高压直流输电工程概述
新型电力系统中的特高压直流输电SLCC换流技术
新型电力系统中的特高压直流输电SLCC换流技术摘要：双碳背景下，大规模新能源通过电力电子变换器接入电网，将面临诸多挑战。
在送端电网，千万千瓦级新能源基地数以万计纯电力电子变流器组网的运行特性和稳定机理不明确，新能源发电基地与直流输电系统优化配置和协调稳定控制难度较大；在受端电网，中国已经形成的多直流复杂电网在不断增加接纳直流输电容量的同时，将进一步叠加高比例新能源电力，现有的直流输电控制保护技术和多直流电网安全运行控制技术难以支撑电网安全稳定运行；在环境条件方面，超高海拔、高地震烈度、高宇宙射线和高盐雾等苛刻环境条件将对直流输电装备和基础材料提出更高要求。
基于此，本篇文章对新型电力系统中的特高压直流输电SLCC换流技术进行研究，以供参考。
关键词：电力系统；特高压直流输电；SLCC换流技术引言上世纪末至今，中国直流输电事业飞速发展，从技术落后到技术引领，成为世界上建设直流工程数量最多、电压等级最高（1100kV）、技术种类最多的直流输电国家。
直流输电是我国能源的骨干运输通道，在能源输送方面将发挥着不可替代的作用。
针对大规模清洁能源并网、传输、消纳等问题，直流输电将是进一步提升清洁能源利用率、充分满足未来电力需求、助力新型电力系统建设的必要手段。
新型电力系统的构建离不开直流输电，同时也将对直流输电的发展产生深远影响。
我国电力系统跨省跨区输电通道建设加快。
新型电力系统能有力推动直流送端风光火储一体化发展，通过采取增加火电调峰深度、配置储能、优化直流曲线等综合措施，提升输电通道清洁电量占比。
我国电力系统输电通道清洁能源比例提升。
1特高压直流输电技术概述通过进一步研究高压直流输电技术，确保国家能源资源的合理开发和利用，解决自然资源和能源分配不均的问题，现在可以进行高压直流输电，即800kV以上的电压直流输电的工作原理是:在用电流变换器改造交流电源之前对其进行改造，强调运输过程中的稳定性和安全性，应用该技术可以节省设备的地面空间，减少交通损失，满足中国各地区每年日益增长的用电需求。
高压直流输电论文
云广±800千伏特高压直流输电示范工程，西起云南楚雄州禄丰县，东至广州增城市，线路全长1438千米，额定输送容量500万千瓦，动态总投资137亿元，计划单极于 2009年12月24日投运，双极于2010年06月18日投运。
云广特高压直流工程由中国南方电网公司于2006年12月19日在云南省楚雄市禄丰县开工建设。
工程途经云南、广西、广东三省（区），线路全长1373公里，额定直流电压为±800千伏，输送容量500万千瓦。
该工程将云南小湾电站、金安桥电站等电源通过特高压直流输电线路输送到广东。
这一世界领先技术能有效降低电能损耗，减少线路走廊用地占用，节约大量电力和土地资源。
为进一步减少输电损耗，并进一步延长输电距离，我国将新建的远距离高压直流输电线路的直流电压提升至800千伏。
以云南—广东HVDC 系统为例，通过该800千伏高压直流输电线路，可以将位于云南的几个水电站提供的零碳环保电力以很少的损耗输送到珠江三角洲快速发展的工业区，包括广州、深圳等城市。
该高压直流输电系统效率极高，相比传统的火电厂供电方式，可以实现年度减排二氧化碳3千万吨。
经过精心组织协调，换流阀、换流变、平波电抗器等关键设备国产化水平有较大幅度提高，项目工程主要设备的自主化率约为65.2%。
改变了以往直流工程设备的技术方案完全由外方提供，国内企业只能参与分包制造的局面；通过依托贵州至广东Ⅱ回±500KV直流输电示范工程，实现中外联合投标，中方报价、外方提供设计、中外双方共同制造的自主化格局的转变；最终达到本次工程实现中方独立投标，自主设计、自主制造、外方提供技术支持和分包的战略目标。
顺利实现了直流输电工程设备自主化工作的三步跨越。
