直流输电技术
直流输电技术课程报告柔性直流输电在城市配电网中的应用
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1.城市配电网交流供电存在问题
城市电网是城市现代化建设的重要基础设施之一，是电力系统的主要负荷中心，具有用电量大、负荷密度高、安全可靠和供电质量要求高等特点。随着城市化进程的不断推进和社会经济的高速发展，城市负荷不仅持续快速增长，并且对供电可靠性以及电能质量的要求越来越高，因此，向城市负荷中心供给大量优质可靠的电能将面临越来越大的困难和挑战。一，随着城市发展建设的日趋成熟，从环境保护以及土地资源的限制考虑，不仅制约了大容量电源的建设，而且造成向城市供电的线路走廊越来越拥挤，甚至出现缺少必要线路走廊的供电瓶颈；二，由于增加城市供电能力的投资成本越来越高，人们对于健康和居住环境的要求增高，因此需要采取合适的供电方式以节约资金、减少电网建设运行对城市居住环境的影响；三，随着城市供电容量的增加，系统的短路电流增大，这对于开关设备以及其他网络元件的安全运行造成极大的威胁；还有，城市负荷对于供电可靠性以及电能质量的要求越来越高，这就需要向城市负荷中心供电应该满足运行灵活、可控性高的要求，以满足各种运行情况的需求。
目前城市电网的供电方式依然采用高压交流供电，特别是大城市或者中小城市中心区域采用地下电缆供电，高压交流电缆供电在一定程度上解决了城市供电中架空线走廊缺乏、电力设施与城市景观不和谐等问题，但依然受到供电距离、无功消耗较大等问题的限制。
2.城市配电网采用柔性直流输电的优点
柔性直流输电能瞬时实现有功和无功的独立解耦控制，结构紧凑、占地面积小、易于构成多端直流系统；能向系统提供有功和无功的紧急支援，在提高系统的稳定性和输电能力等方面具有优势。利用这些特点不仅可以解决目前城市电网存在的问题，而且可以满足未来城市电网的发展要求，改善系统的安全稳定运行。主要表现在以下几个方面：
（1）增强城市电网的供电能力，满足城市日益增长的负荷需求 VSC-HVDC 采用新型的直流电缆，不仅占用空间小、输电能力强，而且可以安装在现有的交流电缆管或线路走廊，这样可以充分利用输电走廊，增强城市电网的供电能力，满足城市负荷需求。
（2）为城市负荷中心提供必要的无功支撑，克服电压稳定性所构成的限制VSC-HVDC 不仅能实现有功和无功的独立快速控制，还能动态补偿交流母线的无功，稳定母线的电压。这不仅可以有效缓解城市中心区大量的地下交流电缆以及空调负荷比例的日益增大造成的无功缺乏问题，还可以为城市负荷中心提供必要的无功支撑，维持城市电网的安全稳定运行。
（3）提高城市电网可控性和安全可靠性 VSC-HVDC 具有快速多目标控制能力，可实现正常运行时潮流的优化调节故障时交流系统之间的快速紧急支援和故障隔离。此外，还可增强系统的可控性和抗扰动能力，从而达到提高稳定性、运行可靠性和不增加短路容量、改善电能质量的目的。
（4）增强城市电网建设的可实施性，节省电力建设成本 VSC-HVDC 结构紧凑、占用空间小，模块化的设计使得设计、生产、安装和调试周期大为缩短。采用新
型的直流电缆不仅安装容易、快速，而且机械强度和柔韧性好、重量轻，更重要的是无油、电磁辐射和无线电干扰小，利于实现与市政设施和环境的协调。不仅增强城市电网建设的可实施性，而且可节省征地、赔偿等建设成本。
（5）满足电力市场要求，方便新能源接入 VSC-HVDC 快速灵活的有功无功控制能力，可实现电力市场运作的要求，即灵活控制潮流的能力，提供无功支撑等辅助服务，最大限度地满足电源与用户之间输送能力的要求。 VSC-HVDC 不仅可以实现对输送功率的控制，而且改善所连接换流站的电压和频率，方便新能源的接入和增强系统可扩展性。
3.城市配电系统采用直流输电的技术、经济可行性分析
输电线路的成本由基础设施投资和运行成本构成，基础设施投资包括线路走廊、杆塔、导线、绝缘子和终端设备的费用，运行成本主要是损耗。对于给定输送功率水平，直流线路所需要的走廊更窄，杆塔较简单和便宜，导线和绝缘子成本更低。由于直流输电只需采用两根输电线，若设交、直流输电中每根输电线的载流量相同，则直流线路的输电损耗仅为交流线路的 2/3。与交流线路相比，直流线路没有集肤效应，在减少损耗方面更为有利。对于电缆输电，直流电缆的介质损耗也比交流电缆小得多。直流导体的电晕效应比交流导体小。影响输电线路成本的其他因素还有无功补偿和终端设备的成本。柔性直流线路不需要无功补偿，所需的滤波器也较小，但换流器终端设备成本较高。如图1所示，当输电距离小于等价距离时，交流输电比直流输电经济，但当输电距离超过等价距离，交流输电的成本就高于直流输电。对于电缆输电线路，等价距离在 25~50km 之间变化。对于架空输电线路，等价距离介于 400~700km 之间。
图1 直流与交流电缆输电线路成本的比较
此外，随着大功率电力电子器件的成本不断降低以及换流站模块化设计的不断完善，换流站的成本必将不断降低。
