交流直流输电之争
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交流直流输电之争
关于电能的输送方式，是采用直流输电还是交流输电，在历史上曾引起过很大的争论。美国发明家爱迪生、英国物理学家开尔文都极力主张采用直流输电，而美国发明家威斯汀豪斯和英国物理学家费朗蒂则主张采用交流输电。
在早期，工程师们主要致力于研究直流电，发电站的供电范围也很有限，而且主要用于照明，还未用作工业动力。例如，1882年爱迪生电气照明公司（创建于1878年）在伦敦建立了第一座发电站，安装了三台110伏“巨汉”号直流发电机，这是爱迪生于1880年研制的，这种发电机可以为1500个16瓦的白炽灯供电。
但是随着科学技术和工业生产发展的需要，电力技术在通信、运输、动力等方面逐渐得到广泛应用，社会对电力的需求也急剧增大。由于用户的电压不能太高，因此要输送一定的功率，就要加大电流（P＝IU）。而电流愈大，输电线路发热就愈厉害，损失的功率就愈多；而且电流大，损失在输电导线上的电压也大，使用户得到的电压降低，离发电站愈远的用户，得到的电压也就愈低。直流输电的弊端，限制了电力的应用，促使人们探讨用交流输电的问题。爱迪生虽然是一个伟大的发明家，但是他没有受过正规教育，缺乏理论知识，难以解决交流电涉及到的数学运算，阻碍了他对交流电的理解，所以在交、直流输电的争论中，成了保守势力的代表。爱迪生认为交流电危险，不如直流电安全。他还打比方说，沿街道敷设交流电缆，简直等于埋下地雷。并且邀请人们和新闻记者，观看用高压交流电击死野狗、野猫的实验。那时纽约州法院通过了一项法令，用电刑来执行死刑。行刑用的电椅就是通以高压交流电，这正好帮了爱迪生的大忙。在他的反对下，交流电遇到了很大的阻碍。
但是为了减少输电线路中电能的损失，只能提高电压。在发电站将电压升高，到用户地区再把电压降下来，这样就能在低损耗的情况下，达到远距离送电的目的。而要改变电压，只有采用交流输电才行。1888年，由费朗蒂设计的伦敦泰晤士河畔的大型交流电站开始输电。他用钢皮铜心电缆将1万伏的交流电送往相距10公里外的市区变电站，在这里降为2500伏，再分送到各街区的二级变压器，降为100伏供用户照明。以后，俄国的多利沃--多布罗沃斯基又于1889年最先制出了功率为100瓦的三相交流发电机，并被德国、美国推广应用。事实成功地证实了高压交流输电的优越性。并在全世界范围内迅速推广。
随着科学的发展，为了解决交流输电存在的问题，寻求更合理的输电方式，人们现在又开始采用直流超高压输电。但这并不是简单地恢复到爱迪生时代的那种直流输电。发电站发出的电和用户用的电仍然是交流电，只是在远距离输电中，采用换流设备，把交流高压变成直流高压。这样做可以把交流输电用的3条电线减为2条，大大地节约了输电导线。目前最长的架空直流输电线路是莫桑比克的卡布拉巴萨水电站至阿扎尼亚的线路，长1414公里，输电电压为50万伏，可输电220万千瓦。
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浅谈高压直流输电对交流电网继电保护影响
浅谈高压直流输电对交流电网继电保护影响 摘要：目前在交流电网的继电保护工作中尚且存在许多不足之处，需要工作人 员引起注意并且加以解决，比如直流输电的交流母线通过多条线路和多落点接入 交流电网，对含有直流馈入的电网做仿真分析，在直流馈入点附近采用受影响小 的继电保护装置等等，这些都是可取的措施。 关键词：高压直流；输电；交流电网；继电保护；分析 1导言 近年来我国尤其是沿海经济发达地区用电需求增长很大,但是我国能源丰富地 区大都在西部,这种能源和负荷分布不平衡的局面促使我国实行“西电东送”工程,因此,大力开发西南水电,采用特高压直流将电能输送到沿海经济发达地区势在必行。 2直流偏磁成因 对于特高压直流输电来讲，较之于常规高压直流输电有所区别，而且运行方 式也非常的复杂，即便是一个双极特高压直流输电系统其运行方式也可能达到二 十多种。当电极不对称以大地作为回路运行过程中，直流电流就会以大地作为一 部分构成一个回路，如此强大的电流会在接地极址位置形成相对比较恒定的电流场，进而对接地极与周围交流系统产生巨大的影响。实践中可以看到，距离接地 极址越近，则直流电场就越大，反之亦然。 2高压直流输电线路继电保护的整体情况和存在问题 2.1高压直流输电线路继电保护的整体情况 从新中国成立以来，以换流技术为基础的交流电网继电保护技术就开始有了 进步，尤其是在高压直流输电上取得了更可喜的发展成果。在当前情况下，用作 长距离高能量电能传输的更多的是依靠半控型器件晶闸管的电流源换流器高压直 流输电（CSCHVDC）；而由全控型器件构成的电压源换流器高压直流输电（VSC-HVDC）则偏向于受端弱系统。与此相对应的，高压直流输电线路的电网构造从之前的两端系统拓展成多段的体系；电网的线路也发生了改变，从之前单纯的海底 电缆形式转变成架空线路和电缆共存的形式；此外，高压直流输电在运输的地域 宽度、功率大小、电压高低等方面都展现了更突出的优势。目前的直流输电电网 继电保护工作在开展时，主要依靠ABB和SIEMENS公司，分为几种不同的保护方式。 2.2高压直流输电线路继电保护的现存问题 从保护效果的形成机制看，目前的直流输电继电保护工作成效不高，主要是 因为设计理念不先进、方案可实施性不强，主保护工作不力是因为系统的灵敏性弱、故障处理不到位、整体规划不强、采样率要求太高和对干扰的抵抗程度低等等。而后备保护工作不到位，则是因为保护的时效性不强、低电压保护缺少根据 等等原因。就交流电网的保护配置方面看，直流输电的保护类型太过单调，不够 可靠，一旦发生故障不能及时处理。 3交流电网的现状 自从第一个交流发电站成立以来，交流电网凭借以下的优势迅速的发展并被 广泛的使用。一是利用建立在电磁感应原理基础上的交流发电机可以很经济方便 地把机械能（水流能、风能）、化学能等其他形式的能转化为电能；交流电源和 交流变电站与同功率的直流电源和直流换流站相比，造价大为低廉。二是交流电 可以方便地通过变压器升压和降压，这给配送电能带来极大的方便。随着技术的 不断深入，交流电网出现了一些问题，主要有以下几方面：一是交流输电不能做