同时，需要特别提出的是，该工程自主化工作的顺利实施，改变了以往直流工程设备技术方案来源只能选择国外ABB公司或西门子公司的技术路线，对不同技术路线设备参数匹配风险考虑不够带来自主化进展缓慢的做法，通过由国内制造企业主动去融合不同技术，实现了工程项目需要不同技术路线的设备，制造企业均可提供的目标，打破了国外公司不同技术路线的技术垄断，对自主化工作和国内制造企业的技术升级带来极大的推动作用。
三峡工程与高压直流输电
三峡工程与高压直流输电摘要：本文论述了三峡工程中的输变电工程的概况，特别是直流输电系统。
另外也论述了与电力电子技术相关的“西电东送”、全国电网联网与直流联网“背靠背”工程等方面的内容。
关键词：三峡工程高压直流输电1 概述举世瞩目的长江三峡工程分为三大部分：枢纽工程、移民工程和输变电工程。
随着三峡大坝的横空出世、高峡平湖的梦想成真，从2003年起，这个当今世界上最大的水电站将产生源源不断的强大电能。
三峡枢纽工程分三期施工，一期工程的标志为大江截流。
二期工程主要修建三峡大坝的泄洪坝段、左岸厂房坝段、永久船闸。
二期工程以2003年第一批机组发电为完成标志。
2001年11月22日，首批机组的安装正式启动，首台机组重达721吨的发电机定子，被两台总共可吊1200吨的行车，稳稳地吊放到直径20多米的机坑内。
首批机组装4台70万千瓦水轮发电机。
三期工程要对二期已筑起的大坝和右岸之间的导流明渠截流，建右岸厂房坝段。
三峡输变电工程也随之成为三峡工程的重头戏。
26台70万千瓦水轮发电机组，1820万千瓦的总装机容量，到2010年全部机组建成投产后，三峡电站的年均发电量将达847亿千瓦时。
其中900万千瓦将通过直流方式输送出去。
三峡工程按1993年价格水平计算的静态总投资为900.9亿元，考虑物价、利息等变因，当时测算到2009年的动态总投资为2039亿元。
这些年宏观经济形势一直较好，物价指数下降，目前枢纽工程控制在概算内，还略有节余。
据预测，到2010年工程全部完工时，三峡工程的动态总投资可望控制在1800亿元以内。
2三峡工程中的输变电工程由滔滔长江之水转换而成的如此充沛的电能，如何自高山峡谷之中被瞬间传递到千里之外的负荷中心？总投资275亿元的三峡输变电工程将担此重任。
按照设计方案，三峡电站分为左岸和右岸电站，左、右岸电站又各分为两个电厂。
其中，左一电厂装机8台，出线5回；左二电厂装机6台，出线3回；右一、右二电厂装机均为6台，出线分别为4回和3回。
高压直流输电HVDC
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直流输电工程的缺点
与高压交流输电相比较，直流输电具有以下
缺点： 1、换流站的设备较昂贵； 2、换流装置要消耗大量的无功功率； 3、产生谐波影响； 4、换流装置几乎没有过载能力，对直流系统 的运行不利； 5、缺乏高压直流开关；
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6、直流输电利用大地或海水为回路带来了一
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高压直流输电系统的经济优势：线损
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高压直流输电系统的经济优势：环境
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三、HVDC系统的组成
三相电源 换流站 输电电缆或者架空线 换流站 交流电网
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HVDC系统的组成
高压直流输电的主要设备是两个换流站和直流输电 线。 两个换流站分别与两端的交流系统相连接。
HVDC的核心有两个：整流与逆变
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HVDC系统的组成
