特高压直流输电技术118页PPT
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《高压直流输电》课件
针对高压直流输电控制系统的复杂性，研究更为高效、稳定的控制策略，如采用人工智能、神经网络等先进技术进行控制系统优化。
研究高压直流输电线路和换流站对周边电磁环境的影响，制定相应的防护措施和标准，降低对环境和人体的影响。
研究高压直流输电在电网中的稳定运行机制，通过优化无功补偿、有功滤波等技术手段，提高系统的稳定性和可靠性。
高压直流输电系统的核心，负责将交流电转换为直流电或反之。
换流站
直流输电线路
接地极
用于传输直流电，通常采用架空线或海底电缆。
为系统提供参考地电位，并泄放多余的电流。
03
02
01
01
02
03
04
实现交流电与直流电相互转换的核心元件。
换流阀
用于调整电压等级，使换流站能与不同电压等级的电网连接。
变压器
用于滤除换流过程中产生的谐波，减少对周围环境的干扰。
《高压直流输电》PPT课件
目录
高压直流输电概述高压直流输电的基本原理高压直流输电系统的构成与设备高压直流输电的优缺点与关键技术问题高压直流输电的工程实例与展望
01
高压直流输电概述
Chapter
总结词
高压直流输电是一种利用高压直流电进行远距离传输的输电方式，具有输送容量大、损耗小、稳定性高等特点。
详细描述
总结词
换流技术是高压直流输电的核心技术之一，涉及到整流和逆变两个过程。
详细描述
在整流过程中，交流电源转换为直流电源，通过控制晶闸管或绝缘栅双极晶体管的开关状态实现。逆变过程则是将直流电源转换为交流电源，同样通过控制开关状态实现。换流技术的关键在于保证电流的稳定和减小谐波干扰。
VS
高压直流输电的损耗主要包括线路损耗和换流损耗，提高效率是重要目标。
研究高压直流输电线路和换流站对周边电磁环境的影响，制定相应的防护措施和标准，降低对环境和人体的影响。
研究高压直流输电在电网中的稳定运行机制，通过优化无功补偿、有功滤波等技术手段，提高系统的稳定性和可靠性。
高压直流输电系统的核心，负责将交流电转换为直流电或反之。
换流站
直流输电线路
接地极
用于传输直流电，通常采用架空线或海底电缆。
为系统提供参考地电位，并泄放多余的电流。
03
02
01
01
02
03
04
实现交流电与直流电相互转换的核心元件。
换流阀
用于调整电压等级，使换流站能与不同电压等级的电网连接。
变压器
用于滤除换流过程中产生的谐波，减少对周围环境的干扰。
《高压直流输电》PPT课件
目录
高压直流输电概述高压直流输电的基本原理高压直流输电系统的构成与设备高压直流输电的优缺点与关键技术问题高压直流输电的工程实例与展望
01
高压直流输电概述
Chapter
总结词
高压直流输电是一种利用高压直流电进行远距离传输的输电方式，具有输送容量大、损耗小、稳定性高等特点。
详细描述
总结词
换流技术是高压直流输电的核心技术之一，涉及到整流和逆变两个过程。
详细描述
在整流过程中，交流电源转换为直流电源，通过控制晶闸管或绝缘栅双极晶体管的开关状态实现。逆变过程则是将直流电源转换为交流电源，同样通过控制开关状态实现。换流技术的关键在于保证电流的稳定和减小谐波干扰。
VS
高压直流输电的损耗主要包括线路损耗和换流损耗，提高效率是重要目标。
特高压直流输电工程一次系统设计 ppt课件
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2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
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35
特点和作用：换流变压器
大型直流输电系统的换流变压器通常采用单相双绕组结 构。
隔离交、直流系统，避免直流电压进入交流系统。 提供换流阀所需的可控交流电压。 限制故障时的短路电流和控制换向期间阀电流的上升。 用于提供相差30度电气角的两个阀桥电源，减少低次谐 波尤其是5次及7次谐波。
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继电器小室: 交流保护/ 交流场滤波器场测控及保护/
