高压直流输电PPT课件
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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。
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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22
传统的直流输电系统
10/25/2019
23 23
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28
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
电压源换流器型高压直流输电技术PPT课件
5
工程
Eagle Pass 2000 36 ± 15.9 132/132 1100 0(B-B) 电力交易，系统 互联，电压控制
Cross Sound 2001 330 ± 150 345/138 1175 2×40 电力交易，urray Link 2002 200 ± 150 132/220 1400 2×180 电力交易，系统 互联，地下电缆
VTc1
ip p iL1
VTc2
C VTc3
udc1
io
O
udc
VTc4
udc2
in
iL2
n
_c1
_c2
_aa
1.00
0.50
0.00 -0.50 -1.00
_ 1.00 0.50
0.00
-0.50
-1.00 _ 0.31500.32000.32500.33000.33500.34000.34500
1010/58
11:19
VSC-HVDC的主要工程
TrollA Estlink
Valhall
投运 输送功 直流电 两侧交 直流电 电缆长
用途
年 率/MW 压/kV 流电压 流/A 度/km
2005 2×42 ±60 56/132 400 4×70 绿色环保， 海底电缆
2006 350 ±150 400/330 1230 2×72 电力交易， 系统互联，
三电平电压源换流器拓扑结构及其输出交流波形
6/568
11:19
电压源换流器常见拓扑结构
+ SM
SM 1
SM 1
SM 1
SM 2
SM 2
SM 2
SM n
SM n
高压直流输电接地极技术PPT课件
6
国网武汉高压研究院
WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTE
1.1.1 国外情况 国外接地极型式主要有水平单环型、水平双环型、
垂直型式、深井型式. 加拿大Manitoba省水电局Dorsey接地极采用了
双环陆地电极。 加拿大BC省温哥华直流系统接地极采用了垂直接
地极. 美国山间电力工程接地极采用了深井垂直接地
• 直流接地极的数目伴随着高压直流输电工程的建 设而愈来愈多，到目前，共有14个已建成的直 流接地极分别在葛上、天广、三常、三广、三上， 贵广Ⅰ回和贵广II回七大直流工程中应用。
8
国网武汉高压研究院
WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTE
直流输 电工程
葛南
天广 三常 三广 贵广Ⅰ回 贵广Ⅱ回 三沪
• 关于两个或两个以上直流系统共用接地极（或极 址）的研究及工程应用已经开展,例如±800kV向 家坝-上海特高压直流输电工程在送端采用三个换 流站共用接地极，±800kV云广特高压直流输电 工程与±500kV贵广Ⅱ回直流输电工程共用接地 极.
10
பைடு நூலகம்
国网武汉高压研究院
WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTE
3
国网武汉高压研究院
WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTE
目录
一、概述 二、直流接地极的设计原则 三、接地极材料的应用 四、接地极的优化设计 五、新型接地极技术 六、接地极实际工程举例
4
国网武汉高压研究院
WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTE
国网武汉高压研究院
WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTE
1.1.1 国外情况 国外接地极型式主要有水平单环型、水平双环型、
垂直型式、深井型式. 加拿大Manitoba省水电局Dorsey接地极采用了
双环陆地电极。 加拿大BC省温哥华直流系统接地极采用了垂直接
地极. 美国山间电力工程接地极采用了深井垂直接地
• 直流接地极的数目伴随着高压直流输电工程的建 设而愈来愈多，到目前，共有14个已建成的直 流接地极分别在葛上、天广、三常、三广、三上， 贵广Ⅰ回和贵广II回七大直流工程中应用。
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国网武汉高压研究院
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直流输 电工程
葛南
天广 三常 三广 贵广Ⅰ回 贵广Ⅱ回 三沪
• 关于两个或两个以上直流系统共用接地极（或极 址）的研究及工程应用已经开展,例如±800kV向 家坝-上海特高压直流输电工程在送端采用三个换 流站共用接地极，±800kV云广特高压直流输电 工程与±500kV贵广Ⅱ回直流输电工程共用接地 极.