换流站的主要设备包括换流器、换流变压器、平波 电抗器、交流滤波器、直流避雷器及控制保护设备 等。 换流器又称换流阀是换流站的关键设备，其功能是 实现整流和逆变。目前换流器多数采用晶闸管可控 硅整流管)组成三相桥式整流作为基本单元，称为换 流桥。一般由两个或多个换流桥组成换流系统，实 现交流变直流直流变交流的功能。
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四、柔性直流输电
柔性直流输电的技术特点
柔性直流输电是以全控型电力电子器件、电压源换流器和新型调制
技术为突出标志的新一代直流输电技术，具有无需无功补偿和电网 支撑换相、占地面积和环境影响小等特点；
特高压直流输电的技术特点和工程应用解读
地电位升高
周围金属的腐蚀
变压器直流偏磁
±800KV电磁环境指标
•地面合成场强 30KV/m
(临近民房，50%测量值不超过15KV/m，最大 值不超过25KV/m）
•输电线路下方，离子流密度100nA/m2
•无线电干扰
58dBμ V/m
（线投影外侧20m处,0.5MHz）
•噪声 50dBA（人口稠密地区按45dBA控制）
带旁路开关的双12脉冲阀组串接结构
800KV
400KV
带旁路开关的双12脉冲阀组运行图
带平波电抗器等设备的配置图
+800KV
-800KV
双12脉冲阀全电压运行图
+800KV
-800KV
双12脉冲阀一极全压、一极半压运行图
2、换流站主设备研发
换流 变压器 换流变阀 侧套管 换流阀 穿墙套管 平波 电抗器 旁路 开关 电压 分压器 电容器 隔离 开关 直流线路
相应的直流电流达：3125A、4000A
送电距离远
云广直流：1500公里
溪洛渡、向家坝水电站送华东：2000公里
±800KV直流面临的技术挑战
①设备制造难度大
②设备外绝缘要求高
③换流站主接线和基本结构复杂
④电磁环境的要求
⑤接地极入地的电流大(4000A，3125A）
⑥极闭锁故障对电力系统的冲击
①设备制造难度大
4、±800KV过电压水平
绝缘水平
位置 换流变压器阀侧 高压极顶侧 高压直流母线
SLWL （KV）
LIWL （KV）
1600
1800
1600
1800
1600
1900
绝缘裕度
1.1 高压直流输电概况
1. 高压直流输电在国外的发展
1954年以前——实验性阶段（初始阶段） 1954年以前——实验性阶段（初始阶段） 年以前——实验性阶段 19世纪初期发展起来的信号传输—电报， 19世纪初期发展起来的信号传输—电报，虽然传输的电 世纪初期发展起来的信号传输 力是很微弱的，但是人们从此得到启发，并应用于电力传输。 力是很微弱的，但是人们从此得到启发，并应用于电力传输。 当时是采用直流电机串联，运行复杂，可靠性低，而发展 当时是采用直流电机串联，运行复杂，可靠性低， 高电压大容量直流电机，又存在换向困难等技术问题，因此， 高电压大容量直流电机，又存在换向困难等技术问题，因此， 直流输电的发展受到了限制。 直流输电的发展受到了限制。 十九世纪八十和九十年代， 十九世纪八十和九十年代，人们逐步掌握了多相交流电路 原理，创造了交流发电机、变压器和感应电动机。 原理，创造了交流发电机、变压器和感应电动机。因为交流 电的发电、变压、输送、分配和使用都很方便，而且经济、 电的发电、变压、输送、分配和使用都很方便，而且经济、 安全和可靠。因此，交流电就几乎完全代替了直流电，并发 安全和可靠。因此，交流电就几乎完全代替了直流电， 展成近日规模巨大的电力系统。 展成近日规模巨大的电力系统。
2、首次采用晶闸管阀的直流输电工程 、 1972年 加拿大， HVDC首次全部采用晶闸管元件 2. 1972年， 加拿大， HVDC首次全部采用晶闸管元件 送端 魁北克省水电站 受端 新不伦威克省 技术指标 2×80kV, 80kV, 2×160MW, 背靠背