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交流场:
开关刀闸/母线/交流进线/避雷器
换流变压器/
交流滤波器/阻波器/
电压电流测量/
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3. 各设备的特点和作用
换流阀
换流阀是换流站中的主要设备，它的作用是把 交流电力变成直流电力，或者实现逆变换。
早期直流工程多采用汞弧阀，随着电力电子工 业的发展，晶闸管阀逐步取代了汞弧阀。根据触 发方式不同，晶闸管阀又可分为电触发晶闸管换 流阀和光触发晶闸管换流阀。
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6
1．2 直流基本原理和主要部件构成 1）直流输电工程系统构成
直流输电工程的系统结构可分为两端（或端对端）直流输电系统和 多端直流输电系统两大类。
两端直流输电系统是只有一个整流站（送端）和一个逆变站（受端） 的直流输电系统，即只有一个送端和一个受端，它与交流系统只有 两个连接端口，是结构最简单的直流输电系统。
高压直流输电完美版PPT资料
直流电与交流电的对比
输送相同功率时，直流输电所用线材仅 为交流输电的2／3～l／2。
直流输电采用两线制，以大地或海水作回线，与 采用三线制三相交流输电相比，在输电线载面积相同 和电流密度相同的条件下，即使不考虑趋肤效应，也 可以输送相同的电功率，而输电线和绝缘材料可节约 1／3．
设两线制直流输电线路输送功率为Pd，则Pd=2UdId； 设三线制三相交流输电线路所输送的功率为Pa，
Pa 3UaIacos
对于超高压线路，功率因数一般较高，可取为 0．945．设直流输电电压等于交流输电电压的 最大值，即Ud= Ua，且Id=Ia，则：
Pd 2 2Ua Ia 1 Pa 3Ua Ia 0.945
在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流
产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗
在一些特殊场合，必须用电缆输电．例如 高压输电线经过大城市时，采用地下电缆；输 电线经过海峡时，要用海底电缆．由于电缆芯 线与大地之间构成同轴电容器，在交流高压输 线路中，空载电容电流极为可观．一条200kV 的电缆，每千米的电容约为0.2μF，每千米需 供给充电功率约3×103kW，在每千米输电线路 上，每年就要耗电2.6×107kW·h．而在直流输 电中，由于电压波动很小，基本上没有电容电 流加在电缆上．
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
在着绝缘等一系列压技，术困使难．得由于输不电能直距接给离直受流电到升压极，大使得的输电限距制离受，到极不大能的限满制，足不输能满送足输容送量容量增增长长和和输电输距离电增加的 要大求陆． 送电或互联并距网离．舟增山直加流输的电要工程求就属．于这一类．
高压直流输电技术优秀课件
但是汞弧阀制造技术复杂、价格昴贵、逆弧
故障率高、可靠性较差、运行维护不便等因素
，使直流输电的应用和发展受到限制。
二、直流输电技术的发展
第二阶段：晶闸管阀换流时期
20世纪70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。
二、直流输电技术的发展
直流输电的发展与换流技术有密切的关系。
(特别与高电压、大功率换流设备的发展)
第一阶段：汞弧阀换流时期
1901年发明的汞弧整流管只能用于整流。
1928年具有栅极控制能力的汞弧阀研制成功，
它不但可用于整流，同时也解决了逆变问题。
因此大功率汞弧阀使直流输电成为现实。
1954年世界上第一个采用汞弧阀性直流输
但是IGBT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（IGCT） 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。
1949年～2020年我国发电装机容量、用电量图
一、发展特高压电网的必要性
2、发展特高压电网是电源结构调整和优化布局的必 然要求。