对于城市供电方式的综合评估从三个方面建立评价准则：经济性、可实施性和系统性能的改善，其中经济性主要指供电总投资，包括建设投资、损耗费用和年运行费用，可实施性包括节约线路走廊、占地面积、周围环境相协调以及满足未来电力发展趋势四个指标，系统支持效益包括不增加短路电流、增加系统的黑启动能力、无功电压支持、提高系统阻尼和系统的动态性能四个指标。虽然柔性直流输电较交流输电投资大，经济性较差，但其占地面积小、与环境更协调，更易于满足未来电力发展趋势使得建设的可实施性更强；再加上柔性直流输电本身固有特性可大大改善原有系统特性，对原有系统的支持效应更强，因此全面综合考虑各项指标可知柔性直流输电有较大的优势。
4.可能的直流供电方案
目前向城市供电可以采用的地下供电方式有两种：
（1）传统高压直流供电
从1954年连接哥特兰岛与瑞典大陆之间的世界上第一条HVDC输电线路建成至今，高压直流输电的换流元件经历了从汞弧阀、晶闸管半控元件阀和GTO、IGBT 等全控元件阀的变革。目前广泛应用的电流源换流器型直流输电技术(HVDCCSC)，由于晶闸管阀关断不可控，因此需要依靠电网交流线电压或电路的电容器电压来完成换相。传统高压直流供电(HVDCCSC)的主要元件包括：
换流器：主要完成交流/直流和直流/交流的变换，由基于晶闸管元件的阀桥和带负载调节分接头的变压器组成。
平波电抗器：在电流源换流站中，对应每一相安装一个高达1.0H电感的大型电抗器，主要用来减小直流线路的谐波电压和电流、防止逆变器的换向失败、防止轻载时电流不连续和限制直流线路短路时整流器的峰值电流。
滤波器：交流侧和直流侧都需要安装滤波器。交流滤波器不但用来吸收换流阀产生的谐波电流以减少谐波污染，而且还为换流器提供所需的部分无功功率；直流滤波器用来滤除直流侧的谐波电压以改善直流电压质量。
无功功率电源：提供换流器所需的无功功率以维持其平衡。
直流电缆：构成回路进行有功功率传送。
传统高压直流供电(HVDCCSC)的主要缺点是容易造成换相失败、产生大量的低次谐波和吸收大量的无功功率。
（2）柔性直流供电
华北电力大学硕士学位论文网络供电、换流站间无需通讯、且易于构成多端高、压直流系统。另外，该输电技术能同时向系统提供有功功率和无功功率的紧急支援，在提高系统的暂态稳定性和输电能力等方面具有优势。柔性直流供电(VSC-HVDC)的主要元件包括：
换流器：主要完成交流/直流和直流/交流的变换，由基于GTO、IGBT等全控元件的阀桥和带负载调节分接头的变压器组成。换流变压器的主要作用是通过调节分接头来调节二次侧的基准电压，进而获取最大的有功和无功输送能力。换流变压器的另一个重要作用是将系统交流电压变换到与换流器直流侧电压相匹配的二次侧电压，以确保开关调制度不至于过小，从而减小输出电压和电流的谐波量，进而可以减小交流滤波装置的容量。
换流电抗器：在电压源换流站中，对应每一相安装一个换流电抗器。它是电压源换流站的一个关键部分，是VSC与交流系统之间传输功率的桥梁和纽带，决定换流器的功率输送能力、有功功率和无功功率的控制；同时，换流电抗器能抑制换流器输出的电流和电压中的开关频率谐波量，以获得期望的基波电流和基波电压。另外，换流电抗器还能抑制短路电流。
直流侧电容器：直流侧电容是VSC的直流侧储能器件，它可以缓冲桥臂开断的冲击电流、减小直流侧的电压谐波，并为受端站提供电压支撑。同时，直流侧电容的大小决定其抑制直流电压波动的能力，也影响控制器的响应性能。
交流滤波器：与传统直流输电系统不同，电压源型直流输电系统采用PWM技术。因此，换流站在较高的开关频率下，其输出的交流电压和电流中含有的低次谐波很少，又由于换流电抗器对输出电流具有滤波的作用，，使得电流谐波能较容易符合标准。然而，在没有任何滤波装置的情况下，输出的交流电压中还含有
一定量的高次谐波，并且其总的谐波畸变率并不能达到相关的谐波标准。因此，通常要在换流母线处安装适当数量的交流滤波器(接地或者不接地)。
直流电缆：构成回路进行有功功率传送。由ABB公司研制的输电电缆是采用新型的三层聚合材料挤压的单极性电缆，它由导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层三层同时挤压形成绝缘层；中间导体一般为铝质单芯导体，它不同于传统纸或者油绝缘电缆，这种新型电缆具有高强度、环保和方便掩埋等特点，适合用于深海等恶劣的环境。另外，这种新型电缆重量轻、传输功率密度大，对于一对95mm2的铝质电缆在直流电压为100KV时能够传输30MW的功率，其重量为1KG/m，绝缘厚度为5.5mm，可以很方便地掩埋入地中。
柔性直流供电(VSC-HVDC)的主要缺点是造价高和换流器损耗大。
5.城市直流配电网的主要研究容
（1）具有直流短路故障电流清除能力的电压源换流器拓扑结构