伊尔河背靠背直流工程 特点 从此进入大力发展阶段
从此: 从此 1. 晶闸管阀已经成为直流换流站的标准设备 2. 换流设备体积减小、成本降低，可靠性提高 换流设备体积减小、成本降低， 3. 电力电子技术和计算机技术的迅速发展使直流输电得以更广泛的应用。 电力电子技术和计算机技术的迅速发展使直流输电得以更广泛的应用。
云广直流输电工程换流站主设备监造(论文)
Practice实 务1 工程概况云南至广东±800kV 特高压直流输电工程（以下简称“云广工程”)是世界上第一个投入商业化运营的特高压直流输电工程，其输电线路长度1373km，途径云南、广西、广东三省区，额定电压±800kV，额定容量500万kW，由楚雄换流站（送端）、穗东换流站（受端)、直流线路、接地极和接地极线路五部分组成。
云广工程是我国特高压直流输电设备的自主化示范工程，工程综合自主化率达到62.9%，对我国特高压直流技术发展和装备制造业均具有重大意义。
2 设备监造范围及特点云广工程主设备监造主要包括换流变、平波电抗器和部分直流场设备的监造工作，与常规±500kV直流工程相比较，云广工程的设备监造工作面临巨大的技术挑战，具有以下特点：(1) 云广±800 kV直流输电工程是世界首个特高压直流输电工程，也是国内首个采用双十二脉动阀组串联布置的高压直流工程。
特高压直流主设备如换流变压器、平波电抗器、穿墙套管、避雷器、旁路开关等在世界范围内均为首次研发和制造，各设备供货厂家均无设计、制造、试验经验。
(2) 由于运输条件的限制，部分设备几乎达到制造能力的极限，对设备的绝缘、电场分布、结构尺寸、噪声指标和制造加工等均提出了较为苛刻的要求。
(3) 供货厂家众多。
为使各家所供设备在云广工程中安全、可靠地运行，必须加强监督，统一标准，规范管理，保证生产质量。
3 设备监造措施和方法3.1 整体规划组织，保障监理质量南方电网科学研究院（以下简称“南网科研院”）全面负责云广工程直流主设备的监造，主要开展了全部的换流变压器、平波电抗器、换流阀、控制保护设备、穿墙套管、直流云广直流输电工程换流站主设备监造■ 张丽雯 赵林杰摘要：本文介绍了云南至广东±800kV特高压直流输电工程换流站主设备监造的范围和特点，对换流站主设备的设计、制造和服务承诺等阶段的监造控制作了较为详细的论述，总结了云广工程设备监造的主要经验，以及需要重点关注的问题。
直流输电线路
根据特高压直流输电线路的特点，导线选择时， 在电气特性、机械性能、经济性等方面需综合考虑 以下因素： (1)导线最高允许温度。 (2)地面标称电场强度。 (3)地面合成电场强度。 (4)地面离子流密度。 (5)无线电干扰水平(RI)。 (6)电晕可听噪声(AN)。 (7)导线电流密度。 (8)机械强度。 (9)年费用。 (10)其它方面(如导线的传输效率、电晕损失、对杆 塔重量及绝缘子金具的影响及制造、施工条件等)。
5导线选型及分裂形式 5．1概述 特高压直流线路架线工程投资对整个工程的造价 影响极其巨大，所以在整个输电线路的技术经济比 较中，应该对导线的截面和分裂型式进行充分的技 术经济比较，推荐出满足技术要求而且经济合理的 导线截面和分裂型式。 原则上，在导线选型时，应综合考虑以下因素： (1)导线的允许温升。 (2)电场效应。 (3)对环境的影响：包括无线电干扰、电晕噪声等。 (4)必要的机械强度。 (5)合理的经济性。
5．4导线截面和分裂方式的选取 基于各种要求和系统确定的条件，按照我国现在导线生产 的情况，，在进行导线型号的选取时，首先应立足于国内已 有成功制造、施工和运行经验的导线型式，根据我国的导线 制造标准，参考国际上常用的导线标准(主要是美国标准)。 在特高压线路中为解决电晕问题，一般都需要增加导线分 裂根数和导线截面，本课题研究报告初选了4～8分裂共1 6种 分裂方式。 导线分裂间距的选取要考虑分裂导线的次档距振荡和电气 两个方面的特性。输送功率为6400MW时，极导线推荐采用 6×ACSR-720／50钢芯铝绞线，分裂间距 450 mm ；输送 功率为7200MW时，极导线推荐采用6 × LGJ-900钢芯铝绞 线，分裂间距450 mm ；也可考虑采用8×LGJ-630／45钢芯 铝绞线，分裂间距400 mm。