高压直流输电与特高压交流输电的优缺点比较
高压直流输电与特高压交流输电的优缺点比较 从经济方面考虑，直流输电有如下优点： (1) 线路造价低。对于架空输电线，交流用三根导线，而直流一般用两根采用大地或海水作回路时只要一根，能节省大量的线路建设费用。对于电缆，由于绝缘介质的直流强度远高于交流强度，如通常的油浸纸电缆，直流的允许工作电压约为交流的3倍，直流电缆的投资少得多。 (2) 年电能损失小。直流架空输电线只用两根，导线电阻损耗比交流输电小；没有感抗和容抗的无功损耗；没有集肤效应，导线的截面利用充分。另外，直流架空线路的“空间电荷效应”使其电晕损耗和无线电干扰都比交流线路小。 所以，直流架空输电线路在线路建设初投资和年运行费用上均较交流经济。 直流输电在技术方面有如下优点： (1) 不存在系统稳定问题，可实现电网的非同期互联，而交流电力系统中所有的同步发电机都保持同步运行。直流输电的输送容量和距离不受同步运行稳定性的限制，还可连接两个不同频率的系统，实现非同期联网，提高系统的稳定性。 (2) 限制短路电流。如用交流输电线连接两个交流系统，短路容量增大，甚至需要更换断路器或增设限流装置。然而用直流输电线路连接两个交流系统，直流系统的“定电流控制”将快速把短路电流限制在额定功率附近，短路容量不因互联而增大。 (3) 调节快速，运行可靠。直流输电通过可控硅换流器能快速调整有功功率，实现“潮流翻转”(功率流动方向的改变)，在正常时能保证稳定输出，在事故情况下，可实现健全系统对故障系统的紧急支援，也能实现振荡阻尼和次同步振荡的抑制。在交直流线路并列运行时，如果交流线路发生短路，可短暂增大直流输送功率以减少发电机转子加速，提高系统的可靠性。 (4) 没有电容充电电流。直流线路稳态时无电容电流，沿线电压分布平稳，无空、轻载时交流长线受端及中部发生电压异常升高的现象，也不需要并联电抗补偿。 (5) 节省线路走廊。按同电压500 kV考虑，一条直流输电线路的走廊～40 m，一条交流线路走廊～50 m，而前者输送容量约为后者2倍，即直流传输效率约为交流2倍。 下列因素限制了直流输电的应用范围： (1) 换流装置较昂贵。这是限制直流输电应用的最主要原因。在输送相同容量时，直流线路单位长度的造价比交流低；而直流输电两端换流设备造价比交流变电站贵很多。这就引起了所谓的“等价距离”问题。 (2) 消耗无功功率多。一般每端换流站消耗无功功率约为输送功率的40%～60%，需要无功补偿。 (3) 产生谐波影响。换流器在交流和直流侧都产生谐波电压和谐波电流，使电容器和发电机过热、换流器的控制不稳定，对通信系统产生干扰。 (4) 缺乏直流开关。直流无波形过零点，灭弧比较困难。目前把换流器的控制脉冲信号闭锁，能起到部分开关功能的作用，但在多端供电式，就不能单独切断事故线路，而要切断整个线路。 (5) 不能用变压器来改变电压等级。 直流输电主要用于长距离大容量输电、交流系统之间异步互联和海底电缆送电等。与直流输电比较，现有的交流500 kV输电(经济输送容量为1 000 kW、输送距离为300～500 km)已不能满足需要，只有提高电压等级，采用特高压输电方式，才能获得较高的经济效益。
特高压直流输电的现状与展望
特高压直流输电的现状与展望 摘要：特高压直流输电大多用于长距离输电，例如海底电缆、大型发电站输电等，在我国，其是指通过1000kV级交流电网和±600kV级以上直流电网要求构成 的电网系统。放眼现在，直流输电在电力传输中的地位与日俱增，尤其在结合计 算机等技术后，特高压直流输电系统的整体调控更加可靠。本文将通过分析我国 特高压直流输电的现状，以及探究今后发展的展望，讨论特高压直流输电如何在 个别恶劣环境中进行应用的问题。 关键词：特高压；直流输电；现状；展望 1 特高压直流输电的现状 1.1 发展速度快 从上世纪六十年代开始，由于部分发达国家需要向部分地区进行远距离、大 容量输电的需求，开始了对特高压直流输电的研究。从开始阶段的不到一千公里，五十万千伏直流输电电压，输电功率六百万千瓦，到如今的上千公里，八十万千 伏直流输电电压，其中的发展速度无疑是飞快的。除此之外，由于现代科技更为 发达，再加上可以通过计算机进行实时地检测，特高压直流输电系统在调节方面 的优化，可谓是跨越了一大步。此外，相较于以往的电线，光纤的使用也使得特 高压直流输电在传输过程中的安全性得以提高，大大提高了其输电效率。并且， 特高压直流输电的应用范围也大大扩增，不再局限于几个发达国家。 1.2 效率更高 在远距离大容量输电方面，相较于交流输电，或者是超高压输电方式，特高 压直流输电通常会是更好的选择，其在经济投资、能源损耗以及工程规模方面都 要优于交流输电和超高压输电。例如，在特高压和超高压两种方式之间，面对相 同的输电工程，姑且定为10GW的输送功率，2千米的输送距离，超高压输电需 要240亿元的投资，在输电过程中有将近1.15GW的损耗，其工程规模为135米，而特高压输电只需要200亿元的投资，在输电过程中只有1GW的损耗，工程规 模也只有120米；而相等电压等级情况下的交流输电方式，需要315亿元的投资，在输电过程中更是有1.7GW的线损，工程规模也远远大于前面两种方案。所以， 在远距离大容量电力输送过程中，特高压直流输电的输电效率更好。 1.3 我国特高压直流输电现状 我国从上世纪八十年代才开始尝试建设超高压直流输电工程，即葛洲坝直流 输电工程，虽然开始较晚，但发展十分迅速。经过这些年的技术积累，我国现已 具备建设特高压直流输电工程的技术，并于2010年，完全通过我国自主研发， 成功建造了在当时而言，技术领先全球、输电能力最大的±800kV的向家坝特高压 直流输电工程。在今后3~5年中，我国还将在其他地区建设特高压直流输电工程，预计将会达到二十个左右。 2 特高压直流输电的特点 2.1 技术性能更加稳定 直流输电技术基本不存在系统稳定的问题，可以实现电网的非同期互联。简 单来说，就是指直流输电在连接连两个交流系统时，可以在非同步时期运行，在 效果方面，通过交变直，直变交，将两个直流系统隔离，使得两边能够独立运行。除此之外，在运行期间，如果线路发生短路，直流输电能够及时地进行调节，恢 复时间也很短，例如直流输电单极故障的恢复时间一般不超过0.4秒，除此之外，还可以抑制振荡阻尼和次同步振荡的影响。
