高压直流输电
《高压直流输电》课件
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
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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。
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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。
高压直流输电技术简析
高压直流输电技术简析高压直流输电技术是一种将电能以直流形式进行长距离传输的技术。
相比传统的交流输电技术，高压直流输电技术具有许多优势，如输电损耗小、输电距离远、电网稳定性高等。
本文将对高压直流输电技术进行简析，介绍其原理、应用和发展前景。
一、高压直流输电技术的原理高压直流输电技术是利用变流器将交流电转换为直流电，然后通过高压直流输电线路将直流电进行传输，最后再通过变流器将直流电转换为交流电。
这种技术的核心是变流器，它能够实现电能的双向转换，即将交流电转换为直流电，也可以将直流电转换为交流电。
二、高压直流输电技术的应用1. 长距离输电：高压直流输电技术适用于长距离输电，特别是在海底或山区等地形复杂的地方。
由于直流电的输电损耗较小，可以有效减少能源的浪费，提高输电效率。
2. 交流与直流互联：高压直流输电技术可以实现交流电与直流电的互联，使得不同电网之间可以进行互相补充，提高电网的稳定性和可靠性。
3. 可再生能源输电：随着可再生能源的快速发展，如风能、太阳能等，高压直流输电技术可以有效解决可再生能源的输电问题，将分散的可再生能源集中输送到用电地区，提高能源利用率。
三、高压直流输电技术的发展前景高压直流输电技术在能源领域具有广阔的应用前景。
随着能源需求的增加和能源结构的调整，高压直流输电技术将成为未来能源输送的重要手段。
其主要发展趋势包括：1. 提高输电效率：通过不断提高变流器的转换效率和输电线路的导电性能，进一步降低输电损耗，提高输电效率。
2. 提高输电容量：通过增加输电线路的电压等级和改进输电线路的结构，提高输电容量，满足不断增长的能源需求。
3. 发展智能化控制系统：利用先进的智能化控制系统，实现对输电线路的实时监测和故障诊断，提高电网的稳定性和可靠性。
4. 推动国际合作：加强国际间的合作与交流，共同推动高压直流输电技术的发展，实现全球能源的高效、安全、可持续发展。
总结：高压直流输电技术作为一种高效、稳定的电力输送方式，具有广泛的应用前景。
高压直流输电术语
高压直流输电术语高压直流输电是一种将电能以直流形式从发电厂输送到用户的电力传输技术。
与传统的交流输电相比，高压直流输电具有更高的效率、更远的距离和更小的输电损耗。
下面将从输电方式、输电特点和应用领域三个方面详细介绍高压直流输电术语。
一、输电方式1. 单线架空输电：高压直流输电可以通过架设单根输电线路来实现。
这种方式适用于输电距离短、地形平坦的场景。
单线架空输电需要考虑线路的安全性和稳定性，以及对环境的影响。
2. 铜氧化镍导体：高压直流输电线路中常使用铜氧化镍导体。
铜氧化镍导体具有良好的导电性能和导热性能，能够承受高温和高压。
此外，铜氧化镍导体还具有较小的电阻损耗和较高的机械强度。
3. 架空输电塔：高压直流输电线路需要架设输电塔来支撑输电线路。
架空输电塔通常由钢材制成，具有高强度和稳定性。
根据地形和线路距离的不同，输电塔的类型和形状也会有所不同。
二、输电特点1. 高电压：高压直流输电中，电压通常达到数百千伏或更高。
高电压可以减小输电线路的电流，降低线路损耗，提高输电效率。
同时，高电压也对输电线路的绝缘和安全性提出了更高的要求。
2. 低损耗：高压直流输电由于直流特性，输电线路的电阻损耗相对较低。
与交流输电相比，高压直流输电的线路损耗更小，能够减少能源的浪费，提高能源利用效率。
3. 远距离输电：高压直流输电相对于交流输电来说，具有更远的输送距离。
这是因为在长距离输电中，交流输电会产生较大的电阻损耗和电感损耗，而高压直流输电可以减小这些损耗。
