ABB重庆变压器设计中心-HVDC 高压直流输电系统
5、高压直流(HVDC)供电系统的发展和应用(国内)-精选文档
➢ 经测试，目前大部分服务器可直接输入高于296.2V的高压直流电， 但仍有小部分服务器不能直接输入高压直流；
➢ 由于IDC机房的服务器为各客户的托管设备，无法强制性规定服务器 输入电源的电压标准；
➢ 建议参照IDC机房等级评定办法，调整IDC机房的商业运营模式，对
高压直流供电的机房进行等级划分与倾斜，为推进高压直流的技术
d. 近年来，IDC数据中心机房业务发展迅猛，服务器托管需 求激增，而且由于IDC设备电路集成度的增加，其单位功 率密度较常规通信设备的高出很多，甚至高出普通通信 机房的8~10倍；
e. 目前，IDC机房进行供电的主要是交流UPS电源和低压48V直流电源，其中交流UPS电源是主要的供电系统。与 之相比，高压直流供电系统具有扩容方便、可靠性高、 效率高等突出特点，特别对不断增加的高功耗负载，高 压直流供电系统将是一个有发展前途的电源系统结构。
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3、高压直流供电的组成
AC200V
DC270V
DC270V
日本NTT公司的由交流200V整流变换为直流270V的系统
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4、高压直流供电方案的发展的特点及优势
4.1、可靠性：高压直流可靠性远高于目前UPS； 4.2、效率和节能：n+1的UPS系统考虑谐波的综合因素其负载率不
发展奠定基础；
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二、国内高压直流供电的准规范解析
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1、准规范的起草背景：
1.1、2009年，工业和信息化部电信研究院、中国电信集团联合国内知名 的通信电源厂商的国内知名专家起草了《通信用240V直流供电系统 技术要求》的征求意见规范稿；
1.2、该技术报告由中国通信标准化协会提出并归口； 1.3、该技术报告参与起草单位：中达电通股份有限公司、广州珠江电信
HVDC系统原理图
HVDC系统原理图-双极双桥HVDC系统图第五章 高压直流输电系统的控制特点：分层控制控制的基本原理：整流器终端的功率为：逆变器终端的功率为：HVDC 控制手段：触发脉冲相位控制：调节 换流变分接头控制：调节换流基本控制：保证HVDC 系统正常运行所必需的最低限度的控制。
定电压控制、定电流控制、定触发角控制、定延迟角控制、定熄弧角控制 控制方式的组合：方式（1）：整流器定α控制，逆变器定β控制。
两端换流站均无自动控制功能。
S 点左侧，即整流器的伏安特性：Vdr =Vdor cos α-Id Rcr S 点右侧，包括输电线路和逆变器的伏安特性：当逆变器按定β角运行时，Vd =Vdi+ Id RL=Vdoi cos β+ Id （Rci + RL ）方式（2）：整流器定α控制，逆变器定γ控制 当逆变器按定γ角运行时:Vd =Vdoi cos γ- Id （Rci - RL ）I dE E z ciL cr doi dord R R R V V I -cos cos +-=γαd dr dr I V P =2dL dr d di di I R P I V P -==当受端为弱交流系统时，逆变器外特性的斜率比整流器大，如直线2’,当直流电流稍有增加时，则会引起逆变器的直流电压比整流器的直流电压降得还多，从而使Id 恶性循环地增大，直流系统无法稳定运行，实际中很少采用。
方式（3）：整流器定直流电流控制，逆变器定γ控制 直线1′为整流器的α最小控制特性。
该种控制方式是利用整流器的定电流控制来防止电流的大幅变化，同时利用逆变器定γ控制在逆变器安全运行的条件下保持直流电压最高，从而得到最好的运行经济性能。
直流工程中常采用的方式。
方式（4）：整流器定α控制，逆变器定直流电流控制整流器无自动控制功能，逆变器由电流调节器自动改变β角来保持直流电流恒定，直线1′为整流器定直流电流控制，直线2′为逆变器的定γ最小控制特性。
高压直流输电
高压直流输电
上半桥/ 共阴极半桥
下半桥/共 阳极半桥
正极 共阴极 M
V1 V3 V5
A B C
V4 V6 V2
N
负极
共阳极
桥臂/ 阀臂/ 阀
桥交流端
图1.2 三相全波桥式换流电路原理图
单桥 高压直流输电
Graetz桥
M M
晶闸管 T thyristor
电压：5.5~9kV 电流：1.2~3.5kA