电压源型换流器存在整流器效应，当直流线路发生短路故障时，这种效应导致交流系统向短路点提供直流短路电流，造成短路点无法灭弧，只能依靠交流侧断路器断开切断故障，造成系统彻底停运。研究具有直流故障清除能力的拓扑结构是解决上述问题的手段之一。目前的研究聚焦于MMC拓扑结构的改进，使换流器具备自身切断直流短路故障电流的能力。
（2）高压直流断路器技术
由机械式断路器和电力电子器件组成的混合型固态断路器仍然是未来的发展趋势。ABB等公司已经宣布研制成功可以应用于320KV直流电网的混合直流断路器，可开断最大16KA的故障电流。但目前直流断路器方案成本过高，难以商业应用，同时电压等级和关断电流的能力有待于提高。
（3）直流电网运行的基础理论及控制保护技术
柔性直流输电系统本质上是新型电力电子变流器在大电网中的应用，基于这种变流器的直流换流站、直流变压器、电源/负荷并网变流器一般都具有较强的可控性，这使得直流电网的潮流分布、故障传播特性有别于交流电网，特别是直流电网嵌入交流电网后，形成的分层分布式可控的交直流混合网络，将极改变电网形态。
目前的国外对于直流电网运行的基础理论及控制保护技术研究很少，缺乏成熟的技术方案和标准。研究直流电网的运行机理、建立直流电网的基础理论与控制保护技术体系才能为直流电网的快速发展打下坚实的基础。
6.城市直流配电网实施中存在的主要困难
电压源换流器技术是柔性直流输电的核心技术，此项技术的重大突破将使柔性直流输电电压和容量等级的迅速提高，引领柔性直流输电进入新的发展阶段，并逐步取代传统的直流输电。未来几年柔性直流输电技术将在如下几个方面取得重大进展。
（1）直流输电混合化
直流输电混合化是指将传统直流系统和柔性直流系统以并联或串联的方式构成混合直流输电系统"目前讨论较多的有两种方案：
常规直流与柔性直流并联，可以改善直流输电系统的谐波性能，提高无功补偿与潮流控制的灵活性，提高系统的动态响应能力。
送电端采用常规直流，受电端采用柔性直流，可以避免由于常规直流换相失
败引起的无功冲击导致受端交流电网电压失稳的风险，同时可以节省直流落点占地。
（2）高电压大容量化
随着高压大容量电力电子器件的逐步成熟以及基于MMC结构的柔性直流换流站设计与运行经验的逐步积累，柔性直流输电系统有望在未来几年达到500KV、3000MW，将逐步取代常规直流输电，为远距离大容量输电提供全新的技术手段。
（3）直流输电网络化
建设直流电网是一个业界正在热烈探讨的课题。直流电网可以定义为一个由直流换流站、直流线路、直流断路器!直流变压器等组成的全控输电网络，它可以是一个独立的电网，也可以是嵌入交流电网中的一个局部网络。直流电网的特点是，其中的换流站、直流变压器、电源/负荷并网变流器一般都具有较强的可控性。因此，直流电网可以灵活地在各个换流站之间分配功率，当某个换流站因故障退出时通过合理的控制仍可保持剩余系统的运行。
（4）直流配电网
与交流配电网相比，直流配电网具有以下的优势：单位走廊的供电能力高；供电可靠性高；易于实现高质量供电；消纳分布式电源的能力更强。
直流输电技术及其应用论文
直流输电技术及其应用 The Feature Development and Application of Direct CurrentTransmission Techniques 山东农业大学电气工程及其自动化10级 摘要本文介绍了直流输电技术在电力系统联网应用中的必要性，直流输电系统的 结构，直流控制保护技术以及直流输电的特点和应用发展方向；同时认为直流输电技术是新能源发电并网的最佳解决方式。 电力工程是21世纪对人类社会生活影响最大的工程之一，电力技术的发展对城乡人民的生产和生活具有重大的关系，电力工业是关系国计民生的基础产业。电力的广泛应用和电力需求的不断增加，推动着电力技术向高电压、大机组、大电网发展，向电力规模经济发展。电力工业按生产和消费过程可分为发电、输电、配电和用电四个环节。输电通常指的是将发电厂发出的电力输送到消费电能的负荷中心，或者将一个电网的电力输送到另一个电网，实现电网互联。随着电网技术的不断进步，输电容量和输电距离的不断增加，电网电压等级不断提高。电网电压从最初的交流13.8KV，逐步发展到高压35KV、66KV、110KV、220KV、500KV、1000KV。电网发展的经验表明，相邻两个电压等级的级差在一倍以上才是经济合理的。这样输电容量可以提高四倍以上，不仅可与现有电网电压配合，而且为今后新的更高级别电压的发展留有合理的配合空间。我国从20世纪80年代末开始对特高压电网的规划和设备的制造进行研究；进入21世纪后，加快了特高压输电设备、电网研究和工程建设。2005年9月26日，第一条750KV输电实验线路（官亭——兰州东）示范工程投运；2006年12月，云南——广东±800KV特高压直流输电工程开工建设，并于2010年6月18日，通过验收正式投运，该工程输电距离1373KM，额定电压±800KV，额定容量500万KW，和2010年7月8日投运的向家坝——上海±800KV特高压直流示范工程一样，是当今世界电压等级最高的直流输电项目。 