三、应用领域1. 远距离输电：高压直流输电被广泛应用于远距离输电领域。
例如，海底电缆输电和跨国输电项目都采用高压直流输电技术。
通过高压直流输电，可以实现超长距离的电力传输，满足不同地区的用电需求。
2. 可再生能源输电：高压直流输电也逐渐应用于可再生能源输电领域。
由于可再生能源发电厂往往位于偏远地区，而用户集中在城市地区，高压直流输电可以有效地将可再生能源输送到用户，促进可再生能源的开发和利用。
高压直流输电原理
高压直流输电原理高压直流输电是一种通过直流电进行能量传输的技术，它在长距离输电和特定场合下具有明显的优势。
其原理是利用变流器将交流电转换为直流电，通过输电线路将电能传输到目标地点，再通过逆变器将直流电转换为交流电。
高压直流输电技术已经在世界各地得到广泛应用，为电力输送提供了新的解决方案。
高压直流输电的原理主要包括三个方面，变流器、输电线路和逆变器。
首先是变流器，它是将交流电转换为直流电的关键设备。
变流器通过控制晶闸管或者其他功率半导体器件的导通和关断，实现对交流电的整流和逆变。
在直流电系统中，变流器能够实现对电压和频率的控制，保证电能的稳定输送。
同时，变流器还能实现对电能的调节和平衡，提高电能的利用效率。
其次是输电线路，它是高压直流输电的传输通道。
输电线路需要具备足够的绝缘强度和导电能力，以保证电能的稳定传输。
在高压直流输电系统中，输电线路通常采用特殊的材料和结构设计，以满足长距离输电和大功率输送的需求。
同时，输电线路还需要考虑环境因素和安全要求，确保电能传输的可靠性和稳定性。
最后是逆变器，它是将直流电转换为交流电的关键设备。
逆变器通过控制晶闸管或其他功率半导体器件的导通和关断，实现对直流电的逆变和变频。
在直流电系统中，逆变器能够实现对电压和频率的控制，保证电能的稳定输出。
同时，逆变器还能实现对电能的调节和平衡，提高电能的利用效率。
综上所述，高压直流输电原理是通过变流器将交流电转换为直流电，通过输电线路将电能传输到目标地点，再通过逆变器将直流电转换为交流电的技术。
这种技术在长距离输电和特定场合下具有明显的优势，为电力输送提供了新的解决方案。
随着技术的不断发展，高压直流输电将在未来得到更广泛的应用，为能源领域的发展带来新的机遇和挑战。
高压直流输电
一、高压直流输电概述1．已投运的直流输电工程中，输送容量最大的是巴西的伊泰普直流输电工程，容量为6300MW，输电电压±600KV，线路长度806KM；输送电压等级最高的是前苏联的叶基巴斯利兹—欧洲中心的直流输电工程，容量为6000MW，电压±750KV，线路长达2414KM；2．直流输电的优点（1）线路造价低、年运行费用省；（2）没有运行稳定问题；（3）能限制短路电流；（4）调节速度快，运行可靠。
3．直流输电的缺点（1）环流装置价格昂贵；（2）消耗大量的无功功率；（3）产生谐波影响；（4）缺乏直流断路器；二、基本原理直流和交流线路不同，它只输送有功功率，而不输送无功功率。
一个换流站既可以作整流站，也可以做逆变站运行。
高压直流输电系统，就是将送端系统的高压交流电，经换流变压器变压，由换流器将高压交流转换成高压直流，通过直流输电线路输送到另一端换流站，再由换流器将将高压直流转换成高压交流，然后经过环流变压器与受端交流电网相连，将电能送至受端系统。
三、换流站电气主接线及电气设备1．换流站电气主接线两种方式：一种是换流单元串联而成；另一种是由换流单元并联而成。
绝大多数采用串联方式。
两端单极直流输电系统、两端双极直流输电系统；2．电气设备主接线中除了换流变压器、换流桥、平波电抗器、交流滤波器组、直流滤波器组、接地电极外，还包括交流断路器、同步调相机、避雷器、高频阻塞器、直流冲击波吸收电容器、直流电流互感器和直流电压互感器以及旁路隔离开关等。
换流器、换流变压器、平波电抗器和滤波器等看做是换流站特有的主要一次电气设备。
换流器，用于将交流电力变换成直流电力，或将直流电力逆变为交流电力。
现在的换流器都是由晶闸管组成的，每个晶闸管的额定电压可达1.5KV，额定电流1200A。
换流变压器，用于电压的变换和功率的传送。
交流断路器，用于将直流侧空载的换流站或者换流装置投入到交流电力系统或从其中切出。
高压直流输电
