直流输电技术
探究高压直流输电技术
探究高压直流输电技术高压直流输电技术是一种在近年来得到广泛应用的输电技术，它有着比传统交流输电更多的优势，可以有效解决长距离大功率输电的问题。
本文将从高压直流输电技术的原理、优势及应用领域等方面进行探讨。
一、高压直流输电技术的原理高压直流（HVDC）输电技术是一种通过直流电来实现远距离大容量电能输送的技术。
它的原理基于直流电的特性，即在导体中电流方向不变，大小保持一致，不会出现像交流电那样频繁变化的情况。
在HVDC输电系统中，电能是以高压直流形式通过输电线路传输，通过换流器将交流电转换为直流电进行输送。
在接收端再次通过换流器将直流电转换为交流电供电。
HVDC系统可以实现不同频率和不同电压的电网之间的连接，同时可以减少输电损耗，提高电网稳定性。
1. 高效节能：相比交流输电系统，HVDC系统的输电损耗更小，输电效率更高。
在长距离输电时，HVDC系统可以大大减少能量损耗，实现节能目的。
2. 无电磁感应：HVDC输电系统由于是直流电，没有电磁感应的问题，不会对周围环境和设备产生影响。
3. 载荷均衡：HVDC系统可以实现多级级联，通过升压站和降压站进行电压升降，实现对输电线路的载荷均衡。
4. 占地面积小：HVDC输电线路的占地面积相比交流输电线路小很多，有利于降低用地成本，适合在狭小的地形条件下进行输电。
5. 可靠性高：HVDC系统采用的是点到点的传输方式，不容易造成大面积的输电故障，对电网的稳定性和可靠性有积极的影响。
1. 远距离大容量输电：HVDC系统适用于远距离大容量的电能输送，特别适合于跨国、跨海大容量电力输送。
2. 可再生能源接入：随着可再生能源的不断发展，HVDC系统可以实现可再生能源的接入，解决可再生能源资源与负荷区域之间的远距离输电问题。
3. 区域联网输电：HVDC系统可以实现不同频率和不同电压的电网之间的互联，提高电网的稳定性和可靠性。
4. 交流系统加强：HVDC系统可以作为交流电力系统的“补充器件”，在交流系统容量不足或需要加强输电距离时发挥重要作用。
直流输电技术
一、 直流输电技术的发展
我国直流输电的发展：
云南—广东±800kV直流输电工程，额定容量5000MW,
2010年实现双极投运。
向家坝-上海±800千伏特高压直流输电示范工程起于四川
2）晶闸管的模块化结构和额定值增加；
3）换流器采用12或24脉波运行； 4）采用氧化金属变阻器； 5）换流器控制采用数字和光纤技术。
三、 发展特高压输电技术的必要性
电压等级的划分：
交流：
超高压：330kV、500kV 和 750kV； 特高压：1000kV。
直流：
距离大容量输电，不同频率电网之间的联网、
海底电缆和大城市地下电缆等。
一、 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
世界上共有12项汞弧阀换流的直流工程投入运行，其中最 大的输送容量为1600MW(美国太平洋联络线I期工程)，最高 输电电压为±450kV(纳尔逊河l期工程)，最长输电距离为 1362km(太平洋联络线)。 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。
一、 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。
直流输电技术在长距离传输中的应用
直流输电技术在长距离传输中的应用在当今社会，能源的稳定供应和高效传输对于经济发展和人们的生活至关重要。
随着能源需求的不断增长，长距离输电技术的重要性日益凸显。
其中，直流输电技术凭借其独特的优势，在长距离传输领域发挥着越来越重要的作用。
直流输电技术的原理并不复杂，简单来说，就是将发电厂产生的交流电通过换流站转换为直流电，然后通过直流输电线路进行传输，到达目的地后再通过换流站转换为交流电供用户使用。
相比传统的交流输电技术，直流输电在长距离传输中具有诸多显著的优势。
首先，直流输电线路的输电容量大。
这意味着在相同的输电线路条件下，直流输电能够传输更多的电能。
对于那些能源产地与负荷中心距离较远、能源需求量巨大的地区来说，这一优势尤为关键。
它能够有效地满足大规模能源传输的需求，为经济发展提供强有力的支撑。
其次，直流输电的线路损耗小。
