【管理资料】特高压直流输电工程一次系统设计.汇编
高压直流输电 课程设计 报告
摘要HVDc-Vsc系统是一种基于电压型自换相换流器即电压源换流器(vsc)和由PwM 控制的串联绝缘栅双极晶体管IGBT)或门极可关断晶闸管(GTO)的新型直流输电技术。
由于是一种新的技术，与其相关的许多技术问题还没有解决或解决的不够好，特别是换流器拓扑结构和控制策略等方面。
本文首先对高压直流输电技术的发展应用进行了综述，研究了适用于HVDc-Vsc的电压源换流器的基本特点。
其次，分析了电压源换流器的基本原理，对两电平换流器的拓扑结构进行的了详细的分析，并且由两电平换流器基本结构出发，给出了基于两电平换流器多脉波换流器的组成结构。
然后分析了多电平换流器的拓扑结构，主要包括二极管钳位式多电平换流器、飞跨电容式多电平换流器及级联式多电平换流器。
并且详细讨论了三相三电平换流器的拓扑结构．再次，对目前应用较为广泛的两电平换流器的正弦SPWM调制策略原理进行了详细的分析，建立了基于开关桥臂函数的两电平换流器数学模型。
在此基础上，建立了三电平换流器的正弦sPwM控制策略并且建立了三电平换流器的数学模型．介绍了换流器空间矢量调制策略的基本方法。
详细分析了电压合成矢量的空闻调制算法，通过矢量在坐标轴上投影的内在联系，实现了开关矢量快速识别．通过与sPwM算法的比较，证明了空间矢量调制算法的快速性与高效性。
最后采用MA TLab／simulink对各种控制方法进行了仿真，验证了控制算法的正确性，并且建立了基于vSC的直流输电系统的稳态模型，给出了定直流电压和定直流电流控制端控制量与被控制量之间的关系．并且进行了HVDc-Vsc 的系统仿真，获得了较理想的输出波形．HVDC．VSC的基本原理轻型直流输电技术(基于电压源换流器的输电技术)，其核心是采用适用于高压大容量输变电的全控型电力电子期间如GTO、IGBT、IGCT等及脉宽调制(PwM)技术的直流输电。
目前在HvDc一VSC中应用较多的是可关断器件IGBT，相对于GTO与IGCT，其通断容量小，开关频率高，通断损耗较小，且驱动电路简单。
特高压直流输电系统成套设计标准
特高压直流输电系统成套设计标准特高压直流输电系统成套设计标准随着能源需求的不断增长，特高压直流输电系统成套设计标准作为新型输电技术的重要标准，备受关注。
特高压直流输电系统不仅能够实现远距离大容量的电能输送，而且具有较小的输电损耗和占地面积，因此在当前的电力传输领域具有重要的应用前景。
在这篇文章中，我们将从多个层面对特高压直流输电系统成套设计标准进行深入探讨，以期为读者提供全面、深刻和灵活的理解。
一、特高压直流输电系统的概念和原理1. 特高压直流输电系统的定义和特点在特高压直流输电系统成套设计标准中，首先需要明确特高压直流输电系统的概念和特点。
特高压直流输电系统是指在特高电压等级条件下采用直流输电技术进行电能传输的系统。
相对于传统的交流输电系统，特高压直流输电系统具有输电损耗小、占地面积少、环境影响小等优点，因此在远距离大容量电能输送方面具有独特的优势。
2. 特高压直流输电系统的工作原理理解特高压直流输电系统的工作原理对于成套设计标准至关重要。
特高压直流输电系统是通过将交流电转换为直流电，利用换流器将直流电输送到远距离，并在接收端将直流电转换为交流电进行供电。
特高压直流输电系统的核心设备是换流器，其性能和可靠性对整个系统的安全稳定运行具有重要影响。
二、特高压直流输电系统成套设计标准的总体要求1. 安全可靠特高压直流输电系统成套设计标准首先要求系统运行安全可靠。
在特高压直流输电系统中，设备的运行稳定性和可靠性对于保障电网的安全运行至关重要。
成套设计标准需要对设备的选用、安装、运行和维护等方面进行严格规定，以确保系统的安全可靠运行。
2. 高效节能特高压直流输电系统成套设计标准还要求系统具有高效节能的特点。
特高压直流输电系统的建设和运行成本较高，因此在设计标准中需要考虑如何提高系统的传输效率，降低能耗和成本。
这就需要对设备的技术指标、运行参数等方面进行合理规定，以实现系统的高效节能运行。
3. 灵活可控另外，特高压直流输电系统成套设计标准还需要考虑系统的灵活可控性。
特高压直流输电
特高压直流输电特高压直流输电的技术随着国民经济的持续、高速增长，电力需求日益旺盛，电力工业的发展速度加快。