我国发电能源以煤、水为主。西部地区资源 丰富，全国四分之三以上经济可开发水能资源分布在 西南地区，煤炭资源三分之二以上分布在西北地区； 东部地区经济发达，全国三分之二以上的电力负荷集 中在京广铁路以东经济发达地区，未来的负荷增长也 将保持这一趋势。
高压直流输电技术优秀课件
目录
一、发展特高压电网的必要性
二、直流输电技术的发展
三、直流输电与交流输电的性 能比较
四、高压直流输电系统的结构 和元件
第四章特高压交直流输电与特高压电气设备PPT课件
特高压交直流输电
（三）特高压输电的特点
特高压电网具备长距离、大容量和低损耗的送电能 力，代表着当今输电技术的最高水平，是符合我国国 情的输电方式和未来电网的发展方向。
输电线路的II形等值电路
• 分裂导线的直径从0.8 m到1.2m，同时保持子导线 数和相间距离不变，输电线输电能力增加10%左右 ；子导线数从6增加到12，同时保持分裂导线直径 和相间距离不变，输电能力可增加5%左右;相间距 离从25m减少到15m，其他保持不变，输电能力可 增加12%以上。总体来看，调整分裂导线3个参数 在合理的范围，输电能力可增加大约25%。
（三）特高压输电的特点
1．输送容量大 一回1000千伏特高压输电线路的送电能力接近500万 千瓦，约为500千伏输电线路（88.5）的五倍左右。 ±800千伏直流特高压(4kA)输电能力可达到640万千 瓦，是±500千伏高压直流(3kA)的2.1倍，是±620千伏 高压直流的1.7倍。
特高压交直流输电
（1）大干扰电压稳定是指系统大扰动，如系统故障、发电 机跳闸或输电线路断开等事故后系统对电压的控制能力 。这种能力是由系统负荷特性、连续与离散控制和保护 的相互作用决定的。
（2）小干扰电压稳定是指系统的负荷逐渐增长变化时系统 控制电压的能力。这种形式的电压稳定性是由负荷特性 、连续作用的控制及给定瞬间的离散控制作用决定的。
特高压交直流输电
（三）特高压输电的特点 5．工程投资省 采用特高压输电技术，可以节省大量导线和铁塔材 料，从而降低建设成本。根据有关设计部门的计算， 1000千伏交流输电方案的单位输送容量综合造价约为 500千伏输电方案的73％，节省工程投资效益显著。另 外，采用特高压输电可减少线路回数及设备数量，有 利于提高供电可靠性，降低运行费用。
高压直流输电系统PPT课件
交流必然三相切除，直流则可降压运行，且大都能取得 成功。
（3）过负荷能力
通常，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送功率大得多， 其最大输送容量往往受稳定极限控制。
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2h过负荷能力、10s过负荷能力和固有过负荷 能力等。前两者葛上直流工程分别为10％和25％，后者 视环境温度而异。
以下是维持高功率因数的几个原因：
在给定变压器和阀的电流和电压额定值的 条件下，使换流器的额定功率尽可能高；
减轻阀上的应力； 使换流器所连接的交流系统中设备的损耗
和电流额定最小； 在负荷增加时，使交流终端的电压降最小； 使供给换流器的无功功率费用最小。
控制特性
图4.1.2 理想的稳态伏安特性（Vd是在整流器上测量的值；
当电压降低时，也会面临换相失败和电压不稳定的风险。 这些和低电压条件下的运行状况有关的问题可通过引入 “依赖于电压的电流指令限制”（VDCOL）来防止。当 电压降低到预定值以下时，这个限制降低了最大容许直流 电流。VDCOL特性曲线可能是交流换相电压或直流电压 的函数。图示出了这两种类型的VDCOL。
Id
Vdorcos Vdoi cos Rcr RLRci
Pdr VdrId
P di VdiIdP drRLId 2
图3.1.1 HVDC输电联络线 （a）示意图；（b）等值电路；（c）电压分布。
高压直流系统通过控制整流器和逆变器的 内电势（Vdorcosα）和（Vdoicosγ）来控制 线路上任一点的直流电压以及线路电流 （或功率）。这是通过控制阀的栅／门极 的触发角或通过切换换流变压器抽头以控 制交流电压来完成的。
（3）过负荷能力
通常，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送功率大得多， 其最大输送容量往往受稳定极限控制。