在长距离传输中，线路电阻会导致电能的损耗。
由于直流电的电流方向不变，不存在交流电中的电感和电容效应，因此在传输过程中的能量损耗相对较小。
这不仅提高了能源的传输效率，还降低了输电成本，具有重要的经济意义。
再者，直流输电线路的占地面积小。
直流输电线路的杆塔结构相对简单，线路走廊宽度较窄。
在土地资源日益紧张的今天，这一优势有助于减少输电线路建设对土地的占用，降低工程建设的难度和成本。
另外，直流输电的稳定性和可控性更强。
它能够快速调节输电功率，有效地应对电网中的各种故障和扰动，提高电网的稳定性和可靠性。
这对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
在实际应用中，直流输电技术已经取得了许多显著的成就。
例如，我国的“西电东送”工程中，就广泛采用了直流输电技术。
将西部丰富的能源资源转化为电能，通过直流输电线路源源不断地输送到东部经济发达地区，有力地支撑了东部地区的经济发展。
同时，全球范围内也有许多大型的直流输电项目正在运行或建设，为能源的优化配置和全球能源互联网的发展奠定了基础。
然而，直流输电技术也并非完美无缺。
高压直流输电技术的关键问题分析
高压直流输电技术的关键问题分析在当今能源需求不断增长和能源分布不均衡的情况下，高压直流输电技术作为一种高效、可靠的输电方式，在电力系统中发挥着越来越重要的作用。
高压直流输电技术具有输电容量大、输电距离远、损耗低等优点，能够实现不同区域电网的互联，优化能源资源配置。
然而，在其应用过程中，也面临着一些关键问题需要解决。
一、换流器技术换流器是高压直流输电系统的核心设备，其性能直接影响着输电系统的可靠性和效率。
目前，常用的换流器主要有晶闸管换流器和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）换流器。
晶闸管换流器技术相对成熟，成本较低，但存在换相失败的风险。
换相失败是指在换流器换相过程中，由于某些原因导致换相不能正常进行，从而引起直流电压下降、直流电流增大等问题，严重时可能会导致系统故障。
为了减少换相失败的发生，需要优化换流器的控制策略、提高交流系统的强度等。
IGBT 换流器具有开关速度快、可控性好等优点，但成本较高。
随着技术的不断进步和成本的降低，IGBT 换流器在高压直流输电领域的应用有望逐渐增加。
二、直流输电线路的绝缘问题高压直流输电线路的绝缘要求比交流输电线路更高。
这是因为直流电压下，绝缘子表面的积污更容易导致沿面放电，而且直流电场分布不均匀，容易引起局部放电。
为了解决绝缘问题，需要选用合适的绝缘子材料和结构。
目前，常用的绝缘子有瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子。
复合绝缘子具有重量轻、耐污性能好等优点，但在长期运行中可能会出现老化问题。
此外，还需要对输电线路的电场分布进行优化设计，采用均压措施来减少局部电场集中。
三、直流输电系统的控制与保护高压直流输电系统的控制与保护是确保系统安全稳定运行的关键。
控制策略需要根据系统的运行状态实时调整直流电压、电流等参数，以实现功率的准确传输和系统的稳定运行。
在保护方面，需要快速准确地检测故障并采取相应的保护措施，如闭锁换流器、切除故障线路等。
同时，还需要考虑故障后的系统恢复策略，尽快恢复系统的正常运行。
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。
目前，我国已经建成了多条高压直流输电线路，如长江三峡-上海、青海-河南等，这些线路的建设和运行经验为我国高压直流输电技术的发展提供了宝贵的经验。
未来，高压直流输电技术还将面临一些挑战和机遇。
一方面，随着技术的不断进步，高压直流输电技术的输电效率将进一步提高，输电损耗将进一步降低。
另一方面，随着可再生能源的快速发展，高压直流输电技术将成为可再生能源大规模开发和利用的重要手段。
总之，高压直流输电技术是一种具有广泛应用前景的技术。
它不仅可以实现长距离输电，提高能源利用效率，还可以实现交流与直流的互联，提高电网的稳定性和可靠性。
直流输电课件
随着技术的不断进步，人们开始研究超高压直流输电技术，以进一步提高电力 传输的效率和安全性。
超高压直流输电技术的应用