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２、换流原理简介
a
A b
B
c
C
© ABB Power Technologies November 24, 2020 | Slide 9
输出直流电压： U d U m U n
A相
ec
ea e
eb
ec
ea
eb
ec
ea
B相
C相
C
C1 C3 C5 C7
C0 C2 C4
ea
eb
ec
ea
2 3/2
/2
➢ 特点：
能够实现多电源供电、多落点受电,提供一种更为灵活、快捷的输电方式。 结构复杂。
➢ 适用场合：
（1）由多个能源基地输送电能到远方的多个负荷中心;
（2）不能使用架空线路走廊的大城市或工业中心;
（3）直流输电线路中间分支接入负荷或电源;
（4）几个孤立的交流系统之间利用直流输电线路实现电网的非同期联络等。
0.0
/2
对于C~C0来说：Ud=ea-eb=eab 对于C0~C1来说：Ud=ea-ec=eac 对于C1~C2来说：Ud=eb-ec=ebc
对于C2~C3来说：Ud=eb-ea=eba 对于C3~C4来说：Ud=ec-ea=eca 对于C4~C5来说：Ud=ec-eb=ecb
C6
eb
3 / 2
直流输电工程投产，标志着直流输电技术的成熟 。 ④ 目前，多条800kV特高压直流输电系统正在建设 中。 ⑤ 目前全世界投运的直流工程已接近80个，其中， 中国已投运和在建的直流输电项目已愈20个。
障率高、可靠性较低、运行维护不便、环 境污染，终被淘汰。
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7.国外的直流输电工程
✓ 晶闸管时代（1972年－）
① 1972年，从加拿大伊尔河晶闸管阀工程（320MW、 80kV，BTB）起，进入了晶闸管阀工程时期。
② 年增长率：1981–1998为2096MW/年. ③ 八十至九十年代，一系列500kV级晶闸管阀高压
高压直流输电工程介绍
目录
一. 概述 二. 直流输电特性 三. 设备概况 四. 基本情况介绍 五. 运行维护管理基本情况
2
一. 概 述
3
１、直流输电概念
直流输电是在送端（整流侧）将交流电经 整流器变换成直流电输送至受端（逆变侧）， 再在受端用逆变器将直流电变换成交流电送到 受端交流电网的输电方式。
✓ 发展轨迹： 汞弧阀－>晶闸管－>新型半导体器件
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7.国外的直流输电工程
✓ 汞弧阀时代（1954年－1977年）
① 共有12项汞弧阀工程投运 ② 1954年，瑞典高特兰岛，第一次商业运行
，20MW,100kV,96km海缆。 ③ 1977年，加拿大纳尔逊河1期，最后一项汞
弧阀工程 ④ 汞弧阀制造技术复杂、价格昂贵、逆弧故
C8
ec
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2
5 / 2 3
7 / 2
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(t ) 4
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零参考 相位
直流系统主回路
+
+
-
-
３.直流输电系统类型
两端直流输电系统
站1
站2
由一个整流站、一个逆变站及输电线路构成，它与交流系统只有两个连接端口，是
结构最简单、应用最广泛的直流输电系统
