高压直流输电系统课件

高压直流输电系统高压直流输电系统ppt课件课件56、极端的法规，就是极端的不公。西塞罗57、法律一旦成为人们的需要，人们就不再配享受自由了。毕达哥拉斯58、法律规定的惩罚不是为了私人的利益，而是为了公共的利益；一部分靠有害的强制，一部分靠榜样的效力。格老秀斯59、假如没有法律他们会更快乐的话，那么法律作为一件无用之物自己就会消灭。洛克60、人民的幸福是至高无个的法。西塞罗第二阶段：晶闸管阀换流时期第二阶段：晶闸管阀换流时期第二阶段：晶闸管阀换流时期第二阶段：晶闸管阀换流时期n n2020世纪世纪世纪世纪7070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。流输电技术的发展。流输电技术的发展。流输电技术的发展。n n第一个采用晶闸管阀的第一个采用晶闸管阀的第一个采用晶闸管阀的第一个采用晶闸管阀的HVDCHVDC系统是加拿大系统是加拿大系统是加拿大系统是加拿大19721972年建立的依尔河系统，年建立的依尔河系统，年建立的依尔河系统，年建立的依尔河系统，运行电压运行电压运行电压运行电压8080kVkV、输送容量为、输送容量为、输送容量为、输送容量为320MW320MW背靠背直流输电系统。目前，国外输背靠背直流输电系统。目前，国外输背靠背直流输电系统。目前，国外输背靠背直流输电系统。目前，国外输送容量最大的是送容量最大的是送容量最大的是送容量最大的是19841984年巴西建设伊泰普水电站年巴西建设伊泰普水电站年巴西建设伊泰普水电站年巴西建设伊泰普水电站600kV600kV超高压直流输电工超高压直流输电工超高压直流输电工超高压直流输电工程，两回共程，两回共程，两回共程，两回共6300MW6300MW，线路全长，线路全长，线路全长，线路全长1590km1590km。n n以后建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀，晶闸管阀已成为直流换流以后建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀，晶闸管阀已成为直流换流以后建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀，晶闸管阀已成为直流换流以后建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀，晶闸管阀已成为直流换流站的标准设备。站的标准设备。站的标准设备。站的标准设备。n n20102010年年年年0707月月月月0808日正式投运的向家坝至上海日正式投运的向家坝至上海日正式投运的向家坝至上海日正式投运的向家坝至上海800kV800kV特高压直流输电工程，特高压直流输电工程，特高压直流输电工程，特高压直流输电工程，是中国自主研发、设计和建设的，是世界上电压等级最高、额定容量最是中国自主研发、设计和建设的，是世界上电压等级最高、额定容量最是中国自主研发、设计和建设的，是世界上电压等级最高、额定容量最是中国自主研发、设计和建设的，是世界上电压等级最高、额定容量最大大大大6400MW(6400MW(最大输送能力最大输送能力最大输送能力最大输送能力7000MW)7000MW)、送电距离最远、送电距离最远、送电距离最远、送电距离最远1907km1907km、额定电流、额定电流、额定电流、额定电流达到达到达到达到4000A4000A、技术水平最先进的直流输电工程，代表了当今世界高压直流、技术水平最先进的直流输电工程，代表了当今世界高压直流、技术水平最先进的直流输电工程，代表了当今世界高压直流、技术水平最先进的直流输电工程，代表了当今世界高压直流输电技术的最高水平。输电技术的最高水平。输电技术的最高水平。输电技术的最高水平。晶闸管换流阀的特点晶闸管换流阀的特点晶闸管换流阀的特点晶闸管换流阀的特点:n n体积减小、成本降低；体积减小、成本降低；体积减小、成本降低；体积减小、成本降低；n n可靠性提高；可靠性提高；可靠性提高；可靠性提高；n n晶闸管换流阀没有逆弧故障，而且制造、试验、晶闸管换流阀没有逆弧故障，而且制造、试验、晶闸管换流阀没有逆弧故障，而且制造、试验、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。运行维护和检修都比汞弧阀简单而方便。运行维护和检修都比汞弧阀简单而方便。运行维护和检修都比汞弧阀简单而方便。Thyristor Valve hall interior第三阶段第三阶段第三阶段第三阶段新型半导体换流设备的应用新型半导体换流设备的应用新型半导体换流设备的应用新型半导体换流设备的应用n n2020世纪世纪世纪世纪9090年代以后，年代以后，年代以后，年代以后，IGBTIGBT得到广泛应用，得到广泛应用，得到广泛应用，得到广泛应用，19971997年世界上年世界上年世界上年世界上 第一个采用第一个采用第一个采用第一个采用IGBTIGBT组成电压源换流器的直流输电工程在组成电压源换流器的直流输电工程在组成电压源换流器的直流输电工程在组成电压源换流器的直流输电工程在瑞瑞瑞瑞典投入运行典投入运行典投入运行典投入运行。n n目前，世界上最大的目前，世界上最大的目前，世界上最大的目前，世界上最大的IGBTIGBT轻型轻型轻型轻型HVDCHVDC是北欧地区的是北欧地区的是北欧地区的是北欧地区的EstlinkEstlink海底电缆工程，运行电压海底电缆工程，运行电压海底电缆工程，运行电压海底电缆工程，运行电压150kV150kV，传输容量，传输容量，传输容量，传输容量350MW350MW ，电缆全长，电缆全长，电缆全长，电缆全长105km105km。