1.使用直流输电的原因 随着电力系统规模的不断扩大，输电功率的增加，输电距离的增长，交流输电遇到了一些技术困难。对交流输电来说，在输电功率大，输电导线横截面积较大的情况下，感抗会超过电阻，但对稳定的直流输电，则只有电阻，没有感抗。输电线一般是采用架空线，但跨过海峡给海岛输电时，要用水下电缆，电缆在金属线芯外面包裹绝缘层，水和大地都是导体，被绝缘层隔开的金属线芯和水或大地构成了一个电容器，在交流输电的情况下，这个电容对输电线路的受电端起旁路电容的作用，并且随着电缆的增长，旁路电容会增大到几乎不能通交流的程度。另外，交流电路若要正常工作，经同一条线路供电的所有发电机都要必须同步运行；要使电力网内众多的发电机同步运行，技术上是很困难的，而直流输电不存在同步问题。现代的直流输电，只是输电环节是直流，发电仍是交流，在输电线路的起端有专用的换流设备将交流转换为直流，在输电线路的末端也有专用的换流设备将直流换为交流。 2.直流输电技术的特点 随着电网的不断扩大,输电功率、输电距离迅速增加,交流输电遇到了一些难以克服的技术问题,直流输电所具有的的技术特点,使之作为解决输电技术难题的方向之一而受到重视。 2.1直流输电系统运行稳定性好 为保证电网稳定,要求网上所有发电机都必须同步运行,即所谓系统稳定性问题。对于交流长距离输电,线路感抗远远超过了电阻,并且输电线路越长,电抗越大,系统稳定越困难,
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
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高压直流输电发展与新技术研究与探索 高压直流输电技术在世界各国的很多输电场合应用的比较广泛，尤其是远距离大容量场合。我国也因“西电东送，南北互供，全国联网”使得高压直流输电成为电力建设的热点，相关的技术也比较完善、比较先进。但是，在经济快速发展的时代，高压直流输电技术还有很多问题没有得到解决，如：如何确保电网能够安全运行，也成为人们研究的重点，本文将对这些问题进行研究分析，为电网技术提出一些建议。 标签：高压直流输电；技术；发展 直流输电系统简介在直流输电系统中，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。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，送人输电线路。直流电通过输电线路送到逆变器中。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。再经过换流变压器降压，交流系统的电能就输送到了交流系统中。在直流输电系统中，通过改变换流器的控制状态，也可以把交流系统中的电能送到直流系统中去，即整流器和逆变器是可以互相转换的。 一、特高压输电技术的发展现状 （1）直流输电与交流输电架设线路的方面。一般情况下，直流输电和交流输电有很大的区别，前者使用的是双极中性点接地的方式，在使用的过程中，只需要两根导线连接。而交流电路不同，至少要三根导线才能运行。如果材料相同、绝缘水平相同，那么直流线路和交流线路输送的功率相同。相比之下，直流线路更加经济环保，能够节省材料减少成本。（2）在配电和发电方而的方面。交流输电的优势非常明显，如果我们利用交流发电机就能把其他形式快速转化为电能。这些交流电能够借助变压器实现升压和降压，给配电提供了更多的优势，提高了配电的效率。而且，安装交流电源配电站不用耗费大量的时间，技术上也更加简单快捷，和其他直流电站相比成本更低。（3）输电线路的功率损耗方面。直流输电在传输的过程中会产生功率损耗，这是因为内部产生了阻抗。所以，我们要重视线路在运行中产生的功能损耗。一般情况下，高压输电线都是以地下电缆的形式存在于大城市的，如果经过海峡就需要安装海底电缆。也正因为这样，交流高压输电线损耗的功率更小，产生的电流更加客观。 二、高压直流输电系统的发展优势 供电公司为了取得更多的经济效益，提高工作效率，采取了一定的战略对策，提出了一些管理目標，这在一定程度上也优化了高压电网系统，也提高了工作效率和应用效果。目前我们国家投入了大量的人力物力财力，致力于建设电网系统。这是因为我们国家的发展生活都离不开电力行业的支持，只有确保电力行业安全稳定的运行，才能保证生活和生产的需求。在电力行业安全稳定运行的过程中，
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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。
直流输电技术课程报告
Harbin Institute of Technology 直流输电技术课程报告题目柔性直流输电在城市配电网中的应用 课程名称：直流输电技术 院系：电气工程系 姓名： 学号： 哈尔滨工业大学 2015年4 月17日