浅谈高压直流输电与交流输电各自优缺点
浅谈高压直流输电与交流输电各自优缺点 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
追溯历史，最初采用的输电方式是直流输电，于1874年出现于俄国。当时输电电压仅100V。随着直流发电机制造技术的提高，到1885年，直流输电电压已提高到6000V。但要进一步提高大功率直流发电机的额定电压，存在着绝缘等一系列技术困难。由于不能直接给直流电升压，输电距离受到极大的限制，不能满足输送容量增长和输电距离增加的要求。19世纪80年代末，人类发明了三相交流发电机和变压器。1891年，世界上第一个三相交流发电站在德国竣工。此后，交流输电普遍代替了直流输电。随着电力系统的迅速扩大，输电功率和输电距离的进一步增加，交流输电遇到了一系列技术困难。大功率换流器（整流和逆变）的研究成功，为高压直流输电突破了技术上的障碍，直流输电重新受到人们的重视。1933年，美国通用电器公司为布尔德坝枢纽工程设计出高压直流输电装置；1954年，建起了世界上第一条远距离高压直流输电工程。之后，直流输电在世界上得到了较快发展，现在直流输电工程的电压等级大多为±275～±500kV，投入商业运营的直流工程最高电压等级为±600kV（巴西伊泰普工程），我国计划在西南水电送出的直流工程中采用±800kV电压等级。 在现代直流输电系统中，只有输电环节是直流电，发电系统和用电系统仍然是交流电。在输电线路的送端，交流系统的交流电经换流站内的换流变压器送到整流器，将高压交流电变为高压直流电后送入直流输电线路。直流电通过输电线路送到受端换流站内的逆变器，将高压直流电又变为高压交流电，再经过换流变压器将电能输送到交流系统。在直流输电系统中，通过控制换流器，可以使其工作于整流或逆变状态。
高压直流输电优缺点
浅谈特高压直流输电 将电能从大型火力、水力等发电厂输送到远方负荷中心地区时会遇到远距离输电问题。要实现远距离的大功率传输，需采用超高压或特高压输电技术。在特高压输电技术中有交流和直流两种方案，可根据技术经济条件和自身特点加以选择。特高压交流输电是目前国内外最基本的远距离输电方式，而特高压直流输电不存在同步稳定性问题，是大区域电网互联的理想方式。下面我将结合自己所学知识与查阅的资料对特高压直流输电进行概括的阐述。 直流输电是指将送端系统的正弦交流电在送端换流站升压整流后通过直流线路传输到受端换流站，受端换流站将直流逆变成正弦的工频交流电后降压和受端系统相连。而对于换流站，它的核心元件是换流器，，由1 个或数个换流单元串联而成，电路均采用三相换流桥，材料多采用可控硅阀。它的基本工作原理是，控制调节装置通过控制桥阀的触发时刻，可改变触发相位，进而调节直流电压瞬时值、电阻上的直流电流、直流输送功率。同时，相同的触发脉冲控制每个桥阀的所有可控硅元件。当三相电源为对称正弦波的情况下，线电压由负到正的过零点时，脉冲触发桥阀，同时阀两端电压变正，阀立即开通。6 个脉冲发生器分别完成对单桥换流器的6 个桥阀的触发，恰好交流正弦波电源经过1 个周期，线电压又达到下一个过零点进行第二个触发周期。一般，工程上为了获得脉波更小的直流输电电压，通常采用12脉的双桥换流器。 与交流输电相比，直流输电技术具有以下特点：输电功率大小、方向可以快速控制调节；直流输电系统的接入不会增加原有系统的短路容量；利用直流调制可以提高系统的稳定水平；直流的一个极发生故障，另一个极可以继续运行，且可以利用其过负荷能力减少单极故障下的树洞功率损失；另外直流架空线路走廊宽度约为相同电压等级交流输线路走廊宽度的一半。而对于特高压直流输电，它不但具有常规直流输电的特点，而且还能够很好的解决我国一些现存的问题： 1、我国一次能源分布很不均衡, 水利资源2/ 3分布在西南地区, 煤矿资源2/ 3 分布在陕西、山西及内蒙古西部。而电力需求又相对集中在经济发展较好较快的东部、中部和南部区域。能源产地和需求地区之间的距离为1 000~ 2 500 km。因此我国要大力发展西电东送, 实现南北互供, 全国联网。特高压直流输电在远距离输电方面较为经济, 而且控制保护灵活快速, 是实现南北互供的较好途径。 2、我国东部、中部、南部地区是我国经济发达地区, 用电需求大, 用电负荷有着较高的增长率。特高压直流输电能够实现大容量输电, 规划的特高压直流输电工程的送电容量高
交流输电和直流输电的区别和应用
发表于<物理教学> 交流输电和直流输电的区别和应用 浙江宁波奉化中学方颖315500 高二物理《交变流电》这一章节中，我们向学生讲授了交流输电，有学生问起直流是否好可以输电啊？直流输电和交流输电有和不同、区别？我们为何没有用直流输电呢？当学生这么问时，我们教师就应该向学生详细的说一下现实中有关交流输电和直流输电的有关知识。输电是发电和用电的中间环节，现代输电工程中并存着两种输电方式，高压交流输电和高压直流输电，两种方式各有自己的长处和不足，同时使用它们，可以取得更大的经济效益。输电方式的变化 人类输送电力，已有一百多年的历史了。输电方式是从直流输电开始的，1874年俄国彼得堡第一次实现了直流输电，当时输电电压仅100V，随着直流发电机制造技术的提高，到1885年，直流输电电压已提高到6000V，但要进一步提高大功率直流发电机的额定电压，存在着绝缘等一系列技术困难，由于不能直接给直流电升压，使得输电距离受到极大的限制。