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பைடு நூலகம்
国网武汉高压研究院
WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTE
3
国网武汉高压研究院
WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTE
目录
一、概述 二、直流接地极的设计原则 三、接地极材料的应用 四、接地极的优化设计 五、新型接地极技术 六、接地极实际工程举例
4
国网武汉高压研究院
WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTE
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。
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。
特高压直流输电技.ppt
• 5. 土地和环保压力 • 输电走廊限制了输电线路的建设，沿海经济发达地区线路
走廊尤其紧张，规划建设的火电基地规模巨大，要求将其 电力输送往负荷中心。如果全部采用500KV及以下电压
• 等级的输电线路，则回数过多，线路走廊紧张的矛盾难以 解决。
• 6. 煤炭的运输 • 近年来，我国经济发达地区燃煤电厂发展较快，而电煤的
二、推动特高压输电发展的因数
从世界其他国家电网发展的历程看，推动超高压电网向特高 压电网发展的因数主要有以下六个方面：
1. 用电负荷的增长 按照引入新的更高输电电压等级的一般规律，当电网内用 电负荷增长达到现有最高输电电压等级引入时的4倍以 上时，开始建设更高电压等级的输电工程是经济合理的。
2. 发电机和发电厂规模经济性 不断增长的用电需求促进发电技术，包括火力、水力发电 技术向单位（KW）造价低、效率高的大型、特大型发 电机发展。发电厂的规模随大型和特大型机组的应用迅 速增大，从而进一步降低了发电厂的建设和运行成本， 形成6000~10000MW的发电中心。水力发电技术的发展 促进了在远离负荷中心的地区建设大型电站和阶梯电站
从而形成水力发电中心。从超高压和特高压各电压等级的输 电能力可看出，大型和特大型机组及相应的大容量发电厂 的建设更增加了对特高压输电的需求。
3. 燃料、运输成本和发电电源的可用性 未来的的燃料和运输成本以及各中燃料的可用性，对电源 的总体结构和各种发电电源在地域上的布局有重要影响。 在燃料运输成本上升，运力受制约而使燃料的保证率变低， 运输燃料的经济性不如输电的情况下，在燃料产地建设大 容量的发电厂，以特高压向负荷中心输电是经济合理的。
• 平均大容量输电距离，将超过500KM，西南水电送出到华 东的距离甚至超过2000KM。西电东送、南北互供的输电 容量在未来的15年将超过200GW。
走廊尤其紧张，规划建设的火电基地规模巨大，要求将其 电力输送往负荷中心。如果全部采用500KV及以下电压
• 等级的输电线路，则回数过多，线路走廊紧张的矛盾难以 解决。
• 6. 煤炭的运输 • 近年来，我国经济发达地区燃煤电厂发展较快，而电煤的
二、推动特高压输电发展的因数
从世界其他国家电网发展的历程看，推动超高压电网向特高 压电网发展的因数主要有以下六个方面：
1. 用电负荷的增长 按照引入新的更高输电电压等级的一般规律，当电网内用 电负荷增长达到现有最高输电电压等级引入时的4倍以 上时，开始建设更高电压等级的输电工程是经济合理的。
2. 发电机和发电厂规模经济性 不断增长的用电需求促进发电技术，包括火力、水力发电 技术向单位（KW）造价低、效率高的大型、特大型发 电机发展。发电厂的规模随大型和特大型机组的应用迅 速增大，从而进一步降低了发电厂的建设和运行成本， 形成6000~10000MW的发电中心。水力发电技术的发展 促进了在远离负荷中心的地区建设大型电站和阶梯电站
从而形成水力发电中心。从超高压和特高压各电压等级的输 电能力可看出，大型和特大型机组及相应的大容量发电厂 的建设更增加了对特高压输电的需求。
3. 燃料、运输成本和发电电源的可用性 未来的的燃料和运输成本以及各中燃料的可用性，对电源 的总体结构和各种发电电源在地域上的布局有重要影响。 在燃料运输成本上升，运力受制约而使燃料的保证率变低， 运输燃料的经济性不如输电的情况下，在燃料产地建设大 容量的发电厂，以特高压向负荷中心输电是经济合理的。
• 平均大容量输电距离，将超过500KM，西南水电送出到华 东的距离甚至超过2000KM。西电东送、南北互供的输电 容量在未来的15年将超过200GW。