2004年新增发电装机容量50 5GW，全国发电总装机容量达到440GW；2005年新增发电装机容量约70GW，全国发电总装机容量突破500GW；预计到2010年、2020年，全国发电总装机容量将分别达到700GW和1200GW。
新增电力装机有很大数量在西部大水电基地和北部的火电基地。
这些集中的大电站群装机容量大，距离负荷中心远。
如金沙江的溪洛渡、向家坝水电厂，总装机容量达到18.6GW，计划送电到距电厂1000～2000km的华中、华东地区；云南的水电有约20GW容量要送到1500km外的广东；筹划中的陕西、山西、宁夏、内蒙古的大火电基地将送电到华北、华中和华东的负荷中心，距离近的约1000km，远的超过2000km。
在这种背景下，要求输电工程具有更高的输电能力和输电效率，实现安全可靠、经济合理的大容量、远距离送电。
特高压直流输电是满足这种要求的关键技术之一。
1 特高压直流输电的技术特点特高压直流输电的电压等级概念与交流输电不一样。
对于交流输电来说，一般将220kV 及以下的电压等级称为高压，330～750kV的称为超高压,1000kV及以上的称为特高压。
直流输电则稍有不同，±100kV以上的统称为高压；±500kV和±600kV仍称为高压，一般不称为超高压；而超过±600kV的则称为特高压。
对于单项直流输电工程而言，通常根据其送电容量、送电距离等因素进行技术、经济方面的综合比较，对工程进行个性化设计而确定相应的直流电压等级。
我国对特高压直流输电的电压等级进行研究和论证时，考虑到我国对直流输电技术的研发水平和直流设备的研制能力，认为确定一个特高压直流电压水平是必要的，并把±800kV确定为我国特高压直流输电的标称电压。
这有利于我国特高压直流输电技术和设备制造的标准化、规范化、系列化开发，有利于进行我国特高压直流输电工程的规划、设计、实施和管理。
特高压直流相关书籍
特高压直流相关书籍以下是一些关于特高压直流相关的书籍推荐：1.《特高压直流输电技术》(High Voltage Direct Current Transmission) - 张一平著这本书全面介绍了特高压直流输电技术的原理、设备和系统，并涵盖了特高压直流输电项目的规划、设计和运营管理等方面内容。
2.《特高压直流输电工程技术手册》- 中国电力出版社编著该手册详细介绍了特高压直流输电工程的设计、施工、调试、运行和维护等技术要点，既适合工程师参考实际施工，也适合技术人员学习研究。
3. 《特高压直流输变电工程设计手册》 - 合肥工业大学电气工程与应用电子技术研究所编著这本手册从特高压直流输变电工程的设计基础、工程特点、设计原则和设计方法等方面逐步深入，对于电力工程专业人员来说，是一本很实用的参考书。
4. 《特高压直流输电及其工程设计》- 段良会著这本书对特高压直流输电技术进行了详细阐述，包括技术原理、设备选型、建设标准等方面内容，并以实际工程为例进行分析和讲解。
5. 《特高压直流输电技术及工程》- 易铁龙著该书对特高压直流输电的技术进行了系统阐述，内容涵盖了特高压直流输电系统的基本原理、技术参数的选择与计算、技术经济性及市场前景分析等方面。
请注意，以上书籍仅提供参考，实际需求可以根据个人的具体情况和研究方向进行选择。
同时，也推荐尽量选择最新的版本以获取最新的信息和技术进展。
以下是一些有关特高压直流（Ultra High Voltage Direct Current, UHVDC）的相关书籍：1. 《特高压和特高压直流输电技术》（作者：李翔宙，冯晓新）- 介绍了特高压和特高压直流输电的基本概念、技术特点、装置和设备以及工程应用等内容。
2. 《特高压直流输电技术与装备》（作者：刘大伟，吴京生，毕乃焱）- 讨论了特高压直流输电技术的原理、发展历程、设备与系统等方面的内容。
3. 《特高压直流输电》（作者：康玉春，陈家宏）- 该书从理论与工程实践相结合的角度，详细介绍了特高压直流输电的技术、设备、系统规划和运行管理等方面的内容。
电力工程直流系统设计手册
电力工程直流系统设计手册由于直流具有稳定性好、传输损失小、占地面积小、智能化管理等优点，越来越多的电力工程在设计上采用直流系统。
以下是电力工程直流系统设计手册，包括了电力系统的分类以及直流系统的设计原则、电器设备选择、保护及控制等内容。
一、电力系统分类。
电力系统可以分为交流系统和直流系统两种。