超高压直流输电技术在跨洲、跨国电力传输以及海上风电并网等领域具有广阔 的应用前景。通过采用先进的绝缘材料、控制技术和设备，超高压直流输电技 术的传输容量、稳定性和经济效益将得到进一步提升。
换流器类型
包括整流器和逆变器，分 别用于将交流电转换为直 流电和将直流电转换为交 流电。
换流器控制
对换流器进行控制，确保 其输出稳定的直流电能。
输电线路
线路类型
线路保护
包括架空线路和地下电缆，根据输电 距离和地形选择合适的线路类型。
对输电线路进行保护，防止其受到自 然灾害和人为破坏的影响。
线路设计
互联。
直流输电的应用场景
大规模风电和太阳能发电基地的并网输送
01
直流输电可以用于大规模可再生能源基地的并网输送，实现清
洁能源的优化配置和利用。
城市和工业园区的供电
02
直流输电可以用于城市和工业园区的供电，提高供电可靠性和
稳定性。
跨区域大电网互联
03
直流输电可以用于实现跨区域大电网互联，提高电网的稳定性
和可靠性。
02
直流输电系统的组成
电源010203电源类型包括化石燃料发电、核能 发电、可再生能源发电等。
电源接入
电源通过换流站接入直流 输电系统，实现电能转换 和传输。
电源控制
对电源进行控制，确保其 输出稳定的直流电能。
换流器
工作原理
换流器通过控制半导体开 关的通断，实现交流电与 直流电之间的转换。
政策和市场环境
政府政策和市场环境对直流输电技术的发展和应用具有重要影响， 需要加强政策支持和市场推广。
直流输电技术
直流输电技术摘要直流输电是指，将发电厂发出的交流电，经整流器变换成直流电输送至受电端，再用逆变器将直流电变换成交流电送到受端交流电网的一种输电方式。
主要应用于远距离大功率输电和非同步交流系统的联网，具有线路投资少、不存在系统稳定问题、调节快速、运行可靠等优点。
直流输电系统主要由换流站（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。
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。
直流输电的发展也受到一些因素的限制。
首先，直流输电的换流站比交流系统的变电所复杂、造价高、运行管理要求高；其次，换流装置（整流和逆变）运行中需要大量的无功补偿，正常运行时可达直流输送功率的40～60％；换流装置在运行中在交流侧和直流侧均会产生谐波，要装设滤波器；直流输电以大地或海水作回路时，会引起沿途金属构件的腐蚀，需要防护措施。
要发展多端直流输电，需研制高压直流断路器。
随着电力电子技术的发展，大功率可控硅制造技术的进步、价格下降、可靠性提高，换流站可用率的提高，直流输电技术的日益成熟，直流输电在电力系统中必然得到更多的应用。
当前，研制高压直流断路器、研究多端直流系统的运行特性和控制、发展多端直流系统、研究交直流并列系统的运行机理和控制，受到广泛的关注。
许多科学技术学科的新发展为直流输电技术的应用开拓着广阔的前景，多种新的发电方式──磁流体发电、电气体发电、燃料电池和太阳能电池等产生的都是直流电，所产生的电能要以直流方式输送，并用逆变器变换送入交流电力系统；极低温电缆和超导电缆也更适宜于直流输电，等等。
今后的电力系统必将是交、直流混合的系统。
关键字直流输电直流输电系统系统结构运行特点目录1.直流输电技术发展 (3)1.1汞弧阀换流时期 (3)1.2 晶闸管阀换流时期 (3)1.3 新型半导体换流设备的应用 (4)2. 轻型直流输电 (4)2.1直流输电的特点 (4)2.2轻型直流输电和普通直流输电的区别 (5)3. 直流输电系统 (5)3.1两端直流输电系统 (5)3.1.1 单极系统 (6)3.1.2 双极系统 (7)3.1.3 背靠背直流系统 (9)3.2多端直流输电系统 (9)4. 直流输电的换流技术 (10)4.1换流站的基本换流单元 (10)4.1.1 6脉动换流单元 (11)4.1.2 12脉动换流单元 (11)4.2直流输电换流技术的新发展 (12)4.2.1 传统直流输电的缺陷 (12)4.2.2 传统直流输电的新发展 (12)4.3基于电压源换流器的新型高压直流输电系统 (13)4.3.1 基于电压源换流器的新型直流输电的实现 (13)4.3.2 新型直流输电的控制方法 (14)4.3.3 新型直流输电的技术特点 (14)5. 直流输电的应用和发展 (14)5.1直流输电的应用 (14)5.2直流输电的发展 (15)1.直流输电技术发展电力技术的发展是从直流电开始的，早期的直流输电是不需要经过换流的直流输电，即发电、输电和用电均为直流电。