高压直流输电一、高压直流输电系统（HVDC）概述众所周知，电的发展首先是从直流开始的，但很快就被交流电所取代，并且在相当长的一段时间内，在发电、输电和用电各个领域，都是交流电一统天下的格局。
HVDC技术是从20世纪50年代开始得到应用的。
经过半个世纪的发展，HVDC技术的应用取得了长足的进步。
据不完全统计，目前包括在建工程在内，世界上己有近百个HVDC 工程，遍布5大洲20多个国家。
其中，瑞典在1954年建成投运的哥特兰（Gotland）岛HVDC 工程（20MW，100kV，90km海底电缆）是世界上第一个商业化的HVDC工程，由阿西亚公司(ASEA，今ABB集团)完成；拥有最高电压（±600kV）和最大输送容量（2 x 3150MW）的HVDC工程为巴西伊泰普（Itaipu）工程；输送距离最长（1700km）的HVDC 工程为南非英加——沙巴（1nga2Shaba）工程；电流最大的HVDC工程在我国：如三常、三广和贵广HVDC工程，额定直流电流均为3000A。
HVDC的发达地区在欧洲和北美，ABB和西门子等公司拥有最先进的HVDC技术，美国是HVDC工程最多的国家。
HVDC在我国是从20世纪80年代末开始应用的，起步虽然较晚，但发展很快。
目前包括在建工程在内，总输送容量已达18000MW以上，总输送距离超过7000km，该两项指标均已成为世界第一。
我国第一个HVDC工程是浙江舟山HVDC工程（为工业试验性工程），葛沪HVDC工程是我国第一个远距离大容量HVDC工程，三常HVDC工程是我国第一个输送容量最大（3000MW）的HVDC工程，灵宝（河南省灵宝县）背靠背HVDC工程是我国第一个背靠背HVDC工程。
我国已投运的HVDC工程见表1。
表1我国已投运的HVDC工程另外，2010年前后建成投运的HVDC工程有四川德阳——陕西宝鸡（1800 MW、±500 kV，550km）、宁夏银南——天津东（3000MW、±500kV，1200km）等；至2020年前后，还计划建设云南昆明——广东增城、金沙江水电基地一华中和华东HVDC工程以及东北——华北、华北——华中、华中——南方背靠背HVDC工程等十几个HVDC工程。
高压直流输电原理
高压直流输电原理高压直流输电是一种利用高压直流技术进行能量传输的电力输电方式。
与传统的交流输电相比，高压直流输电具有输电损耗小、线路占地少、环境影响小等优势，因此在远距离、大容量的电力输送中具有重要的应用价值。
高压直流输电的原理主要包括直流发电、换流器、直流输电线路和直流接收端等几个方面。
首先是直流发电，即通过发电机产生直流电能；然后是换流器，将交流电转换成直流电以便进行输电；接着是直流输电线路，将直流电能通过特殊的输电线路输送到目的地；最后是直流接收端，将直流电能转换成交流电以供给用户使用。
在高压直流输电中，换流器是起着至关重要的作用的设备。
换流器主要由整流器和逆变器两部分组成，整流器将交流电转换成直流电，逆变器将直流电转换成交流电。
这样的设计可以有效地减小输电损耗，提高输电效率。
另外，高压直流输电线路也是高压直流输电系统中的关键部分。
相比于交流输电线路，直流输电线路可以减小电能损耗，降低线路的损耗和占地面积，减少对环境的影响。
因此，直流输电线路在远距离、大容量的电力输送中具有明显的优势，是高压直流输电系统的重要组成部分。
总的来说，高压直流输电以其输电损耗小、线路占地少、环境影响小等优势，在远距离、大容量的电力输送中具有重要的应用价值。
通过直流发电、换流器、直流输电线路和直流接收端等关键部分的协同作用，高压直流输电系统可以实现高效、稳定地输送电能，为现代电力系统的发展提供了重要的支持。
随着技术的不断进步和应用的不断推广，相信高压直流输电技术将在未来的电力输送中发挥越来越重要的作用。
高压直流输电技术
高压直流输电技术在电力系统中的实际应用案例
案例一：国家电网的特高压直流 输电工程
案例三：高压直流输电在海上风 电并网中的应用
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案例二：南方电网的背靠背直流 输电工程
案例四：高压直流输电在跨国电 力联网中的应用
高压直流输电技术在电力系统中的未来发展方向