柔性直流输电在城市配电网中的应用 摘要：柔性直流输电技术的出现为城市高压电网的构建及微电网接入大电网提拱了新的技术手段和解决方案, 因此研究柔性直流输电技术在城市电网中的应用具有重要意义。本文简述了柔性直流输电技术的基本原理、应用领域、相比于传统输电技术的优势以及在城市电网应用的可行性条件分析，并给出了家庭和办公直流输电的两种方案。 关键词：柔性直流输电，城市电网，应用领域，运行条件，方案 1.引言 随着社会的不断发展和科学技术的不断进步，电力传输系统经过直流、交流和交直流混合输电三个阶段。由于直流电不能直接升压，这使得直流输电距离受到较大的限制，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，交流输电就普遍地代替了直流输电，并得到迅速发展, 逐渐形成现代交流电网的雏形。大功率换流器的研究成功，为高压直流输电突破了技术上的障碍[1]。 直流输电相比交流输电在某些方面具有一定的优势。自从1954年第一个商业化高压直流输电(HVDC)工程投入运行以来，HVDC在远距离大功率输电、海底电缆送电、不同额定频率或相同额定频率交流系统之间的非同步联接等场合得到了广泛应用。常规HVDC采用相控换流器技术，存在一些固有的缺陷。例如需要安装大量的无功补偿以及滤波设备，不能向无源网络供电以及只有应用于远距离、大容量输电才能发挥其经济上的优势等。 1990年MeGill大学的BoonTeCk001提出用PWM控制的电压源型换流器进行直流输电。由于采用了IGBT、GTO等全控型器件，基于电压源换流器的直流输电(VSC-HVDC)系统具有可独立调节有功和无功功率的优点，可以向无源网络送电，克服了常规HVDC的本质缺陷，把HVDC的优势扩展到配电网，拓宽了HVDC的应用范围，具有广阔的应用前景。1997年3月世界上第一个采用IGBT 构成电压源换流器的直流输电工业性试验工程---赫尔斯杨工程在瑞典中部投入运行，输送功率3MW，直流电压10kV，输送距离10km。从运行情况来看，不论是暂态还是稳态，该工程电力输送稳定，换流器能够满足噪声水平、谐波畸变、电话干扰和电磁场等方面的技术要求。由于这种换流器的功能强，体积小，可以减少换流器的滤波装置，省去换流变压器，简化换流器结构，ABB公司将其称之为轻型直流输电(HVDCLight)，Siemens则将基于VSC换流器的直流输电称为HVDCplus，“plus”表示电力连接系统(PowerLink universalsystem)，并分别注册表明其专利权，siemens没有实际的VSC型直流输电工程。截至目前世界上已有10座基于VSC的HVDC工程，输电容量己达350Mw。ABB公司HVDCLight 输电工程输送容量电缆可达久1200MW，架空线可达2400MW，电压等级达320kV。我国国家电网公司和南方电网公司正在规划建设VSC-HVDC的工业示范工程。上海南汇风电场将成为我国首个基于VSC-HVDC的风电接入工程[2]。 2.柔性直流输电概述 传统直流输电采用自然换相技术的电流源型换流器，与之相比，VSC-HVDC 是一种以电压源换流器、可控关断器件和脉宽调制(PWM技术)为基础的新型直
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。
直流输电技术
直流输电技术
直流输电技术课程报告柔性直流输电在城市配电网中的应用 院系：电气工程及自动化学院姓名： 学号： 导师： 时间：
1.城市配电网交流供电存在问题 城市电网是城市现代化建设的重要基础设施之一，是电力系统的主要负荷中心，具有用电量大、负荷密度高、安全可靠和供电质量要求高等特点。随着城市化进程的不断推进和社会经济的高速发展，城市负荷不仅持续快速增长，并且对供电可靠性以及电能质量的要求越来越高，因此，向城市负荷中心供给大量优质可靠的电能将面临越来越大的困难和挑战。一，随着城市发展建设的日趋成熟，从环境保护以及土地资源的限制考虑，不仅制约了大容量电源的建设，而且造成向城市供电的线路走廊越来越拥挤，甚至出现缺少必要线路走廊的供电瓶颈；二，由于增加城市供电能力的投资成本越来越高，人们对于健康和居住环境的要求增高，因此需要采取合适的供电方式以节约资金、减少电网建设运行对城市居住环境的影响；三，随着城市供电容量的增加，系统的短路电流增大，这对于开关设备以及其他网络元件的安全运行造成极大的威胁；还有，城市负荷对于供电可靠性以及电能质量的要求越来越高，这就需要向城市负荷中心供电应该满足运行灵活、可控性高的要求，以满足各种运行情况的需求。 目前城市电网的供电方式依然采用高压交流供电，特别是大城市或者中小城市中心区域采用地下电缆供电，高压交流电缆供电在一定程度上解决了城市供电中架空线走廊缺乏、电力设施与城市景观不和谐等问题，但依然受到供电距离、无功消耗较大等问题的限制。 