状态
直流输电原理
1
直流输电系统 (direct current transmission system)
直流输电是在送端将交流电经整流器变换 成直流电输送至受端，再在受端用逆变器将直 流电变换成交流电送到受端交流电网的一种输 电方式。以直流方式实现电能传输的系统称为 直流输电系统。
2
双极大地回线方式
33
直流系统主回路
双端直流系统运行时，整流器作为电源侧, 逆变器作为负荷侧。
34
整流器点火角的影响
35
直流电压与角的关系
36
12脉动换流桥接线
Y/D接线方式 Y/Y接线方式
相角差为30 °
37
12脉动桥触发脉冲及电压情况
触发脉冲顺序： Y/D 6脉动阀1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 – 1； Y/Y 6脉动阀1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 – 1。 Y/Y阀比Y/D阀触发滞后30 °。 12脉动阀直流电压波形比6脉动阀直流电压波形更加平整。
流
线 电
电
压
压
波
形
25
阀电流
26
整流侧阀直流电流波形
27
整流侧阀1阳极/阴极间的电压
28
逆变换流器直流电压
29
逆变器直流电压波形示意
30
逆
变
侧
直
流
电
压
波
形
31
逆变侧阀电压
32
双端直流系统换流阀接线情况
双端直流系统运行时，双端换流阀连接不是同 极性相连。根据可控硅单向导通的特性，同极性相 连将无法形成通路。
可控硅正常导通的条件： 1.阳极电压必需高于阴
极电压，即阀电压为 正； 2.在控制极上加上所需 的触发脉冲。 可控硅正常关断的条件： 1.电流减小过零； 2.阀电压持续一段时间为零 或为负。
8
可控硅级结构
均压 回路
阻尼回路
可控硅 可控硅 控制单元 9
换流基本单元（6脉动换流桥）
共阴极
共阳极
桥臂
10
3
直流系统主设备
—— 换流阀 —— 换流变压器 —— 平波电抗器 —— 交流滤波器 —— 直流滤波器
—— 直流场设备 —— 直流控制保护系统 —— 接地极
4
直流输电基本原理——换流原理
要解决以下几个问题： • 换流是什么意思？ • 换相是什么意思？ • 直流系统如何将电能从一端送到另一端？
要掌握以下几个概念：
44
换相基本概念小结
• 可控硅的基本特性； • 换流阀电压； • 直流电压的建立； • 两端换流器形成的直流电流回路。
45
6脉换流阀触发、换相顺序
11
交流侧 相电压
交流侧 线电压
换相电压-----整流侧
12
整流侧阀电压、触发角α
13
交流侧 线电压
交流侧 相电压
换相电压-----逆变侧
14
逆变侧阀电压、触 发角α、熄弧角γ
15
阀电压----换流阀两端电压
16
各成
阀6 轮脉
流动
导桥
通的
时端
，电
阀压
电
压
形
17
6 脉动桥触发脉冲序列示意
38
换流器交流测电流
Y/Y桥阀侧电流
Y/D桥阀侧电流
12脉动换流桥电流
39
换流器交流测电压
40
直流电压Ud公式
整流侧 U d 1N 1 (1 .3• 5 U 1 • co s3X rI 1 d )
逆变侧 U d 2 N 2 (1 .3• 5 U 2• co s 3X rI 2 d )
N1、N2表示整流侧和逆变侧每极中的6脉动换流器数,如: 6脉动 换流器N1、N2取1，12脉动换流器N1、N2取2。
U1、U2表示整流侧和逆变侧换流变压器阀侧空载线电压有效值。 Xr1、Xr2表示整流侧和逆变侧每相的换相电抗(换流变的漏抗+阀
的电抗) 。
41
直流输电基本原理 直流电流Id Id Ud1Ud2
R R为直流回路电阻，主要包括：直流线路电阻、平波
电抗器电阻、接地极引线电阻及接地极电阻。
42
整流侧 逆变侧
直流输电基本原理
直流功率Pd
双极 单极 双极 单极
Pd2Ud1Id
PdUd1Id
Pd2Ud2Id Pd Ud2Id
43
换流带来的问题
（1）换流器需要消耗大量无功； （2）换流在交流侧产生谐波电流、在直流侧
产生谐波电压； （3）换流设备应力与常规交流设备有区别； （4）大地回线，接地极的要求； （5）直流系统逆变侧易发生换相失败。
18
稳态直流电流
19
整流换流器直流电压
20
整流侧直流电压波形 （不考虑换相阻抗）
21
换相过程电流、电压
UM=(UA+UB)/2
UA UB UC
M+
N-
22
阀1向阀3换相过程中， 直流M端电压变化情况
23
换相过程的直流电压
24
C
A
B
C
A
B
相
电
压
整
（UA+UB）/2 直
流
CB AB AC BC BA CA CB AB AC BC 流 电
• 阀电压、换相电压、直流电压
• 整流、逆变
• 触发角、换相角、熄弧角
5
换流设备的基本构成 （1）换流基本元件（可控硅） （2）换流基本单元（ 6脉动换流阀）
6
换流基本元件（可控硅）
正面为阴极
背面为阳极
阳极(A)
控制极
门极(控制 极G)
阴极(K)
7
反向闭 锁状态
可控硅基本特性
导通状态 闭锁状态
直流输电原理
1
直流输电系统 (direct current transmission system)
直流输电是在送端将交流电经整流器变换 成直流电输送至受端，再在受端用逆变器将直 流电变换成交流电送到受端交流电网的一种输 电方式。以直流方式实现电能传输的系统称为 直流输电系统。
2
双极大地回线方式
33
直流系统主回路
双端直流系统运行时，整流器作为电源侧, 逆变器作为负荷侧。
34
整流器点火角的影响
35
直流电压与角的关系
36
12脉动换流桥接线
Y/D接线方式 Y/Y接线方式
相角差为30 °
37
12脉动桥触发脉冲及电压情况
触发脉冲顺序： Y/D 6脉动阀1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 – 1； Y/Y 6脉动阀1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 – 1。 Y/Y阀比Y/D阀触发滞后30 °。 12脉动阀直流电压波形比6脉动阀直流电压波形更加平整。