高压直流输电 HVDC
高压直流输电
HVDC的主要元件和基本原理
一、主要元件
换流站I
平波电抗器
换流站II
交流母线 换 流
变压器
Vd I
交流
断路器
系统 I
无功补 偿设备
交 流 桥I 滤波器
直流 滤波器
直流线路
Vd II 桥II
换流 变压器 交流母线
交流系 统I I
交流 滤波器
无功补 偿设备=熄弧超前角= -
=叠弧角=
-
=
-
高压直流输电
二、HVDC的基本原理
整流侧
换流方程
Vd 32Vl cos)(3XcId
逆变侧
Vd3 2Vlco)s(3XcId
高压直流输电
HVDC系统的控制
一、直流系统的控制要求具有下列基本功能： 1、减小由于交流系统电压的变化而引起的直流电流波动。 2、限制最大直流电流，防止换流器受到过载损害；限制 最小直流电流，避免电流间断而引起过电压。 3、尽量减小逆变器发生换相失败的概率。 4、适当地减小换流器所损耗的无功功率。 1.5、正常运行时，直流电压保持在额定值水平，使得当 输送给定功率时线路的功率损耗适当。
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1.3.1 高压直流联络线的分类高压直流联络线大致可分以下几类：(1)单极联络线；(2)双极联络线；(3)同极联络线。
单极联络线的基本结构如图1.1所示，通常采用一根负极性的导线，而由大地或水提供回路。
出于对造价的考虑，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，形成金属性回路的导体处于低电压。
图1.1 单极HVDC联络线双极联络线结构如图1.2所示，有两根导线，一正一负，每端有两个为额定电压的换流器串联再直流侧，两个换流器间的连接点接地。
正常时，两级电流相等，无接地电流，两级可独立运行。
若因一条线路故障而导致一级隔离，另一级可通过大地运行，能承担一半的额定负荷，或利用换流器及线路的过载能力，承担更多的负荷。
图1.2 双极HVDC联络线从雷电性能方面看．一条双极HVDC线路能有效地等同于两回交流传输线路。
正常情况下，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)改变两极的极性来实现潮流反向。
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，可作为一条备用线路。
同极联络线结构如图1.3所示，导线数不少于两根，所有导线同极性。
通常最好为负极性，因为它由电晕引起的无线电干扰较小。
这样的系统采用大地作为回路，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，能承受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多，通常本文由直流高压发生器–/110/index.html整理提供，转载需注明是不可行的。
在考虑连续的地电流是可接受的情况下，同极联络线具有突出的优点。
ABB全球变压器设计中心落户重庆
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“ ”系列产 品Ｎ ８ Ｎ Ｍ 系列塑料外壳式断路器
河南起重机械有限公司和 日本产业船务工程有限公
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从成 都 天然 气 压缩 机 厂 销售 公 司获 悉 ，该 厂 自
在２ 内分断 １０Ａ ｍｓ ５ｋ 的短路电流 ，单位体积分断能力是世 ２ ０年３ Ｔ ５０ 天然气 压 缩机 首次 出 口英 国后 ， ０７ 台Ｆ Ｙ ０ 型 界一流的 ；其小巧的体积和飞弧距离为零的特点更是缩 ２ ０年又有新的突破 ，两台Ｆ Ｙ ０ 型压缩机将再次 出口 ０８ Ｔ ５０ 小 了开关柜 的空间 ，为用户节省成本 ；隔离功能是进行 英国公司，至此 ，成都天然气压缩机厂生产 的Ｆ Ｙ ０ 型 Ｔ ５０ 台。 电气隔离强有 力的保证 ；所有附件都是 采用模块化 的设 天然气压缩机出口总数将达到５
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2024年高压直流输电系统(HVDC系统)市场前景分析
2024年高压直流输电系统（HVDC系统）市场前景分析引言高压直流输电系统（HVDC系统）是一种将电能以直流形式进行长距离传输的技术，在能源领域具有广泛的应用。
随着全球能源需求的增长和可再生能源的普及，HVDC系统在电力输送领域的市场前景变得越来越重要。