n nL HVDCL HVDC采用采用采用采用IGBTIGBT器件组成换流器，功能强、体积小，可器件组成换流器，功能强、体积小，可器件组成换流器，功能强、体积小，可器件组成换流器，功能强、体积小，可以减少换流站的滤波装置，省去了换流变压器，整个以减少换流站的滤波装置，省去了换流变压器，整个以减少换流站的滤波装置，省去了换流变压器，整个以减少换流站的滤波装置，省去了换流变压器，整个 换流换流换流换流站可以搬迁。此外，采用可关断器件换流器，可以站可以搬迁。此外，采用可关断器件换流器，可以站可以搬迁。此外，采用可关断器件换流器，可以站可以搬迁。此外，采用可关断器件换流器，可以 避免换避免换避免换避免换相失败。相失败。相失败。相失败。n n但是但是但是但是IGBTIGBT功率小、损耗大，不利于大型直流输电工程采功率小、损耗大，不利于大型直流输电工程采功率小、损耗大，不利于大型直流输电工程采功率小、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（用。最新研制的门极换相晶闸管（用。最新研制的门极换相晶闸管（用。最新研制的门极换相晶闸管（IGCTIGCT）和大功率碳化）和大功率碳化）和大功率碳化）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。硅元件，该元件电压高、通流能力强、损耗低、可靠性高。硅元件，该元件电压高、通流能力强、损耗低、可靠性高。硅元件，该元件电压高、通流能力强、损耗低、可靠性高。何谓轻型高压直流？何谓轻型高压直流？何谓轻型高压直流？何谓轻型高压直流？n n轻型高压直流输电技术是近几十年来发展的最为振奋人心的输电技术轻型高压直流输电技术是近几十年来发展的最为振奋人心的输电技术轻型高压直流输电技术是近几十年来发展的最为振奋人心的输电技术轻型高压直流输电技术是近几十年来发展的最为振奋人心的输电技术n nHVDC LightHVDC Light 是为采用地下或水下输电而设计的最新的输电系统，是为采用地下或水下输电而设计的最新的输电系统，是为采用地下或水下输电而设计的最新的输电系统，是为采用地下或水下输电而设计的最新的输电系统，也可适合于远距离输电。该技术提供了很多对环境的好处，包括电力也可适合于远距离输电。该技术提供了很多对环境的好处，包括电力也可适合于远距离输电。该技术提供了很多对环境的好处，包括电力也可适合于远距离输电。该技术提供了很多对环境的好处，包括电力线路不可见，中性的电磁场，干式电缆和紧凑型的换流站。线路不可见，中性的电磁场，干式电缆和紧凑型的换流站。线路不可见，中性的电磁场，干式电缆和紧凑型的换流站。线路不可见，中性的电磁场，干式电缆和紧凑型的换流站。轻型直流轻型直流轻型直流轻型直流提高了电网的可靠性，该技术提高了高压直流输电的经济功率低到几提高了电网的可靠性，该技术提高了高压直流输电的经济功率低到几提高了电网的可靠性，该技术提高了高压直流输电的经济功率低到几提高了电网的可靠性，该技术提高了高压直流输电的经济功率低到几十兆瓦。轻型直流的容量上限可达到十兆瓦。轻型直流的容量上限可达到十兆瓦。轻型直流的容量上限可达到十兆瓦。轻型直流的容量上限可达到1200MW1200MW，320 kV320 kV。轻型直流输电系统可以快捷地安装，作为传统的交流输电系统和就地轻型直流输电系统可以快捷地安装，作为传统的交流输电系统和就地轻型直流输电系统可以快捷地安装，作为传统的交流输电系统和就地轻型直流输电系统可以快捷地安装，作为传统的交流输电系统和就地的发电的替代。轻型直流的应用包含以下各种可能：的发电的替代。轻型直流的应用包含以下各种可能：的发电的替代。轻型直流的应用包含以下各种可能：的发电的替代。轻型直流的应用包含以下各种可能：n n连接风力发电场和电力网连接风力发电场和电力网连接风力发电场和电力网连接风力发电场和电力网 n n地下电力输送地下电力输送地下电力输送地下电力输送 n n为海岛或海上石油或天然气的钻油平台提供电力为海岛或海上石油或天然气的钻油平台提供电力为海岛或海上石油或天然气的钻油平台提供电力为海岛或海上石油或天然气的钻油平台提供电力 n n连接异步的交流电网连接异步的交流电网连接异步的交流电网连接异步的交流电网 n n城市中心的供电城市中心的供电城市中心的供电城市中心的供电 我国直流输电的发展我国直流输电的发展 1989年，我国自行研制的舟山直流输电工程年，我国自行研制的舟山直流输电工程(士士l00kV，100MW，54km)投入运行；葛洲坝投入运行；葛洲坝上海上海(葛上线葛上线)是我国的第是我国的第一个高压直流输电工程（一个高压直流输电工程（500kV，1200MW，1064km）1990年投运。年投运。90年代末，开始建设三广直流工程、三峡年代末，开始建设三广直流工程、三峡常州直流工程常州直流工程和贵广直流工程。三广直流工程于和贵广直流工程。三广直流工程于2004年投运；三常直流工程年投运；三常直流工程（500kV，3000MW，962km）于）于2004年年5月投入运行。月投入运行。云南云南广东广东800kV直流输电工程，额定容量直流输电工程，额定容量5000MW,2010年实现双极投运。年实现双极投运。金沙江一期工程，向家坝、溪洛渡水电站至华中、华东三回金沙江一期工程，向家坝、溪洛渡水电站至华中、华东三回800kV直流输电工程也在规划和建设之中。直流输电工程也在规划和建设之中。