高压直流输电技术的应用
高压直流输电技术的优势及应用

高压直流输电技术的优势及应用随着人们对于环保意识的不断提高,对于新能源的需求量在逐年增加,尤其是近年来清洁能源技术的发展,使得太阳能、风能等清洁新能源的利用率不断提高。
而这些新能源往往分布在较远的地区或是不稳定的地区,因此如何有效地从发电站将电力输送至用电端成为了可持续发展的重要问题。
高压直流输电技术,作为一种高效、稳定、经济的输电方式迅速崭露头角。
一、高压直流输电技术的优势高压直流输电技术由于具有很多的优势,在很多领域中得到了广泛的应用。
其一、能够实现远距离输电高压直流输电技术作为一种新型的输电技术,能够在海底或山脉等异地或复杂地形条件下实现长距离输电,比起高压交流输电技术,可以减少能量损失,提高能源的利用效率。
其二、能够提高输电质量高压直流输电技术在输电过程中有效降低了电压波动的程度,减少了电力系统的谐波污染,同时减少了系统故障的发生概率,提高了电力系统的可靠性和稳定性。
其三、能够提高电网的稳定性高压直流输电技术在基建的同时,可以通过多节点控制、智能化及半合流等技术手段来完成电网调节工作,使得电网稳定性更加优越,减少了电网崩溃等各种故障之发生的概率。
二、高压直流输电技术的应用1.新能源输电能源的转型是现代社会发展的重要方向,新能源作为未来发展的关键能源之一,其的输电交通事关到各个用电端。
高压直流输电技术能够将在海上安装太阳能光伏等新能源设备上产生的功率,输送到岸上的用电端,可以实现远距离的输电,同时,电力也可以输出到附近的农业和工业地区,使得新能源可以更好的应用起来。
2.直流城市供电随着城市规模的不断扩大,城市配电系统的负载需求快速增长,而高压直流输电技术的优势在于其能够实现节约大型变电站的建设,减少空气污染,实现城市用电端的快速供电需求,同时,也能够有效减少电力系统的能量损失,提高能源利用效率。
3.高速列车供电高速列车的动力供应需要大量的能量,而高压直流输电技术则可以大规模地运输电力,并能够满足高速列车峰值时段的用电需求。
高压直流输电在电力系统中的应用研究

高压直流输电在电力系统中的应用研究引言:电力系统的安全稳定运行对于现代社会的发展至关重要。
随着能源需求的不断增长和传统交流输电系统的局限性逐渐显现,高压直流输电(HVDC)技术逐渐受到重视和应用。
本文将对高压直流输电在电力系统中的应用进行研究,探讨其优势、挑战和未来发展方向。
一、高压直流输电技术的优势1. 高效率和低损耗:相比传统的交流输电技术,高压直流输电减少了输电线路的电阻损耗和反应性功耗,能够实现更高的输电效率。
2. 远距离传输:高压直流输电系统能够有效地将电能从远距离输送到负载中心,而无需设置中继站。
3. 提高电网稳定性:高压直流输电系统具有自动补偿和控制功能,可以有效地抑制电网中的短路故障,提高电网的稳定性。
4. 潜在的环境优势:高压直流输电系统减少了交流输电线路对环境的影响,如电磁辐射和电磁干扰。
二、高压直流输电技术的应用1. 跨国互连输电:高压直流输电技术能够在不同国家之间实现电力互联,实现能源资源的共享和跨国电力交易。
2. 远海岛屿供电:对于离岛或远离陆地的地区,高压直流输电是一种有效的供电方式。
其能够迅速、高效地将电能输送到岛屿上,满足岛屿居民和工业的需求。
3. 储能系统的连接:高压直流输电将储能系统与电力系统连接起来,实现对储能系统的有效管理和利用,提高电力系统的可靠性和可调度性。
4. 大规模可再生能源输电:随着可再生能源的快速发展,高压直流输电技术能够将产生的可再生能源输送到电力系统中,减少能源浪费,并实现可再生能源的扩大应用。
三、高压直流输电技术面临的挑战1. 设备成本较高:相较于传统的交流输电技术,高压直流输电技术的设备成本相对较高,限制了其在一些地区的应用。
2. 输电线路控制和保护:高压直流输电系统的控制和保护较为复杂,需要严密的监测和快速响应,确保系统的安全运行。
3. 与现有交流输电系统的兼容性:高压直流输电技术需要与现有的交流输电系统进行兼容,在转换和接口方面存在技术难题。
高压直流输电技术在电力系统中的应用研究