本文将对HVDC系统的市场前景进行分析。
HVDC系统的优势HVDC系统相比传统的交流输电系统具有众多的优势，因此在特定场景下得到了广泛的应用。
- 长距离传输：HVDC系统能够有效地在数百至数千公里的距离上传输电能，减少了输电过程中的输电损耗。
- 灵活性：HVDC系统能够方便地实现不同输电距离和功率等级之间的适配，灵活性高。
- 可靠性：HVDC系统的电力传输更稳定，可靠性更高，可以降低输电故障的可能性。
- 少占用土地：HVDC线路相对交流输电线路而言，占用土地较少，对环境影响较小。
HVDC系统市场的发展趋势HVDC系统市场在全球范围内呈现出快速增长的趋势，并且未来几年仍有望保持较高的发展速度。
以下是HVDC系统市场的几个发展趋势： ### 1. 可再生能源的普及随着可再生能源的普及，特别是风力和太阳能等清洁能源的广泛应用，需要将这些能源从发电站输送到消费地点。
HVDC系统可以有效地支持可再生能源的输电需求，因此可以预见，在可再生能源的快速发展下，HVDC系统市场需求将持续增长。
2. 电网互联随着全球电力需求的增长，不同地区之间的电网互联成为了一个重要的趋势。
HVDC系统能够通过长距离的、低损耗的电能传输，实现区域之间的电力交换。
因此，HVDC系统在电网互联方面具有巨大的潜力，并且有望在全球范围内持续发展。
3. 港口供电需求随着港口货运业的不断发展，港口供电需求也在增加。
HVDC系统由于其长距离输电能力和可靠性，可以极好地满足港口供电的需求。
因此，HVDC系统在港口供电领域的应用前景非常广阔。
4. 电力交易随着电力市场的改革和电力交易的开展，HVDC系统作为一种高效、可靠的电能传输技术，有望在电力交易中发挥重要作用。
高压直流电源系统（HVDC）替代化工企业交流不间断电源系统（UPS）的可行性研究
高压直流电源系统（HVDC）替代化工企业交流不间断电源系统（UPS）的可行性研究发布时间：2021-07-31T06:32:33.173Z 来源：《电力设备》2021年第3期作者：卢亮[导读] 不管是控制还是结构都因为要求的不断提高而变得越来越复杂，造价也是一直居高不下。
UPS的基本结构如下图：（恒力石化（大连）炼化有限公司（电气部） 116318）摘要：目前化工企业的自控用电源系统均采用交流不间断电源系统（UPS），该系统已经应用近60年，性能可靠稳定，产品系列齐全，但随着电子电源的逐渐兴起，高频开关电源技术的不断发展成熟，受UPS供电的设备绝大多数已经采用高频开关电源，不再拘泥于交流电源的供电，使这些设备直流供电成为可能。
UPS的交-直-交结构已经明显表现出臃肿，与之相比直流电源供电则更加简洁、高效、经济、灵活、可靠，本文对高压直流电源系统（HVDC）替代化工企业交流不间断电源系统(UPS)进行分析与探讨，通过技术层面的分析及对HVDC在电信行业应用的借鉴,充分验证HVDC替代UPS的可行性。
关键词：高压直流系统（HVDC）；交流不间断电源系统(UPS)；高频开关电源交流不间断电源（UPS）的结构：目前化工企业自控系统的电源均采用交流不间断电源（UPS）供电，自控系统对UPS的要求很高，一旦UPS发生故障将会导致整个生产系统停运，因此UPS在多年的发展过程中经历了多次改造、升级、优化，不管是控制还是结构都因为要求的不断提高而变得越来越复杂，造价也是一直居高不下。
UPS的基本结构如下图：高压直流电源系统（HVDC）结构图HVDC大致由交流配电单元、滤波元件、整流模块、蓄电池、电池管理单元及监控模块组成。
系统在向负载提供稳定的直流电源的同时给电池充电，当市电故障或主机故障时，能够自动通过蓄电池放电，不间断输出直流电的电源。
高频开关电源：化工企业自控系统包括DCS系统、服务器、交换机、现场仪表、电磁阀、PLC系统、分析仪表等用电设备，以上所列除电磁阀外内部实际所用电源均为直流电压，直流5V、24V居多，都是经过开关电源转换而得，目前的绝大多数的开关电源的基本原理如下图：高频开关电源基本原理图从开关电源的原理图可以看出，不管是交流电源输入还是直流电源输入，只要满足开关电源的输入条件，均可在输出端得到期望的直流电压。
高压直流HVDC