2.城市配电网采用柔性直流输电的优点 柔性直流输电能瞬时实现有功和无功的独立解耦控制，结构紧凑、占地面积小、易于构成多端直流系统；能向系统提供有功和无功的紧急支援，在提高系统的稳定性和输电能力等方面具有优势。利用这些特点不仅可以解决目前城市电网存在的问题，而且可以满足未来城市电网的发展要求，改善系统的安全稳定运行。主要表现在以下几个方面： （1）增强城市电网的供电能力，满足城市日益增长的负荷需求VSC-HVDC 采用新型的直流电缆，不仅占用空间小、输电能力强，而且可以安装在现有的交流电缆管内或线路走廊内，这样可以充分利用输电走廊，增强城市电网的供电能力，满足城市负荷需求。 （2）为城市负荷中心提供必要的无功支撑，克服电压稳定性所构成的限制VSC-HVDC 不仅能实现有功和无功的独立快速控制，还能动态补偿交流母线的无功，稳定母线的电压。这不仅可以有效缓解城市中心区大量的地下交流电缆以及空调负荷比例的日益增大造成的无功缺乏问题，还可以为城市负荷中心提供必要的无功支撑，维持城市电网的安全稳定运行。 （3）提高城市电网可控性和安全可靠性VSC-HVDC 具有快速多目标控制能力，可实现正常运行时潮流的优化调节故障时交流系统之间的快速紧急支援和故障隔离。此外，还可增强系统的可控性和抗扰动能力，从而达到提高稳定性、运行可靠性和不增加短路容量、改善电能质量的目的。 （4）增强城市电网建设的可实施性，节省电力建设成本VSC-HVDC 结构紧凑、占用空间小，模块化的设计使得设计、生产、安装和调试周期大为缩短。采用新型的直流电缆不仅安装容易、快速，而且机械强度和柔韧性好、重量轻，更重要的是无油、电磁辐射和无线电干扰小，利于实现与市政设施和环境的协调。不仅增强城市电网建设的可实施性，而且可节省征地、赔偿等建设成本。
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
直流输电技术
直流输电技术课程报告柔性直流输电在城市配电网中的应用 院系：电气工程及自动化学院姓名： 学号： 导师： 时间：
1.城市配电网交流供电存在问题 城市电网是城市现代化建设的重要基础设施之一，是电力系统的主要负荷中心，具有用电量大、负荷密度高、安全可靠和供电质量要求高等特点。随着城市化进程的不断推进和社会经济的高速发展，城市负荷不仅持续快速增长，并且对供电可靠性以及电能质量的要求越来越高，因此，向城市负荷中心供给大量优质可靠的电能将面临越来越大的困难和挑战。一，随着城市发展建设的日趋成熟，从环境保护以及土地资源的限制考虑，不仅制约了大容量电源的建设，而且造成向城市供电的线路走廊越来越拥挤，甚至出现缺少必要线路走廊的供电瓶颈；二，由于增加城市供电能力的投资成本越来越高，人们对于健康和居住环境的要求增高，因此需要采取合适的供电方式以节约资金、减少电网建设运行对城市居住环境的影响；三，随着城市供电容量的增加，系统的短路电流增大，这对于开关设备以及其他网络元件的安全运行造成极大的威胁；还有，城市负荷对于供电可靠性以及电能质量的要求越来越高，这就需要向城市负荷中心供电应该满足运行灵活、可控性高的要求，以满足各种运行情况的需求。 目前城市电网的供电方式依然采用高压交流供电，特别是大城市或者中小城市中心区域采用地下电缆供电，高压交流电缆供电在一定程度上解决了城市供电中架空线走廊缺乏、电力设施与城市景观不和谐等问题，但依然受到供电距离、无功消耗较大等问题的限制。 2.城市配电网采用柔性直流输电的优点 柔性直流输电能瞬时实现有功和无功的独立解耦控制，结构紧凑、占地面积小、易于构成多端直流系统；能向系统提供有功和无功的紧急支援，在提高系统的稳定性和输电能力等方面具有优势。利用这些特点不仅可以解决目前城市电网存在的问题，而且可以满足未来城市电网的发展要求，改善系统的安全稳定运行。主要表现在以下几个方面： （1）增强城市电网的供电能力，满足城市日益增长的负荷需求 VSC-HVDC 采用新型的直流电缆，不仅占用空间小、输电能力强，而且可以安装在现有的交流电缆管或线路走廊，这样可以充分利用输电走廊，增强城市电网的供电能力，满足城市负荷需求。 （2）为城市负荷中心提供必要的无功支撑，克服电压稳定性所构成的限制VSC-HVDC 不仅能实现有功和无功的独立快速控制，还能动态补偿交流母线的无功，稳定母线的电压。这不仅可以有效缓解城市中心区大量的地下交流电缆以及空调负荷比例的日益增大造成的无功缺乏问题，还可以为城市负荷中心提供必要的无功支撑，维持城市电网的安全稳定运行。 （3）提高城市电网可控性和安全可靠性 VSC-HVDC 具有快速多目标控制能力，可实现正常运行时潮流的优化调节故障时交流系统之间的快速紧急支援和故障隔离。此外，还可增强系统的可控性和抗扰动能力，从而达到提高稳定性、运行可靠性和不增加短路容量、改善电能质量的目的。 （4）增强城市电网建设的可实施性，节省电力建设成本 VSC-HVDC 结构紧凑、占用空间小，模块化的设计使得设计、生产、安装和调试周期大为缩短。采用新