更高电压等级：随着技术的进步，高压直流输电系统的电压等级将进一步 提高，以实现更远距离、更大容量的电力传输。
智能控制：利用先进的控制算法和人工智能技术，实现对高压直流输电系 统的智能控制，提高电力系统的稳定性和可靠性。
添加标题
应用场景：广泛应用于电力系统、城市供电、铁路供电等领域。
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未来发展：随着新能源、智能电网等技术的不断发展，高压直流输电技 术的应用前景更加广阔。
高压直流输电技术的应用场景
跨大区电网互联 远距离大容量输电 分布式能源并网 城市供电和配电网
02
高压直流输电技术的发展历程
高压直流输电技术的起源和发展
起源：20世纪初，高压直流输电技术开始发展，主要用于城市供电和跨大 区输电。
发展历程：20世纪50年代，随着电力电子技术和控制技术的进步，高压直 流输电技术逐渐成熟并得到广泛应用。
技术特点：高压直流输电具有输送功率大、线路损耗小、输送距离远等优 点，尤其适用于大容量、远距离输电。
应用场景：高压直流输电技术广泛应用于电力系统互联、海上风电并网、 城市供电等领域。
04
高压直流输电技术的关键技术问题
高压直流输电系统的设计和优化
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我所了解的高压直流输电
自1954 年瑞典哥特兰的世界上第一项高压直流输电工程投运以来,高压直流输电技术已随着电力电子技术的突飞猛进而飞速发展,它在长距离输电、电网互联等方面有独特优点,已作为高压交流输电技术的有力补充而在全世界广泛应用,目前其工程约90个。
我国幅员辽阔,西电东送、南北互供的电网发展战略使高压直流输电技术大有用武之地,预计将出现一系列高压直流输电工程。
1 高压直流输电相对于交流输电的特点
①高压直流输电与其相联的两个交流系统的频率和相位无关。
据此可通过直流输电环节连接两独立交流系统,既能获取减小热备用容量等联网效益,又可各自保持有功及无功功率平衡等电网管理的独立性。
另外,一电网短路可因直流环节的隔离作用而不直接株连另一电网,从而避免全系统大面积停电。
故高压直流输电很适于电网间的互联。
②高压直流输电只传送有功功率。
故不会增大所联交流电网的短路容量,即不增大断路器遮断容量,且直流电缆无充电电流,可长距离送电。
③高压直流输电的传送功率(包括大小和方向)快速可控。
故可方便而精确地严格按计划实时控制所联交流电网间的交换功率,且不受两端交流电网运行工况的影响,特别适合于所联两电网间按协议送电。
还可通过快速准确地控制直流功率来有效提高所联交流电网或所并联交流线路的稳定性。
④高压直流输电线路经济。
因单、双极直流输电分别只需一、二根导线(相当于一、二回交流线路) ,故直流输电线路所需线路走廊宽度小,线材、金具、塔材都少,塔轻使塔基工程量也小。
输电距离较远时,直流线路节省的费用将大于直流换流设备多花的费用,线路越长,节省越多。
因而高压直流输电特别适用于长距离大容量输电。
2 我国电网发展的形势
我国已探明的煤炭储量82 %集中在西部地区,可开发的水电资源67.5 %集中在西南地区,而到2020 年的电力消费75 %将集中在中、东部和南部沿海地区。
这种一次能源分布与负荷中心的不平衡,决定了我国资源优化配置的基本选择是长距离西电东送。
它对东部而言,可得到廉价的清洁能源,弥补其电力不足,减轻对环境的污染,节省宝贵的土地资源;对西部而言,可通过开发水电、坑口火电,向外输出电力,既可增加就业,积累资金,提高居民收入,又可利用丰富廉价的电力发展高耗能工业,从而带动西部地区经济发展,促进其资源优势向经济优势转化;此外,对国内制造业也有巨大的促进作用。
故西电东送是我国西部大开发战略的重要组成部分。
另外,随着地区经济的发展,我国已自然形成了东北、华北、西北、华中、华东、南方及一些省区的区域电网。
合理地互联这些电网可取得良好的水火互补、错峰填谷、减少备用容量、事故支援等经济效益,并减小大面积停电的几率,便于电网各自管理,故高压直流输电(包括直流背靠背)十分适于联网。
3 高压直流输电技术的应用