不能满足输送容量增长和输电距离增加的要求。 19世纪80年代末发明了三相交流发电机和变压器。1891年，世界上第一个三相交流发电站在德国劳风竣工，以3104V高压向法兰克福输电，此后，交流输电就普遍的代替了直流输电。但是随着电力系统的迅速扩大，输电功率和输电距离的进一步增加，交流电遇到了一系列不可克服的技术上的障碍，大功率换流器（整流和逆流）的研究成功，为高压直流输电突破了技术上的障碍，因此直流输电重新受到了人们的重视。1933年，美国通用电器公司为布尔德坝枢纽工程设计出高压直流输电的装置；1954年在瑞典，从本土到果特兰岛，建立起了世界上第一条远距离高压直流输电工程。 直流输电系统 在直流输电系统中，只有输电环节是直流电，发电系统和用电系统仍然是交流电。如图所示为高压直流输电的典型线路示意图。在输电线路的始端，发电系统的交流电经换流变压器、升压后，送到整流器、中去。整流器的主要部件是可控硅变流器和进行交直流变换的整流阀，它的功能是将高压交流电变为高压直流电后，送入输电线路，直流电通过输电线路和送到逆变器和中。逆变器的结构与整流器相同而作用刚好相反，它把高压直流电变为高压交流电。再经过变压器和降压，交流系统A的电能就输送到交流系统B中。在直流输电系统中，通过改变换流器的控制状态，也可以把交流系统B中的电能送到系统A中去，也就是说整流器和逆变器是可以相互转换的。 交流电和直流电的优缺点比较 高压直流输电与高压交流输电相比，有明显的优越性。历史上仅仅由于技术的原因，才使得交流输电代替了直流输电。下面先就交流电和直流电的主要优缺点作出比较，从而说明它们各自在应用中的价值。 交流电的优点主要表现在发电和配电方面：利用建立在电磁感应原理基础上的交流发电机可以很经济方便地把机械能（水流能、风能…..）、化学能（石油、天然气……）等其他形式的能转化为电能；交流电源和交流变电站与同功率的直流电源和直流换流器相比，造价更低廉；交流电可以方便地通过变压器升压和降压，这给配送电能带来了极大的方便；这是交流电与直流电相比所具有的独特优势。 直流电的优点主要表现在输电方面： 输送功率相同时，直流输电所用的线材仅为交流输电～。 直流输电采用两线制，可以以大地和海水作回线，与采用三线制三相交流输电相比，在输电
特高压直流输电技术现状及在我国的应用前景
特高压直流输电技术现状及在我国的应用前景 发表时间：2018-11-17T14:55:25.480Z 来源：《基层建设》2018年第28期作者：朱振伟李天轩 [导读] 摘要：通过总结特高压直流输电的特点和国外特高压直流输电的研究结论，在分析我国西部水电和煤炭资源集中分布以及东部沿海工业发达地区对电能需求日益增加等情况的基础上，指出在开发我国西部水电和“三西”（山西、陕西、内蒙古西部）煤电资源时采用特高压直流输电技术实现远距离大容量输电的应用前景。 国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司江苏宿迁 223800 摘要：通过总结特高压直流输电的特点和国外特高压直流输电的研究结论，在分析我国西部水电和煤炭资源集中分布以及东部沿海工业发达地区对电能需求日益增加等情况的基础上，指出在开发我国西部水电和“三西”（山西、陕西、内蒙古西部）煤电资源时采用特高压直流输电技术实现远距离大容量输电的应用前景。 关键词：特高压；直流输电；技术现状；应用前景 1 引言 特高压直流输电技术起源于20 世纪60年代，瑞典Chalmers大学1966年开始研究±750kV导线。1966年后前苏联、巴西等国家也先后开展了特高压直流输电研究工作，20世纪80年代曾一度形成了特高压输电技术的研究热潮。国际电气与电子工程师协会（IEEE）和国际大电网会议（Cigre）均在80 年代末得出结论：根据已有技术和运行经验，±800kV是合适的直流输电电压等级，2002 年 Cigre又重申了这一观点。随着国民经济的增长，中国用电需求不断增加，中国的自然条件以及能源和负荷中心的分布特点使得超远距离、超大容量的电力传输成为必然，为减少输电线路的损耗和节约宝贵的土地资源，需要一种经济高效的输电方式。特高压直流输电技术恰好迎合了这一要求。 2 特高压直流输电现状 20 世纪 80 年代前苏联曾动工建设长距离直流输电工程，输送距离为2400km，电压等级为±750kV，输电容量为 6GW。该工程将哈萨克斯坦的埃基巴斯图兹的煤炭资源转换成电力送往前苏联欧洲中部的塔姆包夫斯克，设计为双极大地回线方式，每极由两个 12 脉动桥并联组成，各由 3×320Mvar Y/Y 和 3×320Mvar Y/Δ单相双绕组换流变压器供电；但由于 80 年代末到90年代前苏联政局动荡，加上其晶闸管技术不够成熟，该工程最终没有投入运行。由巴西和巴拉圭两国共同开发的伊泰普工程采用了±600kV 直流和 765kV 交流的超高压输电技术，第一期工程已于 1984 年完成，1990 年竣工，运行正常。 3 特高压直流输电技术的特点及适用范围 特高压直流输电无需复杂的系统设计，基本可以采用±500kV 和±600kV 直流输电系统类似的设计方法，需要考虑的关键问题是外部绝缘和套管的设计等问题。特高压直流输电的输送容量大，输电距离长，输电能力主要受导线最高允许温度的限制。交流线路的无功补偿对远距离大容量输电系统至关重要；而直流输电线路本身不需要无功补偿，在换流站利用站内的交流滤波器和并联电容器即可向换流器提供所需的无功功率。一般来讲，对于远距离大容量输电直流方案优于交流方案，特高压方案优于超高压方案。表 1 为输送功率为 10GW 输送距离为 2000km 时交、直流以及不同电压等级直流的投资及线路走廊占用情况比较。 表1 10GW 电力输送 2000km 的交、直流输电方案 由表 1 可见，特高压直流输电适用于远距离大容量的电力输送。 