交流系统主要包括了输电、变电和配电三个环节，电能是通过交流方式传输的。
直流系统主要应用于高压直流输电、直流柔性直流输电和工业控制等领域。
二、直流系统的设计原则。
1、安全可靠性高。
直流系统的设计需要采用更为严格的标准和控制措施，以确保其安全可靠性高。
2、稳定性好。
直流系统的稳定性比交流系统更好，可以更加稳定的传输能量，降低传输损失。
3、占用面积小。
直流系统占用的面积比交流系统小，适合安装在空间有限的场所。
4、运行效率高。
直流系统的运行效率高，可以快速响应控制请求并实现更高的负载。
三、电器设备选择。
1、逆变器。
逆变器是将直流电转换成交流电的设备，适用于柔性直流输电、可再生能源等领域。
2、直流/直流变换器。
直流/直流变换器一般用于直流输电场合，将电源电压和负载电压匹配，保证稳定的直流能量传输，并对负载进行智能控制。
3、直流断路器。
直流断路器是对直流电路进行保护的关键设备，可以快速切断电路，并防止过流或短路等故障。
四、保护及控制。
1、过电流保护。
过电流保护是直流电路保护的基础，可以有效地防止过载、短路等故障的发生。
2、过压保护。
过压保护可以保护电器设备免受电压过高的伤害，同时可以保护直流输电线路免受过压冲击。
3、瞬变保护。
瞬变保护可以保护直流电路免受电磁脉冲、雷电等外部干扰的损害。
4、智能控制系统。
智能控制系统可以对直流系统进行智能化的控制管理，包括传输能量合理分配、故障处理、电网调度等。
五、总结。
电力工程直流系统设计需要充分考虑系统的安全可靠性、稳定性、占地面积、运行效率等因素。
正确选择电器设备和采取合适的保护及控制措施，可以有效提高直流系统的可靠性和运行效率。
110KV降压变电所一次系统设计文献综述(精品文档)
变电所一次系统设计探究摘要：随着工业时代的发展，电力已成为人类历史发展的主要动力资源，要科学合理的驾驭电力必须从电力工程的设计原则和方法上理解和掌握其精髓，提高电力系统的安全可靠性和运行效率。
从而达到降低生产成本提高经济效益的目的。
变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。
目前，国内110kv及以下中低压变电所，主接线为了安全，可靠起见多选单母线接线。
另外，合理的选择各种一次设备也能够提高变电所的安全系数及其经济性。
关键词：变电所 /安全/可靠/经济1 我国电能与变电站现状电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源，同时也是现代社会中最重要也是最方便的能源[3]。
电能的发、变、送、配电和用电，几乎是在同一时间完成的，须相互协调与平衡[2]。
变电和配电是为了电能的传输和合理的分配，在电力系统中占很重要的地位，其都是由电力变压器来完成的，因此变电所在供电系统中的作用是不言而语的。
变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用[2]。
因此，变电所的作用显得尤为重要。
首先要满足的就是变电所的设计规范。
安全可靠地发、供电是对电力系统运行的首要要求[10]。
（1）变电所的设计要认真执行国家的有关技术经济政策，符合安全可靠、技术先进和经济合理的要求。
（2）变电所的设计应根据工程的5~10年发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。
（3）变电缩的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理的确定设计方案。
（4）变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。
其次，变电所所址的选择，应根据要求，综合考虑确定[1]。
2 设计变电站着手方面2.1 电气主接线方案的选定电气主接线是整个变电所电气部分的主干。
变电所电气主接线指的是变电所中汇集、分配电能的电路，通常称为变电所一次接线，是由变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、避雷器等电气设备按一定顺序连接而成的。
电力工程设计手册一次部分
电力工程设计手册一次部分
电力工程设计手册的一次部分是指低压、中压和高压电气设备及系统的设计，主要包括以下内容：