高压直流输电技术的发展与应用
高压直流输电技术的发展与应用 1 绪论 1.1 课题来源及研究的目的和意义 高压直流输电（高压直流输电），是利用稳定的直流电具有无感抗，容抗也不起作用，无同步问题等优点而采用的大功率远距离直流输电。输电过程为直流。常用于海底电缆输电，非同步运行的交流系统之间的连络等方面。 高压直流输电技术被用于通过架空线和海底电缆远距离输送电能；同时在一些不适于用传统交流联接的场合，它也被用于独立电力系统间的联接。世界上第一条商业化的高压直流输电线路1954年诞生于瑞典，用于连接瑞典本土和哥特兰岛，由阿西亚公司(ASEA, 今ABB集团)完成。 在一个高压直流输电系统中，电能从三相交流电网的一点导出，在换流站转换成直流，通过架空线或电缆传送到接受点；直流在另一侧换流站转化成交流后，再进入接收方的交流电网。直流输电的额定功率通常大于100兆瓦，许多在1000-3000兆瓦之间。 高压直流输电用于远距离或超远距离输电，因为它相对传统的交流输电更经济。 应用高压直流输电系统，电能等级和方向均能得到快速精确的控制，这种性能可提高它所连接的交流电网性能和效率，直流输电系统已经被普遍应用。 高压直流输电是将三相交流电通过换流站整流变成直流电，然后通过直流输电线路送往另一个换流站逆变成三相交流电的输电方式。它基本上由两个换流站和直流输电线组成，两个换流站与两端的交流系统相连接。 1.2主要研究内容、研究方法及思路 （1）经济性三大特性突出节能效果 从经济方面看，直流输电有以下三个主要优点： 首先，线路造价低，节省电缆费用。直流输电只需两根导线，采用大地或海水作回路只用一根导线，能够节省大量线路投资，因此电缆费用省得多。 其次，运行电能损耗小，传输节能效果显著。直流输电导线根数少，电阻发热损耗小，没有感抗和容抗的无功损耗，且传输功率的增加使单位损耗降低，大大提高了电力传输中的节能效果。 最后，线路走廊窄，征地费省。以同级500千伏电压为例，直流线路走廊宽仅40米，对于数百千米或数千千米的输电线路来说，其节约的土地量是很可观的。 除了经济性，直流输电的技术性也可圈可点。直流输电调节速度快，运行可靠。在正
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
柔性直流输电与高压直流输电的优缺点
柔性直流输电 一、常规直流输电技术 1. 常规直流输电系统换流站的主要设备。常规直流输电系统换流站的主要设备一般包括：三相桥式电路、整流变压器、交流滤波器、直流平波电抗器和控制保护以及辅助系统(水冷系统、站用电系统)等。 2. 常规直流输电技术的优点。 1）直流输送容量大，输送的电压高，最高已达到800kV，输送的电流大，最大电流已达到4 500A；所用单个晶闸管的耐受电压高，电流大。 2）光触发晶闸管直流输电，抗干扰性好。大电网之间通过直流输电互联（背靠背方式），换流阀损耗较小，输电运行的稳定性和可靠性高。 3）常规直流输电技术可将环流器进行闭锁，以消除直流侧电流故障。 3. 常规直流电路技术的缺点。常规直流输电由于采用大功率晶闸管，主要有如下缺点。 1）只能工作在有源逆变状态，不能接入无源系统。 2）对交流系统的强度较为敏感，一旦交流系统发生干扰，容易换相失败。 3）无功消耗大。输出电压、输出电流谐波含量高，需要安装滤波装置来消除谐波。 二、柔性直流输电技术
1. 柔性直流输电系统换流站的主要设备。柔性直流输电系统换流站的主要设备一般包括：电压源换流器、相电抗器、联结变压器、交流滤波器和控制保护以及辅助系统(水冷系统、站用系统)等。 2. 柔性直流输电技术的优点。柔性直流输电是在常规直流输电的基础上发展起来的，因此传统的直流输电技术具有的优点，柔性输电大都具有。此外，柔性输电还具有一些自身的优点。 1）潮流反转方便快捷，现有交流系统的输电能力强，交流电网的功角稳定性高。保持电压恒定，可调节有功潮流；保持有功不变，可调节无功功率。 2）事故后可快速恢复供电和黑启动，可以向无源电网供电，受端系统可以是无源网络，不需要滤波器开关。功率变化时，滤波器不需要提供无功功率。 3）设计具有紧凑化、模块化的特点，易于移动、安装、调试和维护，易于扩展和实现多端直流输电等优点。 4）采用双极运行，不需要接地极，没有注入地下的电流。 3. 柔性直流输电技术的缺点。系统损耗大（开关损耗较大），不能控制直流侧故障时的故障电流。在直流侧发生故障的情况下，由于柔性直流输电系统中的换流器中存在不可控的二极管通路，因此柔性直流输电系统不能闭锁直流侧短路故障时的故障电流，在故障发生后只能通过断开交流侧断路器来切除故障。可以使用的最佳解决方式是通过使用直流电缆来提高系统的可靠性和可用率。 三、常规直流输电技术和柔性直流输电技术的对比
柔性直流输电技术概述