4 我国能源和负荷的分布特点 水能资源和煤炭作为我国发电能源供应的两大支柱，今后的开发多集中在西南、西北和晋陕蒙地区，并逐渐向西部和北部地区转移，而东部沿海地区和中南地区的国民经济的持续快速发展导致能源产地与能源消费地区之间的距离越来越大，使得我国能源配置的距离、特点和方式都发生了巨大变化，并决定了能源和电力跨区域大规模流动的必然性。 （1）水电东送规模 三峡水电站（包括地下电站）的总装机容量为22.4GW，“十二五”初期将全部建成投产。综合分析一次能源平衡、输电距离及资源使用效率等因素，可知金沙江下游水电站主送华中、华东电网是合理的。 （2）煤电基地的电力外送规模 各煤电基地的电力外送规模有望得到较大发展。现已建成和规划采用 500kV 交流和±500kV 直流跨区送电的坑口电站的电力外送规模总计15GW。2020 年煤电外送将新增 84GW，主要送往华中东部四省、华东地区和华北京津冀鲁四省市以及广东地区。 （3）东部电力市场空间 华中东部四省。按低负荷水平预测，2020 年需电量将为 600TWh，负荷将为 110GW，装机容量缺额将为 138GW。扣除本地水电和必要的气电以外，2020 年之前尚有 47GW 的市场空间，其中2010~2020 年约为 32GW。华北的京津冀鲁。按低负荷水平预测，2020年需电量将为 840TWh，负荷将为 140GW，装机容量缺额将为 168GW。扣除本地核电、蓄能电站以外，2020 年之前尚有 90GW 的市场空间，其中2010~2020 年约为 45GW。初步测算，到 2020 年水电跨区送电规模总计约 70GW，煤电外送约 84GW，而东部受电地区的市场空间约为 127GW；而能源与负荷的距离大多数超过了 1000km，采用特高压直流输电技术比较合适。 5 特高压直流输电的初步发展规划 2020 年前后西部水电的大部分电力通过直流特高压通道向华中和华东地区输送，其中金沙江一期溪洛渡和向家坝水电站、二期乌东德和白鹤滩水电站向华东、华中地区送电，锦屏水电站向华东地区送电，宁夏和关中煤电基地向华东地区送电、呼伦贝尔盟的煤电基地向京津地区送电大约需要 9 条输电容量为 6GW 的±800kV 级特高压直流输电线路。根据 10 年发展规划，特高压直流输电工程的建设进度如
交流直流输电之争
欢迎下载 交流直流输电之争 关于电能的输送方式，是采用直流输电还是交流输电，在历史上曾引起过很大的争论。美国发明家爱迪生、英国物理学家开尔文都极力主张采用直流输电，而美国发明家威斯汀豪斯和英国物理学家费朗蒂则主张采用交流输电。 在早期，工程师们主要致力于研究直流电，发电站的供电范围也很有限，而且主要用于照明，还未用作工业动力。例如，1882年爱迪生电气照明公司（创建于1878年）在伦敦建立了第一座发电站，安装了三台110伏“巨汉”号直流发电机，这是爱迪生于1880年研制的，这种发电机可以为1500个16瓦的白炽灯供电。 但是随着科学技术和工业生产发展的需要，电力技术在通信、运输、动力等方面逐渐得到广泛应用，社会对电力的需求也急剧增大。由于用户的电压不能太高，因此要输送一定的功率，就要加大电流（P＝IU）。而电流愈大，输电线路发热就愈厉害，损失的功率就愈多；而且电流大，损失在输电导线上的电压也大，使用户得到的电压降低，离发电站愈远的用户，得到的电压也就愈低。直流输电的弊端，限制了电力的应用，促使人们探讨用交流输电的问题。爱迪生虽然是一个伟大的发明家，但是他没有受过正规教育，缺乏理论知识，难以解决交流电涉及到的数学运算，阻碍了他对交流电的理解，所以在交、直流输电的争论中，成了保守势力的代表。爱迪生认为交流电危险，不如直流电安全。他还打比方说，沿街道敷设交流电缆，简直等于埋下地雷。并且邀请人们和新闻记者，观看用高压交流电击死野狗、野猫的实验。那时纽约州法院通过了一项法令，用电刑来执行死刑。行刑用的电椅就是通以高压交流电，这正好帮了爱迪生的大忙。在他的反对下，交流电遇到了很大的阻碍。 但是为了减少输电线路中电能的损失，只能提高电压。在发电站将电压升高，到用户地区再把电压降下来，这样就能在低损耗的情况下，达到远距离送电的目的。而要改变电压，只有采用交流输电才行。1888年，由费朗蒂设计的伦敦泰晤士河畔的大型交流电站开始输电。他用钢皮铜心电缆将1万伏的交流电送往相距10公里外的市区变电站，在这里降为2500伏，再分送到各街区的二级变压器，降为100伏供用户照明。以后，俄国的多利沃--多布罗沃斯基又于1889年最先制出了功率为100瓦的三相交流发电机，并被德国、美国推广应用。事实成功地证实了高压交流输电的优越性。并在全世界范围内迅速推广。 随着科学的发展，为了解决交流输电存在的问题，寻求更合理的输电方式，人们现在又开始采用直流超高压输电。但这并不是简单地恢复到爱迪生时代的那种直流输电。发电站发出的电和用户用的电仍然是交流电，只是在远距离输电中，采用换流设备，把交流高压变成直流高压。这样做可以把交流输电用的3条电线减为2条，大大地节约了输电导线。目前最长的架空直流输电线路是莫桑比克的卡布拉巴萨水电站至阿扎尼亚的线路，长1414公里，输电电压为50万伏，可输电220万千瓦。 精品
交、直流输电的优缺点及比较
交、直流输电的优缺点 直流输电的优势 直流输电的再次兴起并迅速发展，说明它在输电技术领域中确有交流输电不可替代的优势。尤其在下述情况下应用更具优势： （1）远距离大功率输电。直流输电不受同步运行稳定性问题的制约，对保证两端交流电网的稳定运行起了很大作用。 （2）海底电缆送电是直流输电的主要用途之 一。"输送相同的功率，直流电缆不仅费用比交流省，而且由于交流电缆存在较大的电容电流，海底电缆长度超过40km时，采用直流输电无论是经济上还是技术上都较为合理。 （3）利用直流输电可实现国内区网或国际间的非同步互联，把大系统分割为几个既可获得联网效益，又可相对独立的交流系统，避免了总容量过大的交流电力系统所带来的问题。 （4）交流电力系统互联或配电网增容时，直流输电可以作为限制短路电流的措施。这是由于它的控制系统具有调节快、控制性能好的特点，可以有效地限制短路电流，使其基本保持稳定。 （5）向用电密集的大城市供电，在供电距离达到一定程度时，用高压直流电缆更为经济，同时直流输电方式还可以作为限制城市供电电网短路电流增大的措施。 4直流输电与交流输电的技术比较 4．1直流输电的优点 （1）直流输电不存在两端交流系统之间同步运行的稳定性问题，其输送能量与距离不受同步运行稳定性的限制； （2）用直流输电联网，便于分区调度管理，有利于在故障时交流系统间的快速紧急支援和限制事故扩大；