高压直流输电 直流输电新技术PPT课件
高压直流三极输电技术 Tripole HVDC
2020/9/24
HVAC线路
HVDC线路
？ 高压直流输电
3
3
chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
提高交流输电传输容量的典型措施
➢新建交流输电线路； ➢改造为紧凑型交流输电线路 ； ➢提高导线允许温度； ➢利用电力电子技术，提高输送功率； ➢增大导线截面积； ➢提高输电电压等级。
➢ ±800kV直流的经济输电距离为2500km及以上。
4、降低线路损耗
➢相同条件下，1000kV线损是500kV的四分之一。 ➢相同条件下， ±800kV线损是±500kV的39％。
2020/9/24
14
14
chap.6 直流输电新技术
6.2.1 特高压电网建设的必要性
5、减少工程投资
单位输送容量综合造价： ➢1000kV输电方案约为500kV的四分之三。 ➢±800kV输电方案约为±500kV的四分之三。
高压直流三极输电
➢系统原理图
2020/9/24
8
8
chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
三极直流输电原理
➢电流调制控制
a) 三极直流原理图
2020/9/24
Байду номын сангаас
9
b) 电流调制波形
9
chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
三极直流输电的特点
➢较交流输电线路的传输容量提高近一倍； ➢较常规HVDC的传输容量提高37% ； ➢对线路进行有限改造； ➢设备利用率较常规HVDC的更高； ➢属于前瞻性研究，尚无规模性试验。
2020/9/24
2020/9/24
HVAC线路
HVDC线路
？ 高压直流输电
3
3
chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
提高交流输电传输容量的典型措施
➢新建交流输电线路； ➢改造为紧凑型交流输电线路 ； ➢提高导线允许温度； ➢利用电力电子技术，提高输送功率； ➢增大导线截面积； ➢提高输电电压等级。
➢ ±800kV直流的经济输电距离为2500km及以上。
4、降低线路损耗
➢相同条件下，1000kV线损是500kV的四分之一。 ➢相同条件下， ±800kV线损是±500kV的39％。
2020/9/24
14
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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
5、减少工程投资
单位输送容量综合造价： ➢1000kV输电方案约为500kV的四分之三。 ➢±800kV输电方案约为±500kV的四分之三。
高压直流三极输电
➢系统原理图
2020/9/24
8
8
chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
三极直流输电原理
➢电流调制控制
a) 三极直流原理图
2020/9/24
Байду номын сангаас
9
b) 电流调制波形
9
chap.6 直流输电新技术
6.1 高压直流三极输电
三极直流输电的特点
➢较交流输电线路的传输容量提高近一倍； ➢较常规HVDC的传输容量提高37% ； ➢对线路进行有限改造； ➢设备利用率较常规HVDC的更高； ➢属于前瞻性研究，尚无规模性试验。
2020/9/24
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。
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。
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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
4、向大城市送电的直流地下电缆工程 5、向孤立负荷点送电或从孤立电站向电网送电的直流工程 6、与交流输电并联的直流输电工程
高压直流输电讲座
1
21世纪中国能源和电力工业建设的基本战略：大力 开发西部水电、火电资源，实施西电东送，同时实 现电力南北互供、全国联网，以实现全国范围内的 资源优化配置和能源优化供给。
以西电东送带动全国联网，实现各大区域电网和省域电网的 相互连接，将打破由于地域能源资源分布和经济发展的不均 衡，疏解资源瓶颈，提高能源运行效率。