高压直流输电技术在电力系统中的应用研究随着经济的快速发展和人们对电力需求的不断增加,电力系统的可靠性、安全性和经济性等方面面临着越来越大的挑战。
高压直流输电技术作为一种先进的电力传输方式,正在逐渐被广泛应用于电力系统中。
本文将对高压直流输电技术在电力系统中的应用进行研究。
首先,高压直流输电技术具有较低的输电损耗和更远的传输距离。
相较于传统的交流输电方式,高压直流输电技术能够通过转换站将交流电转换为直流电输送,减少电流的损耗和线路的电阻,从而大幅降低功率损耗。
此外,高压直流可实现远距离的电力传输,克服了交流输电在长距离传输时的电压损失问题,提高了传输效率和可靠性。
其次,高压直流输电技术在电力系统中更容易实现跨国传输和长距离传输。
由于高压直流输电可以通过转换站将交流电转换为直流电,因此可以轻松实现不同国家、地区之间的电力交互传输。
对于全球能源互联网建设来说,高压直流输电技术提供了一种便捷的电力传输方式。
另外,高压直流输电技术在可再生能源的接入中具有重要意义。
随着可再生能源的不断发展和利用,如风能、太阳能等新兴能源的规模逐渐扩大,其与传统交流输电的接入存在一些技术难题,如电网稳定性、电压调节等问题。
而高压直流输电技术能够更好地应对这些问题,通过增加换流站和智能调节系统,实现可再生能源的平稳接入和密集利用,助力电力系统的可持续发展和绿色能源的利用。
此外,高压直流输电技术也在紧急情况下发挥了重要作用。
在天灾或人祸等情况下,传统的交流输电线路可能会发生中断或损坏。
而高压直流输电技术可以通过转换站和直流线路快速建立起电力传输通道,以保障紧急救援和电力供应的持续性,提高电力系统的可靠性和抗灾能力。
然而,高压直流输电技术在应用中也面临一些挑战和问题。
首先,高压直流输电设备和技术的成本相对较高,投资和维护成本较大。
其次,对于大规模或复杂的系统,高压直流输电系统的设计、调试和运维过程相对复杂,技术要求高。
再者,高压直流输电技术在输变电设备、线路材料和环境影响等方面还需要进一步研究和改进。
高压直流输电技术的发展与应用

高压直流输电技术的发展与应用随着工业化的快速发展和日益增长的能源需求,输电技术的研究和应用成为了关键的问题。
高压直流输电技术作为一种高效、稳定和可靠的输电方式,逐渐受到了人们的关注和重视。
本文将就高压直流输电技术的发展历程以及当前的应用情况进行探讨。
一、高压直流输电技术的发展历程高压直流输电技术最早可追溯到19世纪末,当时用直流电由康奇对Nikola Tesla的交流电进行了吹嘘。
然而,直流输电在输送电能的时候存在许多问题,比如电压损耗大、输电距离有限等,导致直流输电的实际应用受到了很大的限制。
直到20世纪60年代,随着功率电子技术的快速发展,高压直流输电技术迎来了显著的突破。
在功率电子技术的支持下,直流输电的可行性得到了大幅提升。
特别是随着特高压直流输电技术的引入,实现了远距离大容量的输电,为能源的长距离传输提供了可行的解决方案。
二、高压直流输电技术的优势与传统的交流输电方式相比,高压直流输电技术具有很多明显的优势。
首先,直流电的传输损耗较小,能够实现远距离的传输。
其次,高压直流输电能够提供更稳定、可靠的电力供应,降低了电力系统的故障风险。
此外,直流输电还能够有效地减少电力系统的谐波和干扰,提高了输电效率和质量。
高压直流输电技术还具有更好的环境适应性。
由于直流输电线路不需要频繁的绝缘开关操作,减少了对环境的影响。
此外,导线材料的使用也相对较少,减少了资源的消耗。
都了很大的贡献。
三、高压直流输电技术的应用高压直流输电技术目前已经在世界各地得到了广泛应用。
特别是在远距离、大容量的电力传输领域,高压直流输电技术展现出了独特的优势。
在中国,特高压直流输电已经成为了重点推进的项目。
例如“西部大开发”项目,通过特高压直流输电技术将西部地区丰富的能源资源输送到东部地区,实现了能源的均衡布局。
同时,随着技术的不断进步,高压直流输电的应用范围也逐渐扩大,涉及到交通、航天、通信等领域。
四、高压直流输电技术的面临的挑战尽管高压直流输电技术具有很多优势,但是也面临着一些挑战。
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。
高压直流输电技术在电力系统中的应用