向家坝至上海向家坝至上海800kV特高压直流输电工程：特高压直流输电工程：Connection point Xiangjiaba:FuLong substationConnection point Shanghai:FengXian substationOwnership:State Grid Corporation of ChinaStart of project:December 2007Commissioning year:Pole 1 and bipole:2010Transmission technology:UHVDC,Ultra High Voltage Direct CurrentTransmission capacity:6 400 MWNo.of poles:2DC voltage:800 kVLength of overhead DC line:2 071 kmAC voltage:525 kV(both ends)The 800 kV voltage is formed by two 400 kV seriesconnected 12-pulse converters.Main reason for choosing HVDC:Long distance,network stability,low losses,environmental concernsFor more information,please visit:abb/hvdc 12 脉波换流桥脉波换流桥800kV复龙换流站复龙换流站Three Gorges-Guangdong HVDC Transmission Three Gorges-Guangdong HVDC Transmission Jingzhou areal overview Jingzhou areal overview 三广直流工程三广直流工程三广直流工程三广直流工程惠州换流阀惠州换流阀惠州换流阀惠州换流阀Valve hall with six double valves for Valve hall with six double valves for 1,500 MW.1,500 MW.Three Gorges-Shanghai HVDC Transmission Three Gorges-Shanghai HVDC Transmission DC yard and converter building in YiduDC yard and converter building in Yidu 截至截至2007年，我国直流输电线路总长度达年，我国直流输电线路总长度达7085 km，输送，输送容量达容量达1856万万kW，线路总长度和输送容量均居世界第一。与，线路总长度和输送容量均居世界第一。与此同时，超高压直流输电工程的设计建设、运行管理和设备制此同时，超高压直流输电工程的设计建设、运行管理和设备制造水平也达到国际领先地位。造水平也达到国际领先地位。为优化配置能源资源，我国正在实施发展特高压输电、大为优化配置能源资源，我国正在实施发展特高压输电、大核电、大水电、大煤电的核电、大水电、大煤电的“一特三大一特三大”战略。战略。到到2020年，我国将建成覆盖华北、华中、华东地区的特高年，我国将建成覆盖华北、华中、华东地区的特高压交流同步电网，建成压交流同步电网，建成800 kV向家坝一上海、锦屏一苏南、向家坝一上海、锦屏一苏南、溪洛渡一株洲、溪洛渡一浙西等特高压直流工程，包括特高压溪洛渡一株洲、溪洛渡一浙西等特高压直流工程，包括特高压直流换流站约直流换流站约30座，线路约座，线路约26万万km，输送容量达，输送容量达9 440万万kW，成为世界上拥有直流输电工程最多、输送线路最长、容，成为世界上拥有直流输电工程最多、输送线路最长、容量最大的国家。量最大的国家。高压直流输电运行特性及其与交流输电高压直流输电运行特性及其与交流输电的比较的比较n n技术性技术性技术性技术性n n可靠性可靠性可靠性可靠性n n经济性经济性经济性经济性1、技术性能技术性能高压直流输电系统具有下列运行特性高压直流输电系统具有下列运行特性高压直流输电系统具有下列运行特性高压直流输电系统具有下列运行特性（1 1）功率传输特性）功率传输特性）功率传输特性）功率传输特性 交流为了满足稳定问题，常需采用串补、静交流为了满足稳定问题，常需采用串补、静交流为了满足稳定问题，常需采用串补、静交流为了满足稳定问题，常需采用串补、静补、补、补、补、调相机、开关站等措施，有时甚至不得不提高输电调相机、开关站等措施，有时甚至不得不提高输电调相机、开关站等措施，有时甚至不得不提高输电调相机、开关站等措施，有时甚至不得不提高输电电压。但是，这将增加很多电气设备，代价昂贵。电压。但是，这将增加很多电气设备，代价昂贵。电压。但是，这将增加很多电气设备，代价昂贵。电压。但是，这将增加很多电气设备，代价昂贵。直流输电没有相位和功角，不存在稳定问题，直流输电没有相位和功角，不存在稳定问题，直流输电没有相位和功角，不存在稳定问题，直流输电没有相位和功角，不存在稳定问题，只要电压降，网损等技术指标符合要求，就可达到只要电压降，网损等技术指标符合要求，就可达到只要电压降，网损等技术指标符合要求，就可达到只要电压降，网损等技术指标符合要求，就可达到传输的目的，无需考虑稳定问题，这是直流输电的传输的目的，无需考虑稳定问题，这是直流输电的传输的目的，无需考虑稳定问题，这是直流输电的传输的目的，无需考虑稳定问题，这是直流输电的重要特点，也是它的一大优势。重要特点，也是它的一大优势。重要特点，也是它的一大优势。重要特点，也是它的一大优势。（2）线路故障时的自防护能力）线路故障时的自防护能力交流线路单相接地后，其消除过交流线路单相接地后，其消除过程一般约程一般约0.40.8秒，加上重合闸时间，约秒，加上重合闸时间，约0.61秒恢复。秒恢复。直流线路单极接地，整流、逆变直流线路单极接地，整流、逆变两侧晶闸管阀立即闭锁，电压降为零，迫两侧晶闸管阀立即闭锁，电压降为零，迫使直流电流降到零，故障电弧熄灭不存在使直流电流降到零，故障电弧熄灭不存在电流无法过零的困难，直流线路单极故障电流无法过零的困难，直流线路单极故障的恢复时间一般在的恢复时间一般在0.20.35秒内。秒内。从自身恢复的能力看，交流线路采用单相重合从自身恢复的能力看，交流线路采用单相重合从自身恢复的能力看，交流线路采用单相重合从自身恢复的能力看，交流线路采用单相重合闸，需要满足单相瞬时稳定，才能恢复供电，直流闸，需要满足单相瞬时稳定，才能恢复供电，直流闸，需要满足单相瞬时稳定，才能恢复供电，直流闸，需要满足单相瞬时稳定，才能恢复供电，直流则不存在此限制条件。