⾼压直流HVDC⽬录⼀、概述 (2)1.1 基本概况 (2)1.2 ⾼压直流供电技术特⾊ (3)1.3 使⽤范围 (5)⼆、范⽂引⽤书 (5)三、规划设计要求 (6)3.1 使⽤环境条件 (6)3.2 系统标准电压 (6)3.3 系统组成 (7)3.4 系统容量配置 (7)3.5 蓄电池组配置 (8)3.6 系统采⽤悬浮⽅式供电 (9)3.7 保护接地⽅式 (9)3.8 保护接地⽅式 (9)3.9 末端设备配电及控制⽅式………………………………………………………四、系统设备技术要求………………………………………………………4.1 系统总体技术要求………………………………………………………4.2 系统保护功能要求………………………………………………………4.3 告警性能要求………………………………………………………4.4 防雷性能要求………………………………………………………4.5 安全性能要求………………………………………………………4.6 系统电磁兼容性要求………………………………………………………4.7 系统⾳响噪声要求………………………………………………………4.8 可靠性指标要求………………………………………………………4.9 监控模块功能要求………………………………………………………4.10 整流模块功能要求………………………………………………………4.11 交流配电功能要求直流总输出屏要求……………………………………4.12 机房直流配电屏要求………………………………………………………4.13 直流电源列柜要求………………………………………………………4.14 设备外观与结构要求………………………………………………………五、IT 设备对 HVDC 的适应性要求………………………………………………………5.1 采⽤单相交流 220V 供电的 IT 设备……………………………………5.2 采⽤三相交流 380V 供电的 IT 设备………………………………………六、结束语………………………………………………………⼀.概述1.1基本概述1.交流UPS存在的问题通信电源发展⾄今，IT设备⼀直采⽤ UPS 电源系统供电或低压直流系统（-48V）供电。
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Conventional HVAC
HVAC with RPC
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HVDC
DC & AC
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Corporate Research
为什么要用HVDC
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Corporate Research
HVDC是什么
HVDC 传输系统
功率流向
发电机
负载
电力传输
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电网1
Russia
Heilongjiang
Humeng - Liaoning 800kV, 6400 MW, 2018
NEPG
Xianjiaba – Shanghai 800kV, 6400 MW, 2011
Xiluodu - Hanzhou 800kV, 6400 MW, 2015 Xiluodu - Hubei 800kV, 6400 MW, 2014
乌东德～福建 蒙古～冀南 西藏～重庆 呼盟～冀南 俄罗斯～辽宁 准东～四川 西藏～浙江 彬长～华东
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白鹤滩～湖北 白鹤滩～浙江 呼盟～京津唐
哈密～河南
准东～江西 准东～河南
哈密
准东 准东
郑州
南昌 豫北
720
900 900
Jilin
Hulunbeir (Inner Mongolia) - Shenyang 3000 MW, 2010 BtB Northeast-North (Gaoling) 1500 MW, 2008
Gansu
NWPG
Qinghai
Ningxia
Shanxi
Shandong
Jinsha River II – East China 800kV, 6400 MW, 2016
葛南直流输电
三常直流输电
三广直流输电 天广直流输电 贵广直流输电
±500
±500 ±500 ±500
3000
3000 1800 3000
860
975 960 900
贵广二回直流
ABB (China) Ltd – Corporate Research - 11 -
±500
±500 ±330/500 ±500 ±800 ±800
ABB (China) Ltd.
Corporate Research
©
ABB (China) Ltd – Corporate Research - 10 -
HVDC 在中国
ABB (China) Ltd.