柔性直流输电技术概述 1柔性直流输电技术简介 柔性直流输电作为新一代直流输电技术，其在结构上与高压直流输电类似，仍是由换流站和直流输电线路（通常为直流电缆）构成。与基于相控换相技术的电流源换流器型高压直流输电不同，柔性直流输电中的换流器为电压源换流器(VSC)，其最大的特点在于采用了可关断器件（通常为IGBT）和高频调制技术。详细地说，就是要通过调节换流器出口电压的幅值和与系统电压之间的功角差，可以独立地控制输出的有功功率和无功功率。这样，通过对两端换流站的控制，就可以实现两个交流网络之间有功功率的相互传送，同时两端换流站还可以独立调节各自所吸收或发出的无功功率，从而对所联的交流系统给予无功支撑。 2. 技术特点 柔性直流输电技术是采用可关断电压源型换流器和PWM技术进行直流输电，相当于在电网接入了一个阀门和电源，可以有效控制其通过的电能，隔离电网故障的扩散，还能根据电网需求，快速、灵活、可调地发出或者吸收一部分能量，从而优化电网潮流分布、增强电网稳定性、提升电网的智能化和可控性。它很适合应用于可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电、异步交流电网互联等领域。柔性直流输电除具有传统直流输电的技术优点外，还具备有功无功单独控制、可以黑启动对系统强度要求低、响应速度快、可控性好、运行方式灵活等特点，目前，大容量高电压柔性直流输电技术已具备工程应用条件，并且具有以下优点： （1）系统具有2个控制自由度，可同时调节有功功率和无功功率，当交流系统故障时，可提供有功功率的紧急支援，又可提供无功功率紧急支援，既能提高系统功角稳定性，还能提高系统电压稳定性； （2）系统在潮流反转时，直流电流方向反转而直流电压极性不变，这个特点有利于构
高压直流输电技术现状及发展前景
高压直流输电技术现状及发展前景 摘要：由于我国的技术水平相对落后，导致我国电力系统的发展相对滞后，我 国能源分布与电力资源使用很不均衡，电力输送的特点为大容量、长距离输电， 为了减少电量损耗，我国目前主要研究高压直流输电技术和特高压直流输电技术。随着我国高压直流输电技术日趋成熟，高压直流输电技术在电力系统中得到了广 泛的应用，标志着我国高压直流输电时代的来临。 关键词：高压直流输电；技术现状；发展前景 由于我国地域辽阔，能源分布及负荷发展很不平衡，水利资源主要集中在西 南数省，煤炭资源主要集中在山西、陕西和内蒙古西部，而负荷主要集中在东部 沿海地区，因此远距离大容量输电势在必行。另一方面，电网互联是电力工业发 展的必然趋势，我国各大区和独立省网的互联已进入实施阶段，利用高压直流输 电作异步联网在技术上、经济上和安全性等方面的优势已在世界范围内得到证明。因此高压直流输电技术必将以其技术上和经济上的独特优势，在远距离大容量输 电和全国联网两个方面对我国电力工业的发展起到十分重要的作用。 1.高压直流输电优劣势分析 ①优势 由于直流输电架空路线只需要两极导线正极和负极，线杆结构简单、造价低、损耗小；在直流电压下，线路电容不存在，没有电容电流；输送容量量大不易老化；不用考虑输电稳定性，有助于远距离大容量送电；不受联网影响，可以非同 步联网，输送的有功功率和损耗的无功功率可由控制系统进行控制，提高了电力 系统的质量和可靠性，有利于增容建设、节省投资效益。 ②劣势 由于直流输电换流变电所多，结构复杂，造价高，元器件多损耗。如晶闸管 换流时消耗大量无功功率；直流输电的特性造成一些接地技术问题；直流电流没 有过零投切，给断路器灭火弧带来困难，这些问题需要充分研究并采取预防措施。 2.高压直流输电技术的发展现状 我国关于高压直流输电技术的研究起步较晚，发展也相对滞后，由于技术不 成熟，至今也没有在电力输送系统中得到广泛的应用。我国目前采用的输电发展 为全国联网、南北互供、西电东输的趋势，近年来，我国高压直流输电技术取得 了显著进步，随着高压直流输电技术日趋成熟，我国将逐渐兴建一批远距离、大 容量、超高压的直流输电工程，采用高压直流输电新技术，能够减少输电损耗， 提高输电效率，进一步完善我国电网建设，提高电网运行的稳定性和可靠性。 我国电力输送的现状为长距离、大容量输电，所以采用直流非同步联网的方 式能够有效的维护电网的稳定，解决多网互联的环流问题以及非协议功率传输问题，实现对短路电流的限制。直流联网可以快速安全的调节直流系统，通过快速 的故障支援有效的减少输送电事故损失。但是高压直流输电也存在着自身的缺陷，高压直流输电换流装置的价格比较昂贵，购置或更换的成本高；高压直流输电两 端换流站消耗的无功功率多，需要进行无功补偿，高压直流输电中换流器容易产 生谐波影响，造成发电机和电容器过热，也对换流器和通信系统产生影响；不能 通过变压器改变电压等级等等。也就是说，我国高压直流输电技术发展还不十分 成熟，尽管高压直流输电优势明显，但仍有很多问题亟待解决。 3.高压直流输电技术的特点 3.1限制短路电流