则不存在此限制条件。则不存在此限制条件。则不存在此限制条件。若线路上发生的故障在重合（直流为再启若线路上发生的故障在重合（直流为再启若线路上发生的故障在重合（直流为再启若线路上发生的故障在重合（直流为再启动）中重燃，交流线路就三相跳闸了。直流线路则动）中重燃，交流线路就三相跳闸了。直流线路则动）中重燃，交流线路就三相跳闸了。直流线路则动）中重燃，交流线路就三相跳闸了。直流线路则可用延长留待去游离时间及降压来进行第可用延长留待去游离时间及降压来进行第可用延长留待去游离时间及降压来进行第可用延长留待去游离时间及降压来进行第2 2、第、第、第、第3 3次次次次再启动，创造线路消除故障、恢复正常运行的条件。再启动，创造线路消除故障、恢复正常运行的条件。再启动，创造线路消除故障、恢复正常运行的条件。再启动，创造线路消除故障、恢复正常运行的条件。对于单片结缘子损坏，交流必然三相切除，直流则对于单片结缘子损坏，交流必然三相切除，直流则对于单片结缘子损坏，交流必然三相切除，直流则对于单片结缘子损坏，交流必然三相切除，直流则可降压运行，且大都能取得成功。可降压运行，且大都能取得成功。可降压运行，且大都能取得成功。可降压运行，且大都能取得成功。因此，对于占线路故障因此，对于占线路故障因此，对于占线路故障因此，对于占线路故障8090%8090%的单相的单相的单相的单相（或单极）瞬时接地而言，直流比之交流具有响应（或单极）瞬时接地而言，直流比之交流具有响应（或单极）瞬时接地而言，直流比之交流具有响应（或单极）瞬时接地而言，直流比之交流具有响应快、恢复时间短、不受稳定制约、可多次再启动和快、恢复时间短、不受稳定制约、可多次再启动和快、恢复时间短、不受稳定制约、可多次再启动和快、恢复时间短、不受稳定制约、可多次再启动和降压运行来创造消除故障恢复正常运行条件等多方降压运行来创造消除故障恢复正常运行条件等多方降压运行来创造消除故障恢复正常运行条件等多方降压运行来创造消除故障恢复正常运行条件等多方面优点。面优点。面优点。面优点。（3 3）过负荷能力过负荷能力过负荷能力过负荷能力n n交流输电线路具有较高的持续运行能力，受发热交流输电线路具有较高的持续运行能力，受发热交流输电线路具有较高的持续运行能力，受发热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电功率大条件限制的允许最大连续电流比正常输电功率大条件限制的允许最大连续电流比正常输电功率大条件限制的允许最大连续电流比正常输电功率大的多，其最大输送容量往往受稳定极限控制。的多，其最大输送容量往往受稳定极限控制。的多，其最大输送容量往往受稳定极限控制。的多，其最大输送容量往往受稳定极限控制。n n直流线路也有一定的过负荷能力，受制约的往往直流线路也有一定的过负荷能力，受制约的往往直流线路也有一定的过负荷能力，受制约的往往直流线路也有一定的过负荷能力，受制约的往往是换流站。通常分是换流站。通常分是换流站。通常分是换流站。通常分2 2小时过负荷能力、小时过负荷能力、小时过负荷能力、小时过负荷能力、1010秒钟过负秒钟过负秒钟过负秒钟过负荷能力和固有过负荷能力等。前两者葛上直流工荷能力和固有过负荷能力等。前两者葛上直流工荷能力和固有过负荷能力等。前两者葛上直流工荷能力和固有过负荷能力等。前两者葛上直流工程分别为程分别为程分别为程分别为10%10%和和和和25%25%，后者视环境温度而异。，后者视环境温度而异。，后者视环境温度而异。，后者视环境温度而异。n n总的来说，就过负荷能力而言，交流有更大的灵总的来说，就过负荷能力而言，交流有更大的灵总的来说，就过负荷能力而言，交流有更大的灵总的来说，就过负荷能力而言，交流有更大的灵活性，直流如果需要更大的过负荷能力，则在设活性，直流如果需要更大的过负荷能力，则在设活性，直流如果需要更大的过负荷能力，则在设活性，直流如果需要更大的过负荷能力，则在设备选型时要预先考虑，此时需要增加投资。备选型时要预先考虑，此时需要增加投资。备选型时要预先考虑，此时需要增加投资。备选型时要预先考虑，此时需要增加投资。（4）潮流和功率控制）潮流和功率控制交流输电取决于网络参数、发电机与负荷交流输电取决于网络参数、发电机与负荷的运行方式，值班人员需要进行调度，但的运行方式，值班人员需要进行调度，但又难于控制，直流输电则可全自动控制。又难于控制，直流输电则可全自动控制。直流输电控制系统响应快速、调节精确、直流输电控制系统响应快速、调节精确、操作方便、能实现多目标控制。操作方便、能实现多目标控制。（5）短路容量短路容量两个系统以交流互联时，将增加两两个系统以交流互联时，将增加两侧系统的短路容量，有时会造成部分原有侧系统的短路容量，有时会造成部分原有断路器不能满足遮断容量要求而需要更换断路器不能满足遮断容量要求而需要更换设备。直流互联时，不论在哪里发生故障，设备。直流互联时，不论在哪里发生故障，在直流线路上增加的电流都是不大的，因在直流线路上增加的电流都是不大的，因此不增加交流系统的断路容量。此不增加交流系统的断路容量。（6）电缆）电缆电缆绝缘用于直流的允许工作电压比用于交电缆绝缘用于直流的允许工作电压比用于交流时高两倍，例如流时高两倍，例如35kV的交流电缆容许在的交流电缆容许在100kV左右直流电压下工作，所以在直流左右直流电压下工作，所以在直流工作电压与交流工作电压相同的情况下，直工作电压与交流工作电压相同的情况下，直流电缆的造价远低于交流电缆。流电缆的造价远低于交流电缆。