Corporate Research
HVDC 在中国
系统名称 额定电压 (kV) ±500 额定输送容量(MW) 600(300)* 线路长度(kM) 1046
重庆ABB变压器有限公司 设计中心
高压直流输电系统 HVDC system
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Corporate Research
HVDC是什么
HVDC-High Voltage Direct Current transmission (classical ) HVAC-High Voltage Alternating Current transmission
Shaanxi Sichuan & Chongqing
Humeng – Jinan(Shandong) 800kV, 6400 MW, 2015
Shanghai
Henan Anhui
Jiangsu
CCPG
Hubei
ECPG
Jingping – East China
800kV, 6400 MW, 2012
功率流向
电网1
电网连接
©
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Co要用HVDC
大区互联：采用直流输电时，线路两端交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行。采用远距离 交流输电时，交流输电系统两端电流的相位存在显著差异；并网的各子系统交流电的频率虽然规定 为50Hz，但实际上常产生波动。这两种因素导致交流系统不同步，需要用复杂而庞大的补偿系统和 综合性很强的技术加以调整，否则就可能在设备中形成强大的环流而损坏设备，或造成不同步运行 而引起停电事故。采用直流输电线路将两个交流系统互连时，其两端的交流电网可以按各自的频率 和相位运行，不需进行同步调整。 高压直流输电具有明显的经济性。输送相同功率时，直流输电线路所用线材仅为交流输电的1/2～2/3。 直流输电采用两线制，与采用三线制三相交流输电相比，在输电线路导线截面和电流密度相同的条 件下，若不考虑趋肤效应，输送相同的电功率，输电线和绝缘材料可节省约1／3。如果考虑到趋肤 效应和各种损耗，输送同样功率交流电所用导线截面积大于或等于直流输电所用导线截面积的1.33 倍。因此，直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半。
Xizang
North Shaanxi-Shandong 3000 MW, 2011 BtB Shandong - East 1200 MW, 2011 BtB North - Central 1000 MW, 2012
Zhejiang Jiangxi Hunan Guizhou Fujian Taiwan Guangxi Guangdong
项 目 向家坝～上海
四川～湖南
宁东～山东 锦屏～江苏 蒙古～唐山
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盐源
银川东 锦屏 布斯敖包 溪洛渡 溪洛渡 额尔敦朝克图
衡阳
济南东 苏南 唐山 株洲 浙西 寿光
400
400 720 400 400 720 400
±660
±800
±1000 ±1000
©
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Corporate Research
国家电网公司直流规划
目前国家电网公司经营区域已建成投运的直流工程共计 5个。到2020 年，规划新增直流工程共计 33 个，其中直流输电工程 30 个、背靠背工程 3 个，送“三华”同步电网直流29回，其中送华北8回、送华中9回、送华东 12回。 “十一五”期间规划投产11回、“十二五”期间规划投产8回、“十 三五”期间规划投产 14回。到2010年、2015年和2020年建成投运的直流工
(The year means project in operation) Hami – C. China 800kV, 6400 MW, 2018 Ningxia - Tianjing 3000 MW, 2009 NW-Sichuan
(Baoji – Deyang)
Irkutsk (Russia) - Beijing 800kV, 6400 MW, 2015
项 目 东北华北背靠背
灵宝背靠背扩建
中俄直流背靠背 宝鸡～德阳 呼盟～辽宁 葛沪改造 晋东南～江苏
ABB (China) Ltd – Corporate Research - 12 -
75
75 宝鸡 呼盟 荆门 晋东南 格尔木 德阳 沈阳 上海 苏南 拉萨 300 300 300 300 60
2010
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高压直流输电控制方便、速度快，发生故障的损失比交流输电的小。两个交流系统若用交流线路互连， 则当一侧系统发生短路时，另一侧要向故障侧输送短路电流。因此，将使两侧系统原有断路器切断 短路电流的能力受到威胁，需要更换断路器。若用直流输电将两个交流系统互连，由于采用可控硅 装置，电路功率能迅速、方便地进行调节，直流输电线路向发生短路的交流系统输送的短路电流不 大，故障侧交流系统的短路电流与没有互连时几乎一样。因此不必更换两侧原有开关及载流设备。 在高压直流输电工程中，各极是独立调节和工作的，彼此没有影响。所以，当一极发生故障时，只需停 运故障极，另一极仍可输送至少50%的电能。但在交流输电线路中，任一相发生永久性故障，必须 全线停电。
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程将分别达到16回、24回和38回。
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Corporate Research
Planned Future HVDC Projects by 2020 in China
Updated 2005-09-15, CNABB-PTSG
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Corporate Research
为什么要用HVDC
交流系统输电能力与距离关系,直流系统不受限制
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3000
3000 1110 1110
1194
1040
三沪直流输电 灵宝背靠背 中俄背靠背 云广特高压直流 向上特高压直流
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Corporate Research
“十一五”直流建设时序
线路起点 线路落点 输电容量 150 电压等级 投产年份 2008 2009 2010 ±500 ±500 ±500 ±500 ±400 2010