直流输电基础知识

直流输电的基本概念
直流输电的基本概念
直流输电的基本概念
直流输电的发展和应用
一、直流输电的发展
直流输电的早期发展大致可分为早期阶段（1930年以前的时 期）、研究阶段（1930～1950年）、重新兴起阶段（ 1954 ～1970年）和迅速发展阶段（1970年以后的时期） 4个时期。
直流输电的发展和应用
直流输电系统类型和工作机理
二、工作机理： 换流器由一个或多个三相换流桥串联构成。 换流器可以将交流功率做为整流器变换为直流功率，亦可以 将直流功率通过做为逆变器的换流器变换为交流功率。 整流器和逆变器统称为换流器，它只不过是不同的运行 状态。 换流站的功能是实现交流电力和直流电力的变换，是直流输 电系统中的主要环节。 三、换流站：换流站主要由阀厅、控制楼、开关场、换流变 压器、平波电抗器、交流滤波器组、直流滤波器组、无 功补偿设备、接地极以及其他辅助设备和设施组成。
内容
直流输电的基本概念 直流输电的应用 直流输电与交流输电的比较
直流输电的基本概念
直流输电的基本概念（系统构成）
直流输电系统一次电路主要由整流站、直流线路和逆变站3 部分组成，其示意图如下所示。
直流输电的基本概念
图中交流电力系统Ⅰ和Ⅱ用直流电系统也可以是同步发电 机，图中已设定交流电力系统为Ⅰ为送电端，Ⅱ为受电端。 这个直流输电系统是这样工作的：由交流系统Ⅰ送出交流 功率给整流站的交流母线，经换流变压器1，送到整流器，把 交流功率变换成直流功率，然后由直流线路把直流功率输送给 逆变站内的逆变器，逆变器将直流功率变换成交流功率，再经 换流变压器，把交流功率送入受电端的交流电力系统Ⅱ。
直流输电线路
一、直流架空线路： 直流架空线路是用架空线输送电能的直流线路。它由架设在 空气中的导线、地线、线路绝缘子、杆塔、金具以及它 们所形成的空气间隙和杆塔接地装置等部分组成。按构 成方式的不同，直流架空线路可分为 ⑴单极线路；（+） ⑵同极线路；（+、+） ⑶双极线路。（+、-） 二、直流电缆线路：一般用于不能或不宜采用直流架空线路 的场合。
2）用直流输电联网，便于分区调度管理，用利于故障时交 流系统间的快速紧急支援和限制事故扩大。可不因联网后 扩大的容量而调换遮断容量更大的交流断路器。
3）直流输电控制系统响应速、调节精确、操作方便、能实 现多目标控制。能按设定值实现定电流、定功率和频率调 节，能抑制直流线路故障电流，实行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。
直流输电与交流输电的比较
经济方面比较
直流输电一般采用双极中性点接地方式，因此直流线路仅需2 根导线，而三相交流线路则需3根导线，在同样截面和绝缘水平 条件，2根导线的直流线路所能输送的功率和3根导线的交流线路 所能输送的功率几乎是相等的。也就是说，直流架空线路与交流 架空线路相比，直流线路只需2根导线，有色金属和绝缘子、金 具都比交流线路节省约1/3；而且还减轻了杆塔的自重，可节约钢 材；由于只有2根导线，还可减少线路走廊的宽度和占地面积。 所以直流输电线路的单位长度造价比交流线路有较大的幅度的降 低。一些统计资料表明；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60%～70%。
直流输电系统类型和工作机理
一、直流输电系统类型
（一）两端直流输电系统（P156～P158） 两端直流输电系统的构成主要可分为单极、双极和无直流线 路的背靠背换流站三类。 1、在单极系统中，一般采用正极接地，这种直流输电系统 只有一个负极，所以称为单极系统。 2、双极系统的构成方式可分为两端中性点接地方式、一端 中性点接地方式和中性线方式三种。 3、非同步联络站：实际是无直流线路的直流系统，即可联 络两个额定频率相同而实际运行频率不同的系统，也可 联络两个额定频率不同的交流电力系统。它的构成方式 可分为并联型与串联型两种。
直流输电与交流输电的比较
4）直流输电线路沿线电夺分布平衡，没有电容电流，不需 并联电抗补偿。 5）两端直流输电便于分极分期建设及增容护建，有利于及 早发挥效益。
直流输电与交流输电的比较
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力较低。 3 ）直流输电以大地或海水作回流电路时，对沿途地面地 下或海水的金属设施，如金属构件、金属管道、电缆等造 成腐蚀。同时还会对通信和航海带来干扰。
直流输电的发展和应用
5、向用电密集的大城市供电 大城市人口稠密、电力负荷集中，随着城市 现代化建设的发展，向城市供电的走廊越来越拥 挤。此外，环境保护的要求也日趋严格，进入城 市的供电线路发展趋向要求采用高电压、地下输 入方式。在供电距离达到一定长度时，用高压直 流电缆向城市供电更为经济，同时直流输电方式 还可以作为限制城市供电网短路电流增大的措施 。

直流输电与交流输电的比较
技术方面比较
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稳定性问题 。其输送容量和距离不受同步运行稳定性的限制，利用远 距离大容量送电，用直流联网可以避免电磁环网而引起线 损增大，并可避免某些线路因此而引起的电流越限，以至
于影响安全运行。
直流输电与交流输电的比较
直流输电的发展和应用
3、交流电力系统之间的非同步连络
直流输电在这方面的应用得到很大发展。利用直 流输电可实现国内区网或国际间的非同步互联，把 大系统分隔几个既可获得联网效益又可相对独立法 的交流系统，避免总容量过大的交流电力系统所带 来的问题。
直流输电的发展和应用
4、交流电力系统互联或配电网增容时，作为限制短路 电流的措施 两个交流系统如用交流线路互联，除了可能 出现上述同步运行稳定性问题所带来的问题。其 中较为突出的问题是必须更换一批遮断容量不足 的断路器，或是增设一定数量的限流装置。如果 用直流输电线路实现联网分割的目的，由于它的 控制系统具用调节快、控制性能好的特点，可以 有效地限制短路电流，使其基本保持原来水平。
二、直流输电的应用
1、远距离大功率输电 交流输电线路的容许输送功率和距离受两端交流 系统之间同步运行稳定性问题的制约，而直流输电 不存在这样的问题，因此在远距离大功率输电时， 直流输电得到了广泛应用。
直流输电的发展和应用
2、海底电缆送电 输送相同的功率，直流电缆的费用比交流省。此 外，由于交流电缆存在较大电容电流，海底电缆长 度超过40km时，采用直流输电功率是经济上还是技 术上都较为合理。因此，海底电缆送电是直流输电 的主要用途之一。
直流输电线路
三、直流输电接地电极： 直流输电系统为实现换流站中性点与陆地或海水的直流电流 回流电路间的连接，在每一端换流站及与其有适当的距 离设置接地装置和设施。它一般由接地电极引线、接地 电极馈电电缆和电极接地体三部分组成。接地电极要按 实际可能通过的直流电流设计，其埋设地点通常要求离 换流站8～50公里，以避免换流站的接地网受到电解腐蚀 和引起变压器直流偏磁而导致的磁饱和。
4）直流电流不象交流那样有电流波形的零点，因此灭弧比 较困难。到目前为止，直流断路器尚不完善，限制了多端 直流输电系统的发展。