Cable laying projectConductorAluminum or copperConductor screenSemi-conductive polymerInsulationCross linked HVDC polymerInsulation screenSemi-conductive polymerMetallic screenCopper wiresSwelling tapeAluminum laminateOuter covering/SheathPolyethylene（7）输电线路的功率损耗比较）输电线路的功率损耗比较在直流输电中，直流输电线路沿线电压分在直流输电中，直流输电线路沿线电压分布平稳，没有电容电流，在导线截面积相同，布平稳，没有电容电流，在导线截面积相同，输送有用功率相等的条输送有用功率相等的条 件下，直流线路功率件下，直流线路功率损耗约为交流线路的损耗约为交流线路的2/3。并且不需并联电抗。并且不需并联电抗补偿。补偿。（8）调度管理）调度管理由于通过直流线路互联的两端交由于通过直流线路互联的两端交流系统可以又各自的频率，输电功率也可流系统可以又各自的频率，输电功率也可保持恒定（恒功率、恒电流等）。对送端保持恒定（恒功率、恒电流等）。对送端而言，整流站相当于交流系统的一个负荷。而言，整流站相当于交流系统的一个负荷。对受端而言，逆变站则相当于交流系统的对受端而言，逆变站则相当于交流系统的一个电源。互相之间的干扰和影响小，运一个电源。互相之间的干扰和影响小，运行管理简单方便，对我国当前发展的跨大行管理简单方便，对我国当前发展的跨大区互联、合同售电、合资办电等形成的联区互联、合同售电、合资办电等形成的联合电力系统，尤为适宜。合电力系统，尤为适宜。（9）线路走廊）线路走廊按同电压按同电压500kV考虑考虑，一条一条500kV直流输电电线路的走廊约直流输电电线路的走廊约40m，一条，一条500kV交流线路走廊约为交流线路走廊约为50m，但是，但是1条同条同电压的直流线路输送容量约为交流的电压的直流线路输送容量约为交流的2倍，倍，直流输电的线路走廊其传输效率约为交流直流输电的线路走廊其传输效率约为交流线路的线路的2倍甚至更多一点。倍甚至更多一点。下列因素限制了直流输电的应用范围：下列因素限制了直流输电的应用范围：下列因素限制了直流输电的应用范围：下列因素限制了直流输电的应用范围：（1 1）直流断路器的费用高；）直流断路器的费用高；）直流断路器的费用高；）直流断路器的费用高；（2 2）不能用变压器来改变电压等级；）不能用变压器来改变电压等级；）不能用变压器来改变电压等级；）不能用变压器来改变电压等级；（3 3）换流设备的费用高；）换流设备的费用高；）换流设备的费用高；）换流设备的费用高；（4 4）由于产生谐波，需要交流和直流滤波器，从而）由于产生谐波，需要交流和直流滤波器，从而）由于产生谐波，需要交流和直流滤波器，从而）由于产生谐波，需要交流和直流滤波器，从而 增加了换流站的费用；增加了换流站的费用；增加了换流站的费用；增加了换流站的费用；（5 5）控制复杂。）控制复杂。）控制复杂。）控制复杂。克服以上缺点，依赖技术是：克服以上缺点，依赖技术是：克服以上缺点，依赖技术是：克服以上缺点，依赖技术是：（1 1）直流换流器的进展；）直流换流器的进展；）直流换流器的进展；）直流换流器的进展；（2 2）晶闸管的模块化结构和额定值增加；）晶闸管的模块化结构和额定值增加；）晶闸管的模块化结构和额定值增加；）晶闸管的模块化结构和额定值增加；（3 3）换流器采用）换流器采用）换流器采用）换流器采用1212或或或或2424脉波运行；脉波运行；脉波运行；脉波运行；（4 4）采用氧化金属变阻器；）采用氧化金属变阻器；）采用氧化金属变阻器；）采用氧化金属变阻器；（5 5）换流器控制采用数字和光纤技术。）换流器控制采用数字和光纤技术。）换流器控制采用数字和光纤技术。）换流器控制采用数字和光纤技术。2、可靠性、可靠性整个系统的可靠性从强迫停运率和电能不可用率整个系统的可靠性从强迫停运率和电能不可用率整个系统的可靠性从强迫停运率和电能不可用率整个系统的可靠性从强迫停运率和电能不可用率两个方面进行衡量。两个方面进行衡量。两个方面进行衡量。两个方面进行衡量。（1 1）强迫停运率）强迫停运率）强迫停运率）强迫停运率名名名名称称称称 交交交交流流流流 直直直直流流流流交交交交流流流流直直直直流流流流单回单回单回单回 双回双回双回双回 单极单极单极单极 双极双极双极双极 单回单回单回单回 双回双回双回双回 单极单极单极单极 双极双极双极双极 线路（次线路（次线路（次线路（次/百公百公百公百公里里里里/年）年）年）年）0.290.299 9 0.054 0.054 0.126 0.126 0.055 0.055 0.29 0.29 0.054 0.054 0.14 0.14 0.01 0.01 两端换流站两端换流站两端换流站两端换流站（次（次（次（次/年）年）年）年）0.560.560 0 0.120 0.120 4.80 4.80 0.20 0.20 0.6 0.6 0.06 0.06 1.4 1.4 0.25 0.25（2 2）电能不可用率）电能不可用率）电能不可用率）电能不可用率名名称称 电能不可用率（电能不可用率（电能不可用率（电能不可用率（%）输电容量损失输电容量损失输电容量损失输电容量损失50%50%输电容量损失输电容量损失输电容量损失输电容量损失100%100%交流交流交流交流 直流直流直流直流 交流交流交流交流 直流直流直流直流 线路线路 0.75 0.75 0.07 0.07 0.050 0.050 0.016 0.016 变压（换流）站变压（换流）站 0.07 0.07 0.62 0.62 0.007 0.007 0.002 0.002 总计总计 0.82 0.82 0.69 0.69 0.057 0.057 0.018 0.018 从可靠性和可用率两个指标来看，交、直流两种输电方式是相当的，都是可行的。