电力系统中直流输电技术的应用及其经济效益分析
电力系统中直流输电技术的应用及其经济效益分析随着时代的发展和科技进步，电力系统的建设和改造也在不断地加强。
而直流输电技术作为一项先进的输电技术，在电力系统中的应用也越来越广泛。
本文将探讨直流输电技术在电力系统中的应用以及其带来的经济效益。
一、直流输电技术的基本原理1.1 直流输电技术的定义直流输电技术，顾名思义，就是指将电能通过直流电路输送到相应的终端，无需经过交流变电站或其他交流设备进行转换，从而提高系统的能效和稳定性。
1.2 直流输电技术的优势与交流输电技术相比，直流输电技术有着更为显著的优势。
具体表现在以下几个方面：（1）高效节能。
直流输电的能效比交流输电更高，可以节省输电过程中的能量损失。
（2）传输距离远。
相比较交流输电，直流输电在传输距离上具有更大的优势。
因此，在远程输电时，直流输电技术的优势更加明显。
（3）支持大容量输电。
直流输电技术可以实现高电压、大容量的输电，适用于大型电力系统的建设。
（4）更高的安全性和可靠性。
由于直流输电不需要经过变频器等设备，所以整个过程中的电量稳定性更高，导线损耗少，从而提高了系统的安全性和可靠性。
二、直流输电技术在电力系统中的应用2.1 直流输电技术在远程输电中的应用作为直流输电技术最为显著的特点，远程输电是直流输电技术在电力系统中的主要应用之一。
在远距离输电时，交流电就会经过多次的变频处理，导致能量损失和电量不稳定。
而直流输电则直接将电能输送到目的地，这种方式更加高效和稳定。
例如，我国“西电东送”工程，便是利用直流输电技术进行远距离输电的典型案例。
2.2 直流输电技术在海洋风电场的应用近年来，随着全球注重环保和可持续发展的意识不断加强，海洋风电的兴起日益强劲。
而海洋风电产生的电能需要通过输电线路输送回岸上电力系统进行利用。
由于海洋环境的特殊性，交流输电的建设难度较大。
而直流输电技术则可以克服这一难题，为海洋风电的开发提供了可靠的输电方式。
2.3 直流输电技术在特殊工况下的应用除了远距离输电和海洋风电场，直流输电技术还可以在一些特殊工况下进行应用。
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直流输电技术1 绪论1.1 课题来源及研究的目的和意义随着电力需求的不断增大和电力电子技术的发展，其固有的一些缺点也逐渐显现出来例如交流远距离的稳定性及安全问题等。
而直流输电在某些领域具有交流输电不可比拟的优势，例如远距离输电大系统非同步互联等。
因此直流输电作为输电系统的重要组成部分。
已经在快速的发展之中。
输电技术是指采用全控制型功率半导体器件的电压源换流器的直流输电技术。
上个世纪90年代以来采用VSC的新型直流输电技术得到了迅速发展，已有实际两端系统投入商业运行。
电网面临空前发展的局面.由于直流输电具有送电距离远、送电容量大、控制灵活等特点，因此在运、在建及规划建设中的直流输电工程已经和即将在西电东送、南北互供中承担主要送电任务，在未来全国联网中发挥重要作用。
做好直流输电的研究、规划和建设是今后一段时间我国电网发展的重要任务。
而且新型电力电子元器件、电压型换流器、工作更可靠的接线方式及有源滤波器和新型直流电缆等的应用 ,使得高压直流输电技术除了在传统的远距离输电和大电网联网中进一步扩大了应用份额以外 ,在实现电力市场化运行、加强环保和充分利用可再生能源、解决城市供电需求等方面必将发挥更大的作用。
1.2 国内外在该方向的研究现状及分析我国电网随着国民经济和电力工业的高速发展，正面临着空前的发展局面。
到2003年底，全国发电装机容量达3.84亿kW、发电量达1.91亿kWh。
发电总装机容量和年发电量仅次于美国，均列世界第二位。
我国电网结构除台湾外已经形成东北、华北、西北、华东（含福建）、华中（含川渝）和南方等6个跨省区电网和山东、海南、新疆、西藏4个独立省网。