（3）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； （4）直流输电线路沿线电压分布平稳，没有电容电流，不需并联电抗补偿； （5）两端直流输电便于分级分期建设及增容扩建，有利于及早发挥效益。 4．2直流输电的缺点 （1）换流器在工作时需要消耗较多的无功功率； （2）可控硅元件的过载能量较低； （3）直流输电在以大地或海水作回流电路时，对沿途地面地下或海水中的金属设施造成腐蚀，同时还会对通信和航海带来干扰； （4）直流电流不像交流电流那样有电流波形的过零点，因此灭弧比较困难。 5直流输电与交流输电的经济比较 （1）直流架空线路投资省。直流输电一般采用双极中性点接地方式，直流线路仅需两根导线，三相交流线路则需三根导线，但两者输送的功率几乎相等，因此可减轻杆塔的荷 重，减少线路走廊的宽度和占地面积。在输送相同功率和距离的条件下，直流架空线路的投资一般为交流架空线路投资的三分之 二。" （2）直流电缆线路的投资少。相同的电缆绝缘用于直流时其允许工作电压比用于交流时高两倍，所以在电压相同时，直流电缆的造价远低于交流电缆。 （3）换流站比变电站投资大。换流站的设备比交流变电站复杂，它除了必须有换流变压器外，还要有目前价格比较昂贵的可控硅换流器，以及换流器的其它附属设备，因此换流站的投资高于同等容量和相应电压的交流变电站。
浅谈特高压直流输电对系统安全稳定的影响
浅谈特高压直流输电对系统安全稳定的影响 发表时间：2018-05-14T16:18:59.507Z 来源：《电力设备》2017年第34期作者：王晓晴 [导读] 摘要：特高压直流输电系统能够将大容量的电进行远距离的输送，对我国能源流动有着至关重要的作用。 （国网江苏省电力公司检修分公司江苏南京 211100） 摘要：特高压直流输电系统能够将大容量的电进行远距离的输送，对我国能源流动有着至关重要的作用。随着我国科学技术的进步，特高压直流输电的技术和设备也在不断更新发展。为解决输送过程中的诸多安全问题，本文就特高压直流输电对系统安全稳定的影响进行探究，首先对特高压直流输电对系统的影响因素进行分析，然后分析特高压直流输电对系统影响的实例，从而促进特高压直流输电技术水平的提升。 关键词：特高压；直流输电；互联系统 引言：特高压直流输电系统不仅具有大容量和远距离的输电能力，而且调节灵活、功能损耗低，因此受到社会的广泛关注。我国现阶段已经有大批特高压直流输电工程处于投产运行的状态，为社会的正常运行作出巨大的贡献。特高压直流输电系统的应用虽然带来诸多正面的影响，但是为电力系统的安全稳定也带来新的挑战。在此背景下，探究特高压直流输电对系统安全稳定的影响是很有必要的。 一、特高压直流输电对系统安全稳定的影响 （一）对静态电压稳定性的影响 特高压直流输电在输电过程中会经过直流系统换流站，在换流站会消耗较大的无功功率，这些被消耗的无功功率大约占有功功率的40%到60%。由于特高压直流输电对无功功率有较大的需求量，因此一旦系统运行不稳定，就会使电力系统中无功功率的平衡性遭到破坏，从而使整个系统的安全稳定受到威胁。另外，特高压直流输电的电容量较大，一旦遇到限额运行的情况，就会使交流输电线发生过载现象，这就会导致交流电网电压值的稳定受到影响。在这种情况下，如果交流电网中的无功功率无法保持平衡，就会严重影响到系统的安全稳定。 （二）对电网输电能力的影响 可用输电能力是由北美电力可靠性委员会提出的一想电力指标，主要用于衡量电网在安全运行的基础上可以输送的最大电量。特高压直流输电在传输电力的过程中会同时将其中的大容量功率进行传输，如果遇到限额运行的情况时，特高压直流输电系统中的大量功率就会在交流输电线中发生转移，不停地变换输电通道。在这一过程中，直流输电线很有可能发生过载现象，使直流输电线达到标准限定的最大输电额度，这就会使交流电网的电压值变得不稳定。假如直流系统发生限额运行的情况下出现输电线路停止运行的现象，就会使交流电网中直流输电线过载和负荷的问题更加严重，很可能导致大量的有功功率无法及时传送出去，从而导致电网发生大范围的停电情况。在这种情况下，除非交流电网对短缺的功率进行补充，否则只能切除部分才能保证电网的安全稳定。 二、对互联系统安全稳定产生影响的实例分析 （一）特高压直流单极闭锁 以金沙江一期为例，当发生特高压直流单极闭锁的故障时，系统并没有受到该故障的明显影响，因此仍然呈现出较稳定的状态，这表示特高压直流单极闭锁的故障发生的情况下，系统对该故障的承受力明显强于其他故障发生，因此不需要采用必要的手段来维护系统的稳定。当发生特高压直流单极闭锁的故障时，交流通道中的直流功率会发生转移，因此不会因为故障而产生直流线路超载的现象，变压器的数值也不会发生明显的变化。特高压直流单极闭锁故障后的交流通道的电压可以稳定在正常水平。金沙江一期和锦屏在特高压直流输电的情况下任意两回发生特高压直流单极闭锁的故障时，在切除送端机组的情况下，系统都能够保持稳定状态。 （二）特高压直流双极闭锁 以向家坝-南汇特高压直流发生直流双极闭锁的故障为例，当特高压直流双极闭锁的现象发生时，华东电网的电力瞬间发生巨大的损失。为了保障系统的运行稳定，必须进行电站机组切除或者功率转移。在特高压直流发生双极闭锁的故障后，系统首先陷入不稳定的振荡状态，随之逐渐变得平衡。在这一过程中，南汇的换流站电压值呈下降的趋势，一部分电力通过交流特高压通道被传送到华东地区，这导致直流输电线产生过载现象，功率的损耗也随之增加，使各个交流特高压站的电压下降。