3 3、经济性、经济性、经济性、经济性交、直流两种输电方式，就其造价而言，各具特色：交、直流两种输电方式，就其造价而言，各具特色：交、直流两种输电方式，就其造价而言，各具特色：交、直流两种输电方式，就其造价而言，各具特色：（1 1）输送容量确定后，直流换流站的规模随之确定，其投资也）输送容量确定后，直流换流站的规模随之确定，其投资也）输送容量确定后，直流换流站的规模随之确定，其投资也）输送容量确定后，直流换流站的规模随之确定，其投资也即确定下来，距离的增加，只与线路的造价有关。交流输电即确定下来，距离的增加，只与线路的造价有关。交流输电即确定下来，距离的增加，只与线路的造价有关。交流输电即确定下来，距离的增加，只与线路的造价有关。交流输电则不同，随着输电距离的增加，由于稳定、过电压等要求，则不同，随着输电距离的增加，由于稳定、过电压等要求，则不同，随着输电距离的增加，由于稳定、过电压等要求，则不同，随着输电距离的增加，由于稳定、过电压等要求，需要设备中间开关站。因此，对于交流输电方式，输电距离需要设备中间开关站。因此，对于交流输电方式，输电距离需要设备中间开关站。因此，对于交流输电方式，输电距离需要设备中间开关站。因此，对于交流输电方式，输电距离不单影响线路投资，同时也影响变电部分投资。不单影响线路投资，同时也影响变电部分投资。不单影响线路投资，同时也影响变电部分投资。不单影响线路投资，同时也影响变电部分投资。（2 2）就变电和线路两部分看，直流输电换流站投资占比重很大，）就变电和线路两部分看，直流输电换流站投资占比重很大，）就变电和线路两部分看，直流输电换流站投资占比重很大，）就变电和线路两部分看，直流输电换流站投资占比重很大，而交流输电的输电线路投资占主要成分。而交流输电的输电线路投资占主要成分。而交流输电的输电线路投资占主要成分。而交流输电的输电线路投资占主要成分。（3 3）直流输电功率损失比交流输电小得多。）直流输电功率损失比交流输电小得多。）直流输电功率损失比交流输电小得多。）直流输电功率损失比交流输电小得多。（4 4）当输送功率增大时，直流输电可以采用提高电压、加大导）当输送功率增大时，直流输电可以采用提高电压、加大导）当输送功率增大时，直流输电可以采用提高电压、加大导）当输送功率增大时，直流输电可以采用提高电压、加大导线截面的办法，交流输电则往往只好增加回路数。线截面的办法，交流输电则往往只好增加回路数。线截面的办法，交流输电则往往只好增加回路数。线截面的办法，交流输电则往往只好增加回路数。结论结论结论结论直流换流站的造价远高于交流输电，而直流输电线路直流换流站的造价远高于交流输电，而直流输电线路直流换流站的造价远高于交流输电，而直流输电线路直流换流站的造价远高于交流输电，而直流输电线路的的的的造价则明显低于交流输电线路。同时，直流输电的网损又比造价则明显低于交流输电线路。同时，直流输电的网损又比造价则明显低于交流输电线路。同时，直流输电的网损又比造价则明显低于交流输电线路。同时，直流输电的网损又比交流小得多。因此，随着输电距离的改变，交、直流两种输交流小得多。因此，随着输电距离的改变，交、直流两种输交流小得多。因此，随着输电距离的改变，交、直流两种输交流小得多。因此，随着输电距离的改变，交、直流两种输电方式的造价和总费用将相应作增减变化。电方式的造价和总费用将相应作增减变化。电方式的造价和总费用将相应作增减变化。电方式的造价和总费用将相应作增减变化。在某一输电距离下，两者总费用相等，这一距离称为在某一输电距离下，两者总费用相等，这一距离称为在某一输电距离下，两者总费用相等，这一距离称为在某一输电距离下，两者总费用相等，这一距离称为等等等等价距离。这是一个重要的工程初估数据。概括地说，超过这价距离。这是一个重要的工程初估数据。概括地说，超过这价距离。这是一个重要的工程初估数据。概括地说，超过这价距离。这是一个重要的工程初估数据。概括地说，超过这一距离时，采用直流有利；小于这一距离时，采用交流有一距离时，采用直流有利；小于这一距离时，采用交流有一距离时，采用直流有利；小于这一距离时，采用交流有一距离时，采用直流有利；小于这一距离时，采用交流有利。利。利。利。对于超高压输电系统，典型架空线路的等价距离大约为对于超高压输电系统，典型架空线路的等价距离大约为对于超高压输电系统，典型架空线路的等价距离大约为对于超高压输电系统，典型架空线路的等价距离大约为700800km700800km。三、三、三、三、高压直流输电系统的结构和元件高压直流输电系统的结构和元件高压直流输电系统的结构和元件高压直流输电系统的结构和元件3.1 3.1 高压直流联络线的分类高压直流联络线的分类高压直流联络线的分类高压直流联络线的分类高压直流联络线大致分以下几类：高压直流联络线大致分以下几类：高压直流联络线大致分以下几类：高压直流联络线大致分以下几类：（1 1）单极联络线；）单极联络线；）单极联络线；）单极联络线；（2 2）双极联络线；）双极联络线；）双极联络线；）双极联络线；（3 3）同极联络线。）同极联络线。）同极联络线。）同极联络线。单极联络线的基本结构如图单极联络线的基本结构如图单极联络线的基本结构如图单极联络线的基本结构如图1 1 所示，通常采用一根负的所示，通常采用一根负的所示，通常采用一根负的所示，通常采用一根负的导线，而由大地或水提供回路。考虑造价，常采用这类系导线，而由大地或水提供回路。考虑造价，常采用这类系导线，而由大地或水提供回路。考虑造价，常采用这类系导线，而由大地或水提供回路。考虑造价，常采用这类系统，对电缆传输来说尤其如此。这类结构也是建立双统，对电缆传输来说尤其如此。这类结构也是建立双统，对电缆传输来说尤其如此。这类结构也是建立双统，对电缆传输来说尤其如此。这类结构也是建立双极系统的第一步。当大地电阻率过高，或不允许对地下（水极系统的第一步。当大地电阻率过高，或不允许对地下（水极系统的第一步。当大地电阻率过高，或不允许对地下（水极系统的第一步。