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2h过负荷能力、10s过负荷能力和固有过负荷 能力等。前两者葛上直流工程分别为10％和25％，后者 视环境温度而异。
以下是维持高功率因数的几个原因：
在给定变压器和阀的电流和电压额定值的 条件下，使换流器的额定功率尽可能高；
减轻阀上的应力； 使换流器所连接的交流系统中设备的损耗
和电流额定最小； 在负荷增加时，使交流终端的电压降最小； 使供给换流器的无功功率费用最小。
控制特性
图4.1.2 理想的稳态伏安特性（Vd是在整流器上测量的值；
当电压降低时，也会面临换相失败和电压不稳定的风险。 这些和低电压条件下的运行状况有关的问题可通过引入 “依赖于电压的电流指令限制”（VDCOL）来防止。当 电压降低到预定值以下时，这个限制降低了最大容许直流 电流。VDCOL特性曲线可能是交流换相电压或直流电压 的函数。图示出了这两种类型的VDCOL。
Id
Vdorcos Vdoi cos Rcr RLRci
Pdr VdrId
P di VdiIdP drRLId 2
图3.1.1 HVDC输电联络线 （a）示意图；（b）等值电路；（c）电压分布。
高压直流系统通过控制整流器和逆变器的 内电势（Vdorcosα）和（Vdoicosγ）来控制 线路上任一点的直流电压以及线路电流 （或功率）。这是通过控制阀的栅／门极 的触发角或通过切换换流变压器抽头以控 制交流电压来完成的。
特高压输电技术PPT讲稿
1974年将单相试验设备扩建为1000～15000kV 三相系统。
美国邦维尔电力局（BPA）有2处特高压试验站。
国外发展概况
•
意大利
全国各地参 加 1000kV 科研规划的 单位共有7 个试验场和 2个雷电记 录站。
意大利1000kV工程雷电冲击试验
国外发展概况
•
瑞典
查麦斯大学高电压试验场可进行交流 1000kV 电 气 试 验 ， 试 验 场 内 建 有 240m 特 高 压 试验线段。另有180m的绝缘子试验线段。
特高压输电技术课件
电网的发展历程
• 输电电压一般分高压、超高压和特高压
高压（HV）：35〜220kV； 超高压（EHV）：330 〜750kV； 特高压（UHV）：1000kV及以上。 高压直流（HVDC）：±600kV及以下； 特高压直流（UHVDC）：±750kV和±800kV。
根据国际电工委员会的定义：交流特高压是指 1000kV 以 上 的 电 压 等 级 。 在 我 国 ， 常 规 性 是 指 1000kV以上的交流，800kV以上的直流。
国 外 发 展 概 况
国外发展概况
•
前苏联
1985年建成埃基巴斯图兹——科克切塔夫——库斯 坦奈特高压线路，全长900km，按1150kV电压投入运 行，至1994年已建成特高压线路全长2634km 。
运行情况表明：所采用的线路和变电站的结构基本 合理。特高压变压器、电抗器、断路器等重大设备经受 了各种运行条件的考验。
❖1989年建成±500kV葛洲坝-上海高压直流输电
线，实现了华中-华东两大区的直流联网。
我国电网的发展历程
❖2005年9月，中国在西北地区（青海官厅—兰州
东）建成了一条750kV输电线路，长度为140.7 km。输、变电设备，除GIS外，全部为国产。
美国邦维尔电力局（BPA）有2处特高压试验站。
国外发展概况
•
意大利
全国各地参 加 1000kV 科研规划的 单位共有7 个试验场和 2个雷电记 录站。
意大利1000kV工程雷电冲击试验
国外发展概况
•
瑞典
查麦斯大学高电压试验场可进行交流 1000kV 电 气 试 验 ， 试 验 场 内 建 有 240m 特 高 压 试验线段。另有180m的绝缘子试验线段。
特高压输电技术课件
电网的发展历程
• 输电电压一般分高压、超高压和特高压
高压（HV）：35〜220kV； 超高压（EHV）：330 〜750kV； 特高压（UHV）：1000kV及以上。 高压直流（HVDC）：±600kV及以下； 特高压直流（UHVDC）：±750kV和±800kV。
根据国际电工委员会的定义：交流特高压是指 1000kV 以 上 的 电 压 等 级 。 在 我 国 ， 常 规 性 是 指 1000kV以上的交流，800kV以上的直流。