今年3月31日中国南方电网公司宣布，世界第一个±800KV直流输电工程──云南─广东特高压直流输电工程(简称“云广工程”)，在孤岛运行调试500万KV试验取得成功。
这是世界首次开展±800KV电压等级孤岛运行满负荷试验，标志着中国电力工业技术与管理达到新的水平。
孤岛运行方式是在直流系统的送端与若干电厂形成相对独立的“孤岛”系统，即与大电网采用交流系统不联网、直接通过直流系统将电力送往受端的方式。
采用孤岛运行方式能有效减少直流系统故障对主网的影响，提高电网的安全稳定水平。
此次云广直流孤岛运行的成功是南方电网公司开展了近2年多的现场调试取得的结果，直流功率从100万KV至500KV共进行了6个阶段试验，虽然调试验证了孤岛运行的技术特征和可能存在的问题，但完善了相应的技术措施。
因此随着电力电子技术的发展，大功率可控硅制造技术的进步、价格下降、可靠性提高，换流站可用率的提高，直流输电技术的日益成熟，直流输电在电力系统中必然得到更多的应用。
而高压直流（HVDC）技术，自50年代兴起后，已经经历了40多年的发展，成为一项目趋成熟的技术。
至1995年，世界上已N成功投运的HVDC 工程已达62项，预计2002年，世界还将有约20项HVDC工程投入运行。
80年代初，随着可控硅技术以及世界电网技术发展，HVDC技术得到一个阶跃性的发展。
其一由于联网的要求，背靠背工程有14项，约占新工程的一半。
其二，建成了目前世界上最长的直流线路，1700km的扎伊尔英加一沙巴工程以及电压等级最高（±600kv）、输送量最大（3150w）的巴西伊太善工程。
90年代，世界第一个复杂的三端HVDC工程（魁北克-新英格兰工程）完成，并建成了世界上最长的海缆（250km）HVDC工程（瑞典-德国的BALTIC工程）。
亚洲地区的HVDC技术的开始兴起，菲律宾、南韩、马来西亚、泰国、印度、日本和中国都相继开始HVDC工程的建设和研究，已建和计划中的工程约有15项。
随着电网技术和电子技术的发展，HVDC技术将会继续深化其可控性强的特点，同时克服其对电网带来一些不利因素（如谐波）及投流站造价较高的弱点，加强其电网发展中的作用。
1.3 主要研究内容、研究方法及思路（1）提高额定电压等级和额定输送容量。
目前，高压输电工程的电压等级除伊泰普工程外，多为±500 kV，对于送电1000 km左右，送电容量不超过300万kW的直流工程来说这个电压等级基本合适。
但当送电容量超过300万kW，送电距离接近或超过1500 km时，则有必要将电压等级提高到±600 kV或以上，输送容量提高到400万kW左右，以充分利用线路走廊资源，减少输电回路数，降低输电损耗。
（2）提高直流输电的可靠性和可用率。
直流输电工程在投运初期往往可靠性偏低、单极故障率偏高，甚至会出现双极故障，往往需要经过1～2年才能稳定到保证指标。
像广东电网中有七八回直流输电馈入，即使按设计故障率指标计算，单极故障每年每极为5次，一年就将有70～80次单极故障，甚至更多，这将给电网带来太频繁的冲击，因此必须有力的提高直流输电的可靠性和可用率。
（3）要进一步优化控制，减少换相失败概率，提高换相失败后的恢复速度。
优化控制方式和控制策略可提高直流系统的稳态和动态性能，更好地发挥直流的调制作用；能对与其连接的交流电网提供有效的阻尼和支援，提高联合系统的稳定水平。
（4）要减少直流系统对交流系统的影响，极大地减少交流谐波的注入；严格限制直流系统配制的无功在各种工况下对交流系统的不利影响。
（5）要认真研究交直流并联运行系统的问题。
现在，南方电网是我国第一个交直流并联运行的电网，已经积累一些运行经验。
随着直流输电项目的增多，在我国将会形成新的交直流并联运行系统，而且交直流并联运行系统的结构将会更加复杂。
因此，我们必须认真研究这种电网结构的安全稳定运行方案，以提高交直流并联系统的运行水平。
（6）要认真研究同起点多回直流送出和同落点多回直流馈入的问题。
同落点多回直流馈入的情况已在南方电网的广东电网中出现。
同起点多回直流送出将在向家坝、溪落渡电站送出中出现。
对这种直流输电送出和馈入的研究有很强的针对性，要在工程建设阶段将有关问题解决好，为今后电网的安全稳定运行打下基础。
（7）由于直流输电线路较长，故障率较高。
因此，发展精确可靠的故障测距技术，对于保障电力系统的安全运行、提高系统的可靠性和经济性具有重要意义。