当大地电阻率过高，或不允许对地下（水下）金属结构产生干扰时，可用金属回路代替大地作回路，下）金属结构产生干扰时，可用金属回路代替大地作回路，下）金属结构产生干扰时，可用金属回路代替大地作回路，下）金属结构产生干扰时，可用金属回路代替大地作回路，形成金属性回路的导体处于低电压。形成金属性回路的导体处于低电压。形成金属性回路的导体处于低电压。形成金属性回路的导体处于低电压。双极联络线结构如图，有两根导线，一正一负，每端双极联络线结构如图，有两根导线，一正一负，每端双极联络线结构如图，有两根导线，一正一负，每端双极联络线结构如图，有两根导线，一正一负，每端有两个为额定电压的换流站串联在直流侧，两个换流器间有两个为额定电压的换流站串联在直流侧，两个换流器间有两个为额定电压的换流站串联在直流侧，两个换流器间有两个为额定电压的换流站串联在直流侧，两个换流器间的连接点接地。正常时，两极电流相等，无接地电流。两的连接点接地。正常时，两极电流相等，无接地电流。两的连接点接地。正常时，两极电流相等，无接地电流。两的连接点接地。正常时，两极电流相等，无接地电流。两极可独立运行。若因一条线路故障而导致一极隔离，另一极可独立运行。若因一条线路故障而导致一极隔离，另一极可独立运行。若因一条线路故障而导致一极隔离，另一极可独立运行。若因一条线路故障而导致一极隔离，另一极可通过大地运行，能承担一半的额定负荷，或利用换流极可通过大地运行，能承担一半的额定负荷，或利用换流极可通过大地运行，能承担一半的额定负荷，或利用换流极可通过大地运行，能承担一半的额定负荷，或利用换流器及器及器及器及线路的过载能力，承担更多的负荷。线路的过载能力，承担更多的负荷。线路的过载能力，承担更多的负荷。线路的过载能力，承担更多的负荷。特点特点特点特点:1 1、从雷电性能方面看，一条双极、从雷电性能方面看，一条双极、从雷电性能方面看，一条双极、从雷电性能方面看，一条双极HVDCHVDC线路能有效地等同于线路能有效地等同于线路能有效地等同于线路能有效地等同于两回交流传输线路。正常情况下两回交流传输线路。正常情况下两回交流传输线路。正常情况下两回交流传输线路。正常情况下,它对邻近设备的谐波干它对邻近设备的谐波干它对邻近设备的谐波干它对邻近设备的谐波干扰远小于单极联络线。通过控制（不需要机械开关）改变扰远小于单极联络线。通过控制（不需要机械开关）改变扰远小于单极联络线。通过控制（不需要机械开关）改变扰远小于单极联络线。通过控制（不需要机械开关）改变两极的极性来实现潮流反向。两极的极性来实现潮流反向。两极的极性来实现潮流反向。两极的极性来实现潮流反向。2 2、当接地电流不可接受时，或接地电阻高而接地电极不可当接地电流不可接受时，或接地电阻高而接地电极不可当接地电流不可接受时，或接地电阻高而接地电极不可当接地电流不可接受时，或接地电阻高而接地电极不可行时，用第三根导线作为金属性中性点，在一极退出运行行时，用第三根导线作为金属性中性点，在一极退出运行行时，用第三根导线作为金属性中性点，在一极退出运行行时，用第三根导线作为金属性中性点，在一极退出运行或双极运行失去平衡时，此导线充当回路。第三条导线的或双极运行失去平衡时，此导线充当回路。第三条导线的或双极运行失去平衡时，此导线充当回路。第三条导线的或双极运行失去平衡时，此导线充当回路。第三条导线的绝缘要求低，还可作为架空线的屏蔽线。如果它完全绝缘，绝缘要求低，还可作为架空线的屏蔽线。如果它完全绝缘，绝缘要求低，还可作为架空线的屏蔽线。如果它完全绝缘，绝缘要求低，还可作为架空线的屏蔽线。如果它完全绝缘，可作为可作为可作为可作为 一条备用线路。一条备用线路。一条备用线路。一条备用线路。同极联络线：同极联络线：同极联络线：同极联络线：导线数不少于两根，所有导线同极性。通常最好导线数不少于两根，所有导线同极性。通常最好导线数不少于两根，所有导线同极性。通常最好导线数不少于两根，所有导线同极性。通常最好为为为为负极性，因为它由电晕引起的无线电干扰小。系统采负极性，因为它由电晕引起的无线电干扰小。系统采负极性，因为它由电晕引起的无线电干扰小。系统采负极性，因为它由电晕引起的无线电干扰小。系统采用大地作为回路。当一条线路发生故障时，换流器可用大地作为回路。当一条线路发生故障时，换流器可用大地作为回路。当一条线路发生故障时，换流器可用大地作为回路。当一条线路发生故障时，换流器可为余下的线路供电，这些导线有一定的过载能力，能为余下的线路供电，这些导线有一定的过载能力，能为余下的线路供电，这些导线有一定的过载能力，能为余下的线路供电，这些导线有一定的过载能力，能承担比正常情况更大的功率。相反，对双极系统来承担比正常情况更大的功率。相反，对双极系统来承担比正常情况更大的功率。相反，对双极系统来承担比正常情况更大的功率。相反，对双极系统来说，重新将整个换流器连接到线路的一极上要复杂得说，重新将整个换流器连接到线路的一极上要复杂得说，重新将整个换流器连接到线路的一极上要复杂得说，重新将整个换流器连接到线路的一极上要复杂得多，通常的不可行的。在考虑连续的地电流的可接受多，通常的不可行的。在考虑连续的地电流的可接受多，通常的不可行的。在考虑连续的地电流的可接受多，通常的不可行的。在考虑连续的地电流的可接受的情况下，同极联络线有突出的优点。接地电流对位的情况下，同极联络线有突出的优点。接地电流对位的情况下，同极联络线有突出的优点。接地电流对位的情况下，同极联络线有突出的优点。接地电流对位于系统电极几千米范围的油、气管道有附带的影响。于系统电极几千米范围的油、气管道有附带的影响。于系统电极几千米范围的油、气管道有附带的影响。于系统电极几千米范围的油、气管道有附带的影响。这些管道充当地电流的导体会引起金属腐蚀。因此，这些管道充当地电流的导体会引起金属腐蚀。因此，这些管道充当地电流的导体会引起金属腐蚀。因此，这些管道充当地电流的导体会引起金属腐蚀。因此，应用大地作回路的结构并非总是可行的。应用大地作回路的结构并非总是可行的。应用大地作回路的结构并非总是可行的。