国 外 发 展 概 况
国外发展概况
•
前苏联
1985年建成埃基巴斯图兹——科克切塔夫——库斯 坦奈特高压线路，全长900km，按1150kV电压投入运 行，至1994年已建成特高压线路全长2634km 。
运行情况表明：所采用的线路和变电站的结构基本 合理。特高压变压器、电抗器、断路器等重大设备经受 了各种运行条件的考验。
❖1989年建成±500kV葛洲坝-上海高压直流输电
线，实现了华中-华东两大区的直流联网。
我国电网的发展历程
❖2005年9月，中国在西北地区（青海官厅—兰州
东）建成了一条750kV输电线路，长度为140.7 km。输、变电设备，除GIS外，全部为国产。
特高压直流输电技.ppt
• 5. 土地和环保压力 • 输电走廊限制了输电线路的建设，沿海经济发达地区线路
走廊尤其紧张，规划建设的火电基地规模巨大，要求将其 电力输送往负荷中心。如果全部采用500KV及以下电压
• 等级的输电线路，则回数过多，线路走廊紧张的矛盾难以 解决。
• 6. 煤炭的运输 • 近年来，我国经济发达地区燃煤电厂发展较快，而电煤的
二、推动特高压输电发展的因数
从世界其他国家电网发展的历程看，推动超高压电网向特高 压电网发展的因数主要有以下六个方面：
1. 用电负荷的增长 按照引入新的更高输电电压等级的一般规律，当电网内用 电负荷增长达到现有最高输电电压等级引入时的4倍以 上时，开始建设更高电压等级的输电工程是经济合理的。
2. 发电机和发电厂规模经济性 不断增长的用电需求促进发电技术，包括火力、水力发电 技术向单位（KW）造价低、效率高的大型、特大型发 电机发展。发电厂的规模随大型和特大型机组的应用迅 速增大，从而进一步降低了发电厂的建设和运行成本， 形成6000~10000MW的发电中心。水力发电技术的发展 促进了在远离负荷中心的地区建设大型电站和阶梯电站
从而形成水力发电中心。从超高压和特高压各电压等级的输 电能力可看出，大型和特大型机组及相应的大容量发电厂 的建设更增加了对特高压输电的需求。
3. 燃料、运输成本和发电电源的可用性 未来的的燃料和运输成本以及各中燃料的可用性，对电源 的总体结构和各种发电电源在地域上的布局有重要影响。 在燃料运输成本上升，运力受制约而使燃料的保证率变低， 运输燃料的经济性不如输电的情况下，在燃料产地建设大 容量的发电厂，以特高压向负荷中心输电是经济合理的。
• 平均大容量输电距离，将超过500KM，西南水电送出到华 东的距离甚至超过2000KM。西电东送、南北互供的输电 容量在未来的15年将超过200GW。
走廊尤其紧张，规划建设的火电基地规模巨大，要求将其 电力输送往负荷中心。如果全部采用500KV及以下电压
• 等级的输电线路，则回数过多，线路走廊紧张的矛盾难以 解决。
• 6. 煤炭的运输 • 近年来，我国经济发达地区燃煤电厂发展较快，而电煤的
二、推动特高压输电发展的因数
从世界其他国家电网发展的历程看，推动超高压电网向特高 压电网发展的因数主要有以下六个方面：
1. 用电负荷的增长 按照引入新的更高输电电压等级的一般规律，当电网内用 电负荷增长达到现有最高输电电压等级引入时的4倍以 上时，开始建设更高电压等级的输电工程是经济合理的。
2. 发电机和发电厂规模经济性 不断增长的用电需求促进发电技术，包括火力、水力发电 技术向单位（KW）造价低、效率高的大型、特大型发 电机发展。发电厂的规模随大型和特大型机组的应用迅 速增大，从而进一步降低了发电厂的建设和运行成本， 形成6000~10000MW的发电中心。水力发电技术的发展 促进了在远离负荷中心的地区建设大型电站和阶梯电站
从而形成水力发电中心。从超高压和特高压各电压等级的输 电能力可看出，大型和特大型机组及相应的大容量发电厂 的建设更增加了对特高压输电的需求。
3. 燃料、运输成本和发电电源的可用性 未来的的燃料和运输成本以及各中燃料的可用性，对电源 的总体结构和各种发电电源在地域上的布局有重要影响。 在燃料运输成本上升，运力受制约而使燃料的保证率变低， 运输燃料的经济性不如输电的情况下，在燃料产地建设大 容量的发电厂，以特高压向负荷中心输电是经济合理的。
• 平均大容量输电距离，将超过500KM，西南水电送出到华 东的距离甚至超过2000KM。西电东送、南北互供的输电 容量在未来的15年将超过200GW。