1. 低压电气系统设计：低压电气系统通常是指额定电压在1000V 以下的电气系统。
其设计包括用电负载计算、电缆敷设设计、保护措施和接地方案设计等。
2. 中压电气系统设计：中压电气系统通常是指额定电压在1000V 至35kV之间的电气系统。
中压电气系统的设计包括变电站布置设计、开关柜选型、电缆配线设计、接地设计以及保护措施设计等。
3. 高压输电系统设计：高压输电系统通常是指额定电压在110kV 及以上的电气系统。
其设计包括线路选线、杆塔布置、导线悬挂设计、绝缘串设计以及接地设计等。
4. 发电机组设计：发电机组设计包括发电机选型、容量计算、调速装置设计、并网控制装置设计、冷却系统设计等。
5. 变电站设计：变电站设计包括变电站布置设计、变压器选型、开关柜选型、保护措施设计、接地设计等。
以上是电力工程设计手册一次部分的主要内容，该部分的设计对于电力系统的正常运行和稳定供电非常重要。
特高压直流输电工程一次系统设计
特点和作用：直流PLC及RI滤波器
01
换流阀在开通过程中会产生高频干扰，为了限制直流系统的无线电干扰（0.5MHz－20MHz）以及对电力载波和通信明线的干扰（30kHz－500kHz），在换流站内装设了PLC和RI滤波器。
02
特点和作用：测量装置
中性线直流电流的测量采用零磁通电流测量装置。 处于高电位的电流测量采用光电式电流互感器： 直流极线电流测量，采用分流器或分流器＋罗可夫斯基线圈的结构。 直流滤波器高压端电流测量，采用罗可夫斯基线圈或CT。 直流滤波器不平衡电流测量，采用分流器。 交流滤波器高压端电流测量，采用CT。 交流滤波器不平衡电流测量，采用分流器。
继电器小室: 交流保护/ 交流场滤波器场测控及保护/
控制室: 直流极控阀控系统/ SCADA系统/ 空调/消防/站用电/ 阀内水冷系统/
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。 晶闸管阀有空气绝缘和油绝缘两种，空气绝缘占主导地位。空气绝缘阀有风冷、循环油冷和水冷等冷却方式，其中以水冷的效果最好。
背靠背直流联网 其特点是整流和逆变放在一个背靠背换流站内；无直流输电线路；可选择低的直流电压和较小的平波电抗值；可省去直流滤波器，从而降低了换流站的造价。另外，它还可以比远距离直流输电更为方便地调节换流站的无功功率，来改善被联电网的电压稳定性。对于电力系统之间的弱联系，采用背靠背联网更为有利。
远距离大容量直流输电同时又具有联网性质
在技术上采用两种输电方式均能实现，但采用直流输电比交流输电的技术经济性好。对于这种情况则需要对工程的输电方案进行比较和论证，最后根据比较的结果选择术经济性能优越的方案。
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(2)晶闸管阀换流时期
1970年瑞典首先在哥特兰岛直流工程上扩建了直流电 压为50kv，功率为10MW，采用晶闸管换流阀的试验工程。
1972年世界上第一个采用晶闸管换流的伊尔河背靠 背直流工程在加拿大投入运行。由于晶闸管换流阀比汞 弧阀有明显的优点，此后新建的直流工程均采用晶闸管 换流阀。与此同时，原来采用汞弧阀的直流工程也逐步 被晶闸管阀所替代。
4)现有交流输电线路的增容改造
一些地区高压架空线路走廊的选择越来越困难。直流输电的输电密 度比交流输电高，改建现有交流输电线路为直流输电线路是利用已 有的线路走廊，提高输电能力值得考虑的办法。
5)轻型直流输电(HVDC Light)
轻型直流输电是20世纪90年代开始发展的一种新型直流输电工程。 它采用脉宽调制(PWM)技术，应用绝缘栅双极晶体管(1GBT)组成的 电压源换流器进行换流。由于这种换流器的功能强、体积小，可减 少换流站的设备、简化换流站的结构，从而称之为轻型直流输电。
2. 直流输电的工作原理
主要由换流站（整流站和逆变站）、直流线路、交流 侧和直流侧的电力滤波器、无功补偿装置、换流变压 器、直流电抗器以及保护、控制装置等构成（见图直 流输电系统的基本构成）。 其中换流站是直流输电系统的核心，它完成交流和直 流之间的变换。
2. 直流输电的工作原理
整流器的工作原理
换流器的实质是6个可控的电子开关，在触发脉冲的控 制下轮流将直流侧接到三相交流电源的某两相上，从 而将交流变成直流。