应用大地作回路的结构并非总是可行的。背靠背的高压直流系统背靠背的高压直流系统背靠背的高压直流系统背靠背的高压直流系统用于非同步联接，无直流线路系统。它可以设计成用于非同步联接，无直流线路系统。它可以设计成用于非同步联接，无直流线路系统。它可以设计成用于非同步联接，无直流线路系统。它可以设计成单极单极单极单极或双极运行，每极带有不同数目的阀组，其数目取决于互联或双极运行，每极带有不同数目的阀组，其数目取决于互联或双极运行，每极带有不同数目的阀组，其数目取决于互联或双极运行，每极带有不同数目的阀组，其数目取决于互联的目的和要达到的可靠性。的目的和要达到的可靠性。的目的和要达到的可靠性。的目的和要达到的可靠性。多端和多馈入直流系统多端和多馈入直流系统多端和多馈入直流系统多端和多馈入直流系统将直流系统联接到交流电网上的节点多于两个，就构将直流系统联接到交流电网上的节点多于两个，就构将直流系统联接到交流电网上的节点多于两个，就构将直流系统联接到交流电网上的节点多于两个，就构成了成了成了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，就构成了系统上，并且两个直流系统之间的交流阻抗较小，就构成了系统上，并且两个直流系统之间的交流阻抗较小，就构成了系统上，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。多馈入直流系统。多馈入直流系统。多馈入直流系统。3.2 高压直流输电系统的元件高压直流输电系统的元件（1 1）换流器）换流器）换流器）换流器它们完成交它们完成交它们完成交它们完成交-直流和直直流和直直流和直直流和直-交流转换，由阀桥和有抽头切换器的变交流转换，由阀桥和有抽头切换器的变交流转换，由阀桥和有抽头切换器的变交流转换，由阀桥和有抽头切换器的变压器构成。阀桥包括压器构成。阀桥包括压器构成。阀桥包括压器构成。阀桥包括6 6脉波或脉波或脉波或脉波或1212脉波的高压阀。换流变压器向脉波的高压阀。换流变压器向脉波的高压阀。换流变压器向脉波的高压阀。换流变压器向阀桥提供适当等级的不接地三相电压源。由于变压器阀换阀桥提供适当等级的不接地三相电压源。由于变压器阀换阀桥提供适当等级的不接地三相电压源。由于变压器阀换阀桥提供适当等级的不接地三相电压源。由于变压器阀换流器的正端或负端接地。流器的正端或负端接地。流器的正端或负端接地。流器的正端或负端接地。（2 2）平波电抗器）平波电抗器）平波电抗器）平波电抗器这些大电抗器有高达这些大电抗器有高达这些大电抗器有高达这些大电抗器有高达1.0H1.0H的电感，在每个换流站与每极串的电感，在每个换流站与每极串的电感，在每个换流站与每极串的电感，在每个换流站与每极串联，它们有以下作用：联，它们有以下作用：联，它们有以下作用：联，它们有以下作用：1.1.降低直流线路中的谐波电压和电流；降低直流线路中的谐波电压和电流；降低直流线路中的谐波电压和电流；降低直流线路中的谐波电压和电流；2.2.防止逆变器换相失败；防止逆变器换相失败；防止逆变器换相失败；防止逆变器换相失败；3.3.防止轻负荷电流不连续；防止轻负荷电流不连续；防止轻负荷电流不连续；防止轻负荷电流不连续；4.4.限制直流线路短路期间整流器中的峰值电流。限制直流线路短路期间整流器中的峰值电流。限制直流线路短路期间整流器中的峰值电流。限制直流线路短路期间整流器中的峰值电流。（3 3）谐波滤波器）谐波滤波器）谐波滤波器）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。换流器在交流和直流两侧均产生谐波电压和谐波电流。换流器在交流和直流两侧均产生谐波电压和谐波电流。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，并且干扰远这些谐波可能导致电容器和附近的电机过热，并且干扰远这些谐波可能导致电容器和附近的电机过热，并且干扰远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。动通信系统。因此，在交流侧和直流侧都装有滤波装置。动通信系统。因此，在交流侧和直流侧都装有滤波装置。动通信系统。因此，在交流侧和直流侧都装有滤波装置。（4 4）无功功率支持）无功功率支持）无功功率支持）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，所消直流换流器内部要吸收无功功率。稳定条件下，所消直流换流器内部要吸收无功功率。稳定条件下，所消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除的无功功率是传输功率的除的无功功率是传输功率的除的无功功率是传输功率的50%50%左右。在暂态情况下，无左右。在暂态情况下，无左右。在暂态情况下，无左右。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功功率的消耗更大。因此，必须在换流器附近提供无功电功功率的消耗更大。因此，必须在换流器附近提供无功电功功率的消耗更大。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。根据源。对于强交流系统，通常用并联电容补偿的形式。根据源。对于强交流系统，通常用并联电容补偿的形式。根据源。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直流联络线和交流系统的要求，部分无功电源可采用同步直流联络线和交流系统的要求，部分无功电源可采用同步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（调相机或静止无功补偿器（调相机或静止无功补偿器（调相机或静止无功补偿器（SVCSVC）。用作交流滤波的电容）。用