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３.直流输电系统类型
n 背靠背直流输电系统
7） 电网管理方便。
8） 不传送短路电流，可隔离故障，有利于避免大面积停电。
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４.直流输电工程特点
缺点： 1） 换流站：设备多，结构复杂，造价高，损耗大，对
运行人员要求高。 2） 产生交流、直流谐波，需要装设相应滤波器。 3） 需40% - 60% 直流额定功率的无功补偿。 4） 单极大地回线运行时，地电流引起的问题。电腐蚀、
2） DC电缆输电：输送容量大，造价低，损耗小，不易老化，寿 命长，输送距离不受限制。
3） 无同步稳定性问题（交流 容量送电。
P=E1E2sin/X12）,有利于长距离大
4） 可异步运行或不同频率运行。非同步联网意义重大。
5） 直流功率，无功功率均可快速控制，可用以改善所连AC系统 运行特性。
6） 可分期投资建设。
• DC海缆容量最大 2000MW 英法海峡
• BTB站容量最大 4×550MW 巴西 － 阿根廷
• BTB单元容量最大 750MW 我国（高岭）
• 12脉动换流单元容量最大 2000MW 我国 宁东
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7.国外的直流输电工程
➢ 电力输送最早为直流，后为交流所替代。
✓ 直流发电机－>交流发电机
➢ 随着大功率电力电子器件的发展，直流输 电重新出现，并逐渐称为交流输电的有力 补充。
n 4）现有交流输电线路的增容改造 n 5）新能源接入电网
风电场接入 光伏电源接入 n 6）向孤立负荷点送电
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6.直流输电之最(已投运)
• 最高电压 ±800kV
我国 向上、云广1
• 最大容量 6400MW
我国 向上
• 最长架空线 2071km
我国 向上
• 最长海缆 580km
挪威- 荷兰
• 海缆直流电压最高 500kV 美国新泽西州 - 纽约长岛
１、直流输电概念
1、整流？整流站？ 2、逆变？逆变站？ 3、整流站和逆变站统称为换流站。 4、实现整流和逆变变换的装置分别称为 整流器和逆变器，统称为换流器。
交流电与直流电的区别
交流电：电压、电流的方向和大小随时间作周期性 变化，波形呈正弦波。
直流电：电压、电流方向不随时间作周期性变化， 大小并非固定不变。
特 点 ： 线 路 长 度 为 零 的 两端直流输电系统，整流 站和逆变站在同一个站内。
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３.直流输电系统类型
n 多端直流输电系统
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➢ 定义：
由三个或三个以上换流站（即：多个整流站或多个逆变站）以及连接换流站 之间的高压直流输电线路所组成的直流输电系统，与交流系统有三个或三个以 上的连接端口。
变压器饱和、对通信、导航、海洋生物干扰。 正常运行方式应是双极平衡运行，尽量减小地电流
（<1％Inn 1）远距离大容量输电 西电东送
n 2）电力系统联网 背靠背非同步联网 不同频率电网互联 输电兼联网
n 3）直流电缆送电 海底电缆送电 大城市地下电缆送电
目前，只有两个直流工程是多端的，即： 意大利—科西嘉岛—撒丁岛；
魁北克—新英格兰（五端）
４.直流输电工程特点
n 优点：
1） 与相同输送功率的交流线路相比，杆塔结构简单，钢芯铝线 省1/3，钢材省1/2 – 1/3，线路造价约为AC的2/3，需要的线路 走廊还窄。直流电压下不存在电容电流，不存在交流线路由于 电容电流引起的沿线电压分布不均问题，不需装并联电抗器。