第1章-柔性交流输电系统概述

▪ 第一个完整电力系统由爱迪生在纽约城历史上有名的皮埃 尔大街站建成。1882年9月投入运行，由1台蒸汽机拖动直 流发电机经过110V地下电缆供给半径约1.5km面积内的 59盏白炽灯。
直流电力系统： 发电机、电缆、熔丝、 电表和负荷
初期采用直流，其无法远距离送电的局限性显露出来，输电 要高电压，而发用机电压低，需要采用基于交流的变压输电技 术
在输电线路方面，直流输电比交流输电优点要多一些，而 从发电、用电和电压升降的角度考虑，交流输电比较有利。 所以，自然而然地会想到采用交流发电，用变压器升压，变 换成直流后输电，然后再变换成交流，通过变压器降低到适 当的电压后送至用户这种组合方式。自从开发出高电压、大 容量的水银整流器制成的交直流变换装置后，直流输电再度 得到实用化。
柔性交流输电技术
参考教材
1、柔性交流输电系统的原理与应用 谢小荣 姜齐荣编著 清华大学出版社 2006.9
2、柔性电力技术—电力电子在电力系统中的应用 韩民晓等编著 中国水利水电出版社 2007.10
3、高压直流输电与柔性交流输电控制装置--静止换流器在电 力系统中的应用 加拿大)苏德|译者:徐政 出版社：机械工业
它旨在提高交流电网的可控性，实现灵活的潮流控制和最大化
电网的传输能力.
自20世纪50年代开始，随着汞弧阀换流技术的逐步成熟和
应用,使得高压直流（high voltage direct current，HVDC）
输电重新进入人们的视野,并和HVAC输电并肩发展。
1.1.2 现代电力系统的主要特点
▪ 多种一次能源
除传统火电、水电外，可再生能源发电技术日益完善，分布式发电 系统在电网中所占比例逐渐上升。核能发电，风能发电、太阳能 发电、地热发电;新型电源，如光伏电池、燃料电池、超导储能和 超级电容等;
▪ 2004年，50年之际，全球HVDC工程95项，总传输容量高 达70GW，同时加快了对更高电压等级（1000kV， 1200kV)和轻HVDC（HVDC light）的研究
特高压交流-直流输电
直流与交流输电方式的辩论:
低电压输电，距离发电厂越远，效率就越低，采用高电 压直流输电，需要有高电压的直流发电机，而且还要根据不 同情况，采用多台发电机串联运行的方式。而交流输电则可 以利用简单高效的变压器升降电压，从而逐步确立优势地位。 现在已普遍采用三相三线制的交流输电方式。
▪ 1889年，北美洲第一条单相交流输电线路在俄勒冈州的威拉 姆特瀑布和波特兰之间建成并投入运行，输电电压为4kV， 距离为21km
▪ 到1995年世界上交流输电的最高电压已达了1150kV,输送距 离最长为1900km，设计最大的单机容量为1300MW，但多 降压运行
▪ 高压交流（high voltage alternative current, HVAC)输 电电压等级标准化，我国高电压等级为110kV、220kV和 330kV，超高电压等级为500kV和750kV,特高压等级为 1000kV
第1章 柔性交流输电系统概述
1.1现代电力系统概述 1.2输电网互联带来的挑战 1.3传统解决方法及其局限性 1.4新的解决方法—FACTS的诞生 1.5FACTS及其控制器概述 1.6FACTS与HVDC 1.7电能质量与电力用户
ห้องสมุดไป่ตู้
第1章 柔性交流输电系统概述
柔性交流输电系统（flexible AC transmission system，
▪ 50年代，随着半导体技术的发展，基于整流、逆变的远距离、 大容量直流输电技术（high voltage direct current, HVDC)得到了广泛应用
▪ 瑞典于1954年在该国内陆与哥德兰岛之间建造的10-20 MW直流输电系统
▪ 1972年前后，首个采用晶闸管的全固态商业化HVDC，伊 尔河背靠背（back to back）工程投入运营。
▪ 现时全球输电距离最长的高压直流输电系统，是位于我国境 内的向家坝水电站至上海之间的±800kV，6400 MW输电 系统，全长2,071公里。2009年，瑞士ABB集团和西班 Abengoa集团合作，开始建设连接巴西西北部两座新水电 站和圣保罗的超过2500公里输电线路。该线路成为世界最 长的高压直流输电系统。
19世纪90年代交直流标准之争，爱迪生主张直流，西屋偏好 交流，激烈辩论
1888年，尼克拉·特斯拉（Nikola Tesla）获得了交流电动 机、发电机、变压器和输电系统的若干专利
1891年，第一条三相交流高压输电线路在德国运行，从拉芬 镇到法兰克福全长178公里，电压15.2kV，输送功率200kW
③如果把两个交流的电力系统用直流输电相联网，就不 会受不同频率或频率波动的影响，事故发生时应不使短路电 流增加，从电力系统控制方面考虑，也有很多优点。
柔性交流输电系统（flexible AC transmission system，
FACTS）的概念
20世纪80年代末期，随着电力电子技术、
信息技术和控制理论的进一步发展和综合应用,出现了FACTS ,
直流输电的优点归纳如下： ①交流输电时，如果架空输电线路距离变长，线路电抗
所引起的稳定性问题限制了输电功率，而直流输电只有电阻 分量，没有稳定性问题。
②用电力电缆输电时，交流电对线路上的静电电容充电， 充电电流和绝缘体的介质损失使输电功率和输电距离受到限 制。跨海输电必须使用海底电缆，这时采用直流输电就极为 有利。
FACTS）的概念
20世纪80年代末期，随着电力电子技
术、信息技术和控制理论的进一步发展和综合应用,出现了
FACTS ,它旨在提高交流电网的可控性，实现灵活的潮流控制
和最大化电网的传输能力.
1．1 现代电力系统概述
1．1．1 输电技术的发展历史 ➢ 1831年法拉第发现电磁感应定律 ； ➢ 1882年，托马斯·爱迪生（Thomas Edson）在美国纽约建 成世界上第一个完整的电力系统。这是一个直流系统，由一台 直流发电机通过工110V地下电缆供给半径约为1.5km范围内 的 59个用户，负荷全部是白炽灯。 ➢ 1886年研制出交流发电机和变压器，并在马萨诸塞州大巴 灵顿建立了一个由150个电灯构成的交流配电试验系统。