从各个断面来看，金沙江一期的电力分三回 500KV交流电路转送到四川电网，导致川渝断面、渝鄂断面、华东受入断面、上海受入断面的电力有了不同程度的增加。从电力运营的概念上来说，系统有功电力的增加是由发电机引起的，但是从实际情况来看，发电机的运行并没有发生明显的变化，因此不能断电是发电机造成系统有功电力的增加[1]。 （三）交流三相故障 交流三相故障发生在换流站附近，分别以两种形式体现，一种是逆变站附近的交流三相故障，另一种是整流站附近的交流三相故障。逆变站镀金的交流三相故障已上海白鹤换流站为例，南汇、南桥和白鹤换流站同时发生故障时，只要切除故障就能使这三个换流站的运行恢复正常，直流功率也会恢复到正常情况。当其中有一个换流站发生三相短路的故障时，就会导致三个换流站同时发生换相失败，只要切除故障就能使这三个换流站的运行恢复正常，直流功率也会恢复到正常情况。总的来说，当交流三项故障发生时，只要切除故障就能保障换流站的运行恢复正常，直流功率也会恢复到正常情况。整流站镀金的交流三相故障发生时，换流站之间的电气距离较劲，因此对系统的稳定性没有明显的影响，同样切除故障就可以时直流功率恢复正常。 （四）跳双回线故障 当跳双回线发生故障时要根据换流站的具体情况进行具体分析。例如在溪洛渡左-凤仪换流站发生跳双回线故障时，需要将溪洛渡左的机组切除1到2台；当好溪洛渡右-罗场换流站发生跳双回线故障时，需要将溪洛渡右的机组切除1到2台，在这两种情况下，只有切除机组才能使系统保持稳定状态。档案金沙江送端的其他交流线路发生跳双回线故障时，系统的稳定性不会受到明显的影响，因此不需要采用任何防护措施。在逆变站附近的交流线路发生跳双回线故障时，也要根据换流站的具体情况进行具体分析。例如苏南换流站-车坊、石牌-斗山换流站发生跳双回线故障时，需要对直流输送功率进行降低，并且切除二期的部分机组，只有这样才能保障系统的安全稳定，除了这两种情况以外，其他交流线路在发生跳双回线的故障时都不会对系统造成明显的影响，因此不需要采取相应的防护措施[2]。 （五）单极长期停运 以金沙江一期为例，当金沙江一期发生单极长期停运的情况时，会对交流电网的传送能力带来较大的挑战，这主要是因为交流电网传
《直流输电原理》题库
《直流输电原理》题库 一、填空题 1.直流输电工程的系统可分为两端（或端对端）直流输电系统和多端直流输电系统两大类。 2.两端直流输电系统的构成主要有整流站、逆变站和直流输电线路三部分。 3.两端直流输电系统可分为单极系统、双极系统和背靠背直流输电系统三种类型。 4.单极系统的接线方式有单极大地回线方式和单极金属回线方式两种。 5.双极系统的接线方式可分为双极两端中性点接地接线方式、双极一端中性点接地接线方 式和双极金属中线接线方式三种类型。 6.背靠背直流系统是输电线路长度为零的两端直流输电系统。 7.直流输电不存在交流输电的稳定性问题，有利于远距离大容量送电。 8.目前工程上所采用的基本换流单元有6脉动换流单元和12脉动换流单元两种。 9.12脉动换流器由两个交流侧电压相位差30°的6脉动换流器所组成。 10.6脉动换流器在交流侧和直流侧分别产生6K±1次和6K次特征谐波。12脉动换流器在 交流侧和直流侧分别产生12K±1次和12K次特征谐波。 11.为了得到换流变压器阀侧绕组的电压相位差30°，其阀侧绕组的接线方式必须一个为 星形接线，另一个为三角形接线。 12.中国第一项直流输电工程是舟山直流输电工程。 13.整流器α角可能的工作范围是0＜α＜90°，α角的最小值为5°。 14.α＜90°时,直流输出电压为正值,换流器工作在整流工况; α=90°时, 直流输出电为 零,称为零功率工况; α＞90°时,直流输出电压为负值,换流器则工作在逆变工况。15.直流输电控制系统的六个等级是:换流阀控制级、单独控制级、换流器控制级、极控制 级、双极控制级和系统控制级。 16.换流器触发相位控制有等触发角控制和等相位间隔控制两种控制方式。 17.直流输电的换流器是采用一个或多个三相桥式换流电路（也称6脉动换流器）串联构 成。其中，6脉动换流器的直流电压，在一个工频周期内有6段正弦波电压，每段60°。
高压直流输电与特高压交流输电的比较研究
特高压 高压直流输电与特高压交流输电的比较研究 Comparative Research on HVDC and UHV Power Transmission 詹 奕,尹项根 (华中科技大学电力与电子工程学院,武汉430074) 摘 要 综述了高压直流输电与特高压交流输电的应用现状,对二者的优缺点进行了比较研究,并预测了这两种输电技术在我国的发展前景。 Abstract Based on summary of the application on HVDC and U HV power tr ansmission,the paper discusses the advantages and shortcomings of t hem.Finally,the development prospect of t he pow er transmission technolog y in China is forecasted.关键词 高压直流 特高压 输电 Key words HVDC UHV pow er tr ansmission 中图分类号 T M 8 文献标识码 A 0 引 言 我国电网的特点是能源资源与经济发展地理分布极不均衡,必须发展长距离、大容量电能传输技术,采用新的或更高一级电压等级,实现西南水电东送和华北火电南送。目前国内外的研究集中在高压直流(H VDC)和特高压交流(UHV )输电技术。本文试就这两种技术的应用现状、优缺点进行比较,并预计这两种技术在我国的发展前景。 1 国内外高压直流与特高压交流输电的应用概况随着电力电子和计算机技术的迅速发展,直流输电技术日趋完善,在输送能力和送电距离上已可和特高压交流竞争。