做好直流输出电的研究、规划和建设是今后一段时间我国电网发展的重要内容。
（8）要认真研究柔性直流输电运行系统的问题。
现在，随着海上风电、太阳能等可再生清洁能源的开发及无源负荷的供电需求，柔性直流输电以其灵活、经济、环保等诸多优点得到了越来越广泛的应用，因此，我们必须认真研究这种电网结构的安全稳定运行方案，以提高交系统的运行水平（9）高压直流输电工程在运行过程中，任何形式的换流器在换流的同时都会在直流侧产生谐波。
谐波电流会造成直流侧所有设备的附加发热，同时也会对直流线路和接地极线路走廊附近的电话线路(明线)产生干扰。
所以要了解谐波的危害并研究能保证直流滤波器在正常运行、故障期间及故障后的安全的问题。
(10)提高对高压直流输电在我国电网发展中的作用认知。
因为我国幅员辽阔, 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: 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。
1.4 本章小结本章介绍了课题的研究的来源和意思，分析当前国内外高压直流输电的实际状况和应用范畴，针对高压直流输电的特点内容和基本研究方法展开了讨论和研究，为本论文做出了开门见山的作用，展开论文的内容。
2 高压直流输电2.1 高压直流输电的概述直流输电指以直流电流传输电能，直流输电系统主要由换流站(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。
其中换流器是直流输电系统的核心，它完成交流和直流之间的变换，即AC～DC ─ DC～AC。
2.2 HVDC 技术的发展2.1.1 大容量和直接触发式晶闸管的应用直流输电的关键设备换流器最初使用水银汞弧阀,在20世纪70年代开始就逐步被晶闸管所替代。
早期的晶闸管是用空气冷却, 80年代后采用水冷却,大大减少了控制阀的几何尺寸,使换流器的结构更为紧凑。
随着电力电子技术的发展,晶闸管承受电压和电流的能力不断增强,控制阀中使用的晶闸管数量不断减少。
1985 年英法直流联网工程中, 2 个 56 mm 直径的晶闸管并联后电流为1850 A,要用125个晶闸管串联才能够承受额定电压,每极500 MW 用了3000个组件。
而在1997年印度的 Chandrapur 直流背靠背互联工程中,用单个100mm晶闸管额定电流就达 2450 A, 反向承受电压6 kV,最大持续电流4000 A。
54个晶闸管串联成一个阀, 每极 500 MW 仅用了648个组件,比12年前减少了近75% 。
但这并不是目前晶闸管制造的极限水平。
现在150 mm 晶闸管反向承受电压已超过8 kV, 可以预期, 控制阀中串并联晶闸管的数量将会进一步减少,使换流器成本进一步降低晶闸管技术的另一个突出发展是出现了直接触发晶闸管。
普通晶闸管需较大的触发功率,在门极设有触发脉冲放大和保护、监测的电子单元,并需要有抽取能量的电路。
光脉冲控制发生器处于地电位,由光纤与处于高电位的晶闸管绝缘。
由于这个电子单元处于高电位,运行维护都极为不便( 见图 1 所示)。
在采用了直接触发晶闸管后,脉冲信号可用光信号通过光纤直接触发晶闸管。
这种晶闸管的触发放大、保护监测等已与主管合为一体,取消了门极的外加电子单元,大大简化了控制阀电路。
具有这种自保护功能的直接触发晶闸管已实用化,试验装置正在运行中。
2.1.2 串联电容器换相技术传统的 HVDC 换流器在工作时要从交流电网吸收大量的无功功率约占直流输送功率的40% ～60% ,因此需要大量无功补偿设备,同时要求受端交流系统有足够的容量,否则易产生换相失败。
为了克服这些问题,正在研究一些新的电路接线方式,其中之一就是串联电容器换相电路(见图 2)。
在换流变压器和换流器之间接入一个固定电容器,研究表明 ,这种串联电容器换相电路能进一步提高换流器的转换效率,减少换流器的无功消耗,有效减少因受端交流系统扰动引起换相失败的可能性,提高 HVDC 运行的稳定性。
如果与有源滤波器相结合,甚至可以取消大型并联补偿装置。
这是串联电容器换相技术的最大应用潜力之一。
2.1.3 电压源换流器传统的换流器中晶闸管触发后,只能在电流过零点才能自然关闭,而且二端交流系统必须是有源的,这使 HVDC 的控制和应用受到了一定的限制。