中国是一个发展中国家，中国电网无论从总体规模和 技术水平方面与发达国家相比，都有较大的差距。因 此，为了中国大规模西电东送和全国联网工程的实施， 必须研究电力系统的安全、稳定和经济性，并进而研 究相应对策，防止在建成规模巨大的电力供应网络后 发生大面积停电事故。
2
高压直流输电具有明显的优势。直流输电是电力 系统中近年来迅速发展的一项新技术。将其与交 流输电相互配合，构成了现代电力传输系统，并 随着电力系统技术经济需求的不断增长和提高， 直流输电受到广泛的注意并得到不断的发展。
5
※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
※直流输电的基本原理 ※直流输电系统的分类：单极线路方式；双极线
路方式 ※直流输电的优缺点 ※交流输电与直流输电比较的等价距离 ※直流输电的发展前景
6
1.1高压直流输电概况
一、直流输电的发展 二、我国直流输电概况 三、直流输电技术的主要用途（类型）
7
一.直流输电的发展 早期阶段（1930以前）直流输电→交流 研究阶段（1930～1950）：（因交流输电的缺点）研制了
可控汞弧阀换流器， 重新兴起阶段（1954～1970）但受换流阀（容量和电压）
的限制 迅速发展时期（1970～）：条件：可控硅换流器、电子技
术、计算机技术 二十世纪90年代后，轻型直流输电（HVDC Light），采用
脉宽调制（PWM）技术，应用绝缘栅双极晶体管（IGBT） 组成的电压源换流器进行换流。主要应用于向孤立的远方小 负荷区供电、小型水电站或风力发电站与主干电网的连接、 小型背靠背换流站以及输送功率较小的配电网络。
8
二.我国直流输电现况 到2004年我国已投入的有： ➢葛洲坝－南桥 1989年投入 500kV双极 1200MW 1080km ➢天生桥－广州 1998年 500kV12脉波双极双桥 1800Mw 980km
－ Id
＋
逆 Vd2 变
器 －
换流变 压器2
~
交流电
换流站1
直流线路
换流站2
交流电力
力系统I
（整流站）
直流输电系统
（逆变站） 系统Ⅱ
工作原理：有交流电力系统I送出交流功率给整流站的
交流木锨，经换流变压器1，送到整流器，把交流功率转
换成直流功率，然后由直流线路把直流功率输送给逆变站
内的逆变器，逆变器姜直流功率变换成交流功率，再经换
与直流输电相关的技术，如电力电子、微 电子、 计算机控制、绝缘新材料、光纤、超导、仿真以 及电力系统运行、控制和规划等的发展为直流输 电开辟了广阔的应用前景。
3
国家电网公司表示，根据有关部门对2010年－ 2020年用电量预测和电源规划，以及对国家电网 基本功能的要求，到2015年，我国可能形成覆盖 华北、华中、华东地区的特高压交流同步电网， 含蒙西、陕北、晋东南、淮南、徐州煤电基地及 西南水电基地电力外送的特高压骨干电网（由 1000kv级交流电网和800kv级直流系统构成）。
流变压器2送入受端的交流电力系统Ⅱ。
13
直流输电系统接线示意图
P6 P5 P4 P3 P2 P1
ecb
eab
eac ebc
eba
eca
ecb
eab
14
二、两端直流输电系统
指具有一个整流站和一个逆变站的输电系统
9
三.直流输电技术的主要用途
1、远距离大容量直流架空线路工程
直流输电在远距离大容量输电方面比交流输电有明显的优势。 目前在已运行和正在建设的直流工程中，此类工程约占1/3， 并且在今后它也具有较好的发展前景。此类工程大多是解决 大型水电站或火电厂（煤炭基地的坑口电站）向远方负荷中 心送电问题。比如
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
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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。
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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
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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
4、向大城市送电的直流地下电缆工程 5、向孤立负荷点送电或从孤立电站向电网送电的直流工程 6、与交流输电并联的直流输电工程
高压直流输电讲座