多端直流输电技术也取得了一些运行经验:意大利到撒丁岛和柯西岛的三端直流输电工程于80年代投运;美国波士顿经加拿大魁北克到詹姆斯湾拉迪生的五段直流输电工程,全长1500km,1992年全线建成投入五端。到1996年底全世界已投运的直流输电工程有56个,输电容量达541166GW [1] 。 我国的葛洲坝)上海500kV 双极联络直流输电工程1989年投运,额定容量为1200M W,输电距离为1080km 。天生桥)广州500kV 直流输电线路全长980km,额定输送功率1800M W 。此外,三峡)华东两回直流输电方案已审定。 目前国外单个直流输电项目的输电容量正在逐步增加,表1为其中典型代表。 表1 世界大容量直流输电工程 国 家美 国加拿大巴 西名 称太平洋直流联络线纳尔逊河直流系统伊泰普直流系统输送容量/M W 310034686300用途 美国西海岸的 西北部同西南 部联网 加拿大北部水电向南部地区 输送伊泰普水电站向圣保罗地区 送电系统连接方式双极1回大地回流双极2回大地回流双极2回大地回流直流电压/kV ?500?463,?500?600直流电流/A 31001800,18002610输电距离/km 1362 897,930 783,806 特高压交流输电技术的研究始于60年代后半期,前苏联从80年代开始建设西伯利亚)哈萨克斯坦)乌拉尔1150kV 输电工程,输送容量为5000MW,全长2500km,从1985年起已有900km 线路按1150kV 设计电压运行。1988年日本开始建设福岛和柏崎)东京1000kV 400余km 线路。意大利也保持了几十km 的无载线路作特高压输电研究。美国AEP 则在765kV 的基础上研究1500kV 特高压输电技术。 但是,80年代中期以后世界经济发展减缓,美国和其他一些国家都推迟或暂时放弃特高压交流输电技术,只有前苏联的1150kV 工程投运,日本的特高压输电线路降压至500kV 运行。 2 高压直流输电与特高压交流输电的优缺点比较 从经济方面考虑,直流输电有如下优点: (1)线路造价低。对于架空输电线,交流用三根导线,而直流一般用两根采用大地或海水作回路时只要一根,能节省大量的线路建设费用。对于电缆,由于绝缘介质的直流强度远高于交流强度,如通常的油浸纸电缆,直流的允许工作电压约为交流的3倍,直流电缆的投资少得多。 (2)年电能损失小。直流架空输电线只用两 #44# Aug.2001 H IGH VOLTAGE ENGINEERING Vol.27No.4
特高压直流输电的重要性-电力
特高压直流输电重要性 孟令彬 摘要:近几年来，随着环境问题日益受到重视，随之而来的减少污染，改善环境的方案与设想不断出现，如何保持可持续发展，在在增强环境保护的同时尽量减少对经济的影响呢？ 从现状看，我国地域辽阔，能源储备和电力负荷分布极不均衡，在经济的发展中，能源永远是基础动力，能源的分配严重影响着环境与经济，如何优化能源分配，合理实现能源配置，解决能源运输问题成为核心问题？在过去的30年中，特高压直流输电经过了长足的发展，技术日趋成熟，成为了能源优化分配的重要最新、最优方式。 In recent years, as environmental issues have received increasing attention, follow pollution reduction, environmental improvement schemes and ideas emerge, how to keep sustainable development in environmental protection while minimizing the economic impact? From status see, China geographical vast, energy reserves and power load distribution very not balanced, in economic of development in the, energy forever is based power, energy of distribution serious effect with environment and economic, how optimization energy distribution, reasonable achieved energy configuration, solution energy transport problem became core problem? in past of 30 years in the, special high pressure DC transmission after has great of development, technology increasingly mature, became has energy optimization distribution of important latest, and optimal way. 关键词: 特高压直流;特高压交流;重要性；合理性； 前言我国是世界上最大的能源消费国,但能源资源相对匮乏,石油、天然气对外依存度达到60%和30%左右。面向未来,要实现党的十八大提出的“两个一百年”宏伟目标,打造“中国经济升级版”,我国能源需求将保持刚性增长。 根据我国电力发展规划 ,到2020年我国电力装机容量将达到18亿千瓦。“能源是现代化的基础和动力……能源供应和安全事关我国现代化建设全局。”在国家能源委员会会议上,李克强总理重申了保障能源供应安全的极端重要性, 解决我国能源分布的严重不均问题，打破制约经济发展的瓶颈。强调加快推进特高压输电通道在内的重大项目,以此作为稳增长、提高能源保障能力的重要举措。 几年前,正是经济社会发展的实际需求催生了特高压输电技术,而国家电网公司陆续建成投运的五条特高压输电线路也不负众望,在保障国家能源安全、促进经济增长等方面发挥出日益重要的作用。当前,