高压直流输电技术主要应用于长距离大容量架空输电、电网互联、长距离海底电缆输电等场合,而近期开发的“轻型直流输电系统”可用于一些小容量、短距离的输电场合。
目前世界上五大洲都分布有高压直流输电工程,且集中于北美和西欧等经济发达地区。
直流电压最高±600 kV(巴西的伊泰普直流输电工程) ,送电距离最长1 700 km(南非的英加—沙巴直流输电工程) ,直流电流最大3 kA(我国的三常、三广、贵广直流输电工程)。
随着经济发展地域移向亚洲,我国及周边地区的直流输电工程越来越多。
其中同为发展中国家的印度具有五大区域电网,正用高压直流输电实现电网互联(包括背靠背换流站联网),且已投运 3 条长距离大容量架空直流输电线路。
4 我国的高压直流输电工程
上世纪80年代建成浙江穿山半岛至舟山岛的100 kV 直流海底电缆送电实验工程,额定输电容量50 MW,输送距离1315 km。
1990年湖北葛洲坝至上海的葛南双极直流输电线路投运,额定容量 1. 2GW,额定电压±500kV,送电距离 1 045 km。
它既是我国第1 条长距离大容量高压直流输电线路,又是区域电网直流互联工程。
中国电力从此进入交直流混合输电的时代。
2001年 6 月广西天生桥至广东北郊的天广双极直流输电线路投运,额定容量1. 8 GW ,额定电压±500 kV ,送电距离960 km ,这是我国第 2 条长距离大容量高压直流输电线路。
2002年上海宝钢需要的上海芦潮港至嵊泗岛的直流海底电缆输电工程投产,额定容量60 MW ,额定电压±50 kV ,其换流站均用国产设备。
为将三峡电力东送华东地区,计划建两条高压直流输电线路。
第1 条从三峡左岸至江苏常州,已于2003 年 5 月投产,额定容量3 GW ,额定电压±500 kV ,送电距离970 km。
第2条从三峡右岸至上海地区,目前正处于换流站设备招投标阶段,计划于2007 年投运,额定容量3GW ,额定电压±500 kV,送电距离1 000 km。
届时包括葛南线在内,将通过3 条高压直流输电线路西电东送712 GW。
十五期间需向广东地区输送10 GW的电力,其中718GW计划由3 条直流线路输送,第1条为已投运的天广双极直流输电线路;第 2 条从湖北荆州至广东惠州,2004 年 5 月投运,额定容量3 GW ,额定电压±500 kV,送电距离975 km ;第 3 条从贵州安顺至广东肇庆(贵广一回),2004 年 6 月单极投运,计划2004 年 4 季度双极投运,额定容量3 G ,额定电压±500 k ,送电距离940 km。
此外,贵广二回高压直流工程(3 GW)也即将进入换流站设备招投标阶段,计划于2007 年投运。
联接西北与华中电网的灵宝背靠背直流换流站(位于河南省灵宝县)是我国第1个区域电网背靠背直流联网工程,已进入设备制造阶段,计划2005年投产,传输容量360 MW ,直流电流3 kA ,西北侧交流电压330 kV ,华中侧交流电压220 kV。
值得一提的是,此换流电由国内自主成套设计,采用引进了国际先进技术的国产设备,包括换流阀、换流变压器、直流平波电抗器、直流控制保护设备等。
为确保三峡电力外送,已运行十多年的葛南直流线直流控制保护系统的更新改造工程已经启
动,计划于2005年6月竣工。
我国规划2020 年前兴建一系列高压直流输电工程,如:①小湾—广东,思茅—广东,上虎跳—广东,景洪—泰国; ②西洛渡—华东 1 ,西洛渡—华东2 ,向家坝—华东,锦屏—华东; ③西洛渡—华中,向家坝—华中,华中—华北背靠背; ④宁夏—山东,上述工程输电距离多为 1 000～2 000 km ,输电容量≥3 GW ,为降低输电损耗,其直流电压宜于≥600 kV。
因此,我国高压直流输电技术无论是输电容量或是直流电压水平都将超过现有国际水平。
5结束语
高压直流输电在我国长距离大容量输电和电网互联中必将发挥重要作用,其机遇与挑战并存: ①我国长距离大容量西电东送战略及各区域电网互联的历史阶段为高压直流输电提供了发展机遇; ②我国规划中的高压直流输电工程(距离达2 000 km、每回输电容量≥3 GW、直流电压≥±600 kV)对高压直流输电技术特别是其设备国产化提出了挑战。
这次对高压直流输电学习，增加了我对它认识，又学会了运用网络检索相关文献资料的能力。