2）换流站基本换流单元
直流输电换流站由基本换流单元组成，基本换流单元是在 换流站内允许独立运行，进行换流的换流系统，主要包括换 流变压器、换流器、相应的交流滤波器和直流滤波器以及控 制保护装置等。
目前工程上所采用的基本换流单类型
1.3.1 直流输电应用
2)远距离大容量直流输电同时又具有联网性质
当电力系统的大型电站需要向其他电网远离电站的负荷中心 送电时，可以利用直流输电在远距离输电和联网方面的优点， 选择这种类型的输电方式。中国三峡电站向华东和广东送电， 均属于这种类型，它既解决了三峡向华东和广东的送电问题， 又实现了华中与华东和华中与华南电网的联网问题，在全国 联网中起了重要的作用。
目前直流输电的应用主要在以下几个方面。
(1)远距离大容量输电直流输电线路的造价和运行费用均交 流输电低，而换流站的造价和运行用均比交流变电所的高。
(2)电力系统联网
(a)直流联网为非同步联网，这与采用交流的同步联网有本质的不 同。非同步联网的被联电网可用各自的频率非同步独立运行，可保 持各个电网自己的电能质量（如频率、电压）而不受联网的影响。 采用交流的同步联网，必须在同一频率下同步运行。
直流输电的应用场合可分为以下两大类型。
1)采用交流输电在技术上有困难或不可能，而只能采用直流输电的场合， 如不同频率(如50Hz、60Hz)电网之间的联网或向不同频率的电网送电；因 稳定问题采用交流输电难以实现；远距离电缆送电，采用交流电缆因电容 电流太大而无法实现等。 2)在技术上采用两种输电方式均能实现，但采用直流输电比交流输电的 技术经济性好。对于这种情况则需要对工程的输电方案进行比较和论证， 最后根据比较的结果选择术经济性能优越的方案。
▪ 滞后角（触发角） ▪ 整流器电压
逆变器工作原理
▪ 换相过程（换相角）和熄弧角 ▪ 逆变器电压
换流器工作原理
单6脉动桥等值电路
交流电压
6脉动桥导通及换相过程
触发延迟角：如果在阀上施加触发脉冲的时刻比自然 换相点C1延迟一个相位角，那么这个相位角就是触发 延迟角。
通过改变触发延迟角，整流侧可以实现对直流电压的 控制。
1954—2000年，世界上已投入运行的直流输电工程有63项， 其中架空线路17项，电缆线路8项，架空线和电缆混合线 路12项，背靠背直流工程26项。
(3)新型半导体换流设备的应用
20世纪90年代以后，新型氧化物半导体器件一绝缘栅双极 晶体管(IGBT)首先在工业驱动装置上得到广泛的应用。
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
(b)被联电网间交换的功率，可以用直流输电的控制系统进行快速、 方便地控制，而受被联电网运行条件的影响，便于经营和管理。采 用交流联网，则联络线上的功率受两电网运行情况的影响而很难进 行控制。
(c)联网后不增加被联电网的短路容量，不需要考虑因 短路容量的增加、断路器因遮断容量不够而需要更换、 以及电缆需要采用限流措施等问题。
3)直流电缆送电
直流电缆没有电容电流，输送容量不受距离的限制，而交 流电缆由于电容电流很大，其输送距离将受到限制。交流 电缆每相的电容电流可用下式表示
ICUn2fC0l
(1—1)
其临界距离可用下式表示
lcr
IP Un 2 πfC0
(km) (1—2)
由上式可知，交流电缆的临界输送距离与其所允许的负荷 电流成正比，而与其额定电压和单位长度的电容成反比， 其额定电压越高，单位长度的电容越大，则临界距离越短。
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。
多端直流输电系统与交流系统有三个或三个以上的连接端口，它有 三个或三个以上的换流站。
(d）可以方便地利用直流输电的快速控制来改善交流 电网的运行性能，减少故障时两电网的相互影响，提 高电网运行的稳定性，降低大电网大面积停电的概率， 提高大电网运行的可靠性。
目前在工程中所采用的直流联网有以下两种类型:
1)背靠背直流联网 其特点是整流和逆变放在一个背靠背换流站内；无直流输 电线路；可选择低的直流电压和较小的平波电抗值；可省 去直流滤波器，从而降低了换流站的造价。另外，它还可 以比远距离直流输电更为方便地调节换流站的无功功率， 来改善被联电网的电压稳定性。对于电力系统之间的弱联 系，采用背靠背联网更为有利。