1
21世纪中国能源和电力工业建设的基本战略：大力 开发西部水电、火电资源，实施西电东送，同时实 现电力南北互供、全国联网，以实现全国范围内的 资源优化配置和能源优化供给。
以西电东送带动全国联网，实现各大区域电网和省域电网的 相互连接，将打破由于地域能源资源分布和经济发展的不均 衡，疏解资源瓶颈，提高能源运行效率。
中国是一个发展中国家，中国电网无论从总体规模和 技术水平方面与发达国家相比，都有较大的差距。因 此，为了中国大规模西电东送和全国联网工程的实施， 必须研究电力系统的安全、稳定和经济性，并进而研 究相应对策，防止在建成规模巨大的电力供应网络后 发生大面积停电事故。
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高压直流输电具有明显的优势。直流输电是电力 系统中近年来迅速发展的一项新技术。将其与交 流输电相互配合，构成了现代电力传输系统，并 随着电力系统技术经济需求的不断增长和提高， 直流输电受到广泛的注意并得到不断的发展。
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※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
※直流输电的基本原理 ※直流输电系统的分类：单极线路方式；双极线
路方式 ※直流输电的优缺点 ※交流输电与直流输电比较的等价距离 ※直流输电的发展前景
6
1.1高压直流输电概况
一、直流输电的发展 二、我国直流输电概况 三、直流输电技术的主要用途（类型）
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一.直流输电的发展 早期阶段（1930以前）直流输电→交流 研究阶段（1930～1950）：（因交流输电的缺点）研制了
可控汞弧阀换流器， 重新兴起阶段（1954～1970）但受换流阀（容量和电压）
的限制 迅速发展时期（1970～）：条件：可控硅换流器、电子技
术、计算机技术 二十世纪90年代后，轻型直流输电（HVDC Light），采用
脉宽调制（PWM）技术，应用绝缘栅双极晶体管（IGBT） 组成的电压源换流器进行换流。主要应用于向孤立的远方小 负荷区供电、小型水电站或风力发电站与主干电网的连接、 小型背靠背换流站以及输送功率较小的配电网络。
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二.我国直流输电现况 到2004年我国已投入的有： ➢葛洲坝－南桥 1989年投入 500kV双极 1200MW 1080km ➢天生桥－广州 1998年 500kV12脉波双极双桥 1800Mw 980km
－ Id
＋
逆 Vd2 变
器 －
换流变 压器2
~
交流电
换流站1
直流线路
换流站2
交流电力
力系统I
（整流站）
直流输电系统
（逆变站） 系统Ⅱ
工作原理：有交流电力系统I送出交流功率给整流站的
交流木锨，经换流变压器1，送到整流器，把交流功率转
换成直流功率，然后由直流线路把直流功率输送给逆变站
内的逆变器，逆变器姜直流功率变换成交流功率，再经换
与直流输电相关的技术，如电力电子、微 电子、 计算机控制、绝缘新材料、光纤、超导、仿真以 及电力系统运行、控制和规划等的发展为直流输 电开辟了广阔的应用前景。
3
国家电网公司表示，根据有关部门对2010年－ 2020年用电量预测和电源规划，以及对国家电网 基本功能的要求，到2015年，我国可能形成覆盖 华北、华中、华东地区的特高压交流同步电网， 含蒙西、陕北、晋东南、淮南、徐州煤电基地及 西南水电基地电力外送的特高压骨干电网（由 1000kv级交流电网和800kv级直流系统构成）。
流变压器2送入受端的交流电力系统Ⅱ。
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直流输电系统接线示意图
P6 P5 P4 P3 P2 P1
ecb
eab
eac ebc
eba
eca
ecb
eab
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二、两端直流输电系统
指具有一个整流站和一个逆变站的输电系统
9
三.直流输电技术的主要用途
1、远距离大容量直流架空线路工程
直流输电在远距离大容量输电方面比交流输电有明显的优势。 目前在已运行和正在建设的直流工程中，此类工程约占1/3， 并且在今后它也具有较好的发展前景。此类工程大多是解决 大型水电站或火电厂（煤炭基地的坑口电站）向远方负荷中 心送电问题。比如