高压直流输电技术在电力系统中的应用一、引言电力是现代社会中不可或缺的能源之一,其发电、输电、配电等环节的安全、高效、可靠都至关重要。
在整个电力系统中,输电环节是其中最为重要的环节之一,不仅涉及设备、系统的安全,也直接与国家的经济发展和社会稳定息息相关。
而当前,随着城市化进程、电气化普及,以及新型设备的不断涌现,环境与能源等问题已经成为我们面临的最大挑战之一。
因此,在这个趋势下,高压直流输电技术(简称HVDC)应运而生,不仅体现了能源可持续性发展的要求,也更多地成为了电力系统中的重要组成部分。
二、高压直流输电技术的发展历程1. HVDC的标志性事件二十世纪五十年代,HVDC技术被首次用于瑞典之间的一次跨国接口,而后在八十年代以后,HVDC的研究和应用日益成熟,被不断引入到电力系统中。
为了更好地说明HVDC技术的发展历程,这里,我们将HVDC的发展历史划分为“四个时期”。
1. 第一阶段:1900年~1950年这一时期主要以直流输电的基础理论的研究为主,早期的电力系统使用220V、380V等低压交流电,随着电气化的发展,电网的规模不断扩大,输电线路的损耗和交流电容问题愈发明显.2. 第二阶段:1950年~1965年HVDC技术的诞生和发展始于这一时期,人们开始采用半控型晶闸管,而后HVDC技术逐渐用于跨越海峡的直流电缆输电,随之,HVDC技术的应用场景也逐渐拓宽。
3. 第三阶段:1965年~1990年在这一时期,人们不断完善和提高了HVDC技术的稳定性、传输效率和负载能力,将其用于大规模的交流网络,推动了HVDC 技术的广泛应用。
4. 第四阶段:1990年~现在在这一时期,HVDC技术得到了更加全面和系统的发展,不仅在技术推广、特种用途方面有了广泛和深入的研究,也逐渐形成了应用范围广泛的HVDC系统 IPM(集成功率模块)技术,以及基于仿真模型的HVDC模拟分析和实验技术等。
2. HVDC技术的优势从HVDC技术的性质来看,其主要优势有以下三个方面:1. 传输效率更高HVDC不同于传统的交流输电,其输电线路加上高压直流线路后,能有效减少线路电阻及电感等的近似等效电路参数,从而大幅降低了能耗,在大跨越、高山、河流等难以使用高压交流输电的场合,HVDC技术不仅能够更好地满足输电需求,也能够有效保证输电所需要的效率。
高压直流输电技术应用及其优化

高压直流输电技术应用及其优化随着电力需求不断增长,传统交流输电方式面临着越来越大的挑战。
在这种情况下,高压直流输电技术应运而生,被广泛应用于电力输送中。
本文将探讨高压直流输电技术的应用及其优化。
一、高压直流输电技术的优势相比于交流输电,高压直流输电具有以下几个显著的优势。
首先,高压直流输电可以实现长距离输电,损耗较小。
在交流输电中,电流会因为导线电阻而产生较大的损耗,而高压直流输电则能够通过提高电压来降低电流,减少能量损耗。
其次,高压直流输电可以提高输电线路的受载能力。
由于电流较小,输电线路承受的负荷也较小,因此可以减少线路的损耗。
另外,高压直流输电还具有更好的稳定性和可控性。
相比于交流输电,高压直流输电可以通过改变极性来实现快速的电压调节,提高系统的调节性能。
二、高压直流输电技术在实际应用中的挑战尽管高压直流输电技术具有众多优势,但在实际应用中仍然面临着一些挑战。
首先,高压直流输电需要大量的设备和技术支持。
相比于传统的交流输电系统,高压直流输电系统需要更多的换流设备和控制装置,同时对于逆变器和换流器的质量要求也更高。
其次,高压直流输电需要通过特殊的电缆进行输电,这需要对电缆进行加强以承受高压的压力。
同时,由于电缆的成本较高,因此在一些发展中国家和偏远地区,高压直流输电的应用受到了一定的限制。
另外,高压直流输电系统的运维和维修成本也较高。
由于系统需要大量的控制和监测设备,因此需要投入大量的人力和物力进行运维和维修工作,增加了系统的运营成本。
三、高压直流输电技术的优化为了更好地应对高压直流输电技术面临的挑战,需要进行相应的技术优化。
首先,需要继续加大对高压直流输电技术的研究和发展力度,不断提高系统的性能。
这包括提高控制装置和监测装置的稳定性和可靠性,降低设备的功耗和温升,提高系统的运行效率。
其次,需要进一步降低高压直流输电系统的成本。
这可以通过提高逆变器和换流器的生产工艺,提高设备的可靠性和稳定性,减少设备的维修和更换频率。
高压直流输电技术在电气工程中的应用

高压直流输电技术在电气工程中的应用近年来,随着电力需求的不断增长,电网建设也在持续发展。
而在电力输送领域,高压直流输电技术日益成为一种重要的选择。
高压直流输电技术以其在长距离输电、大容量输电和海底输电等方面的优势,逐渐在电气工程中得到广泛应用。
高压直流输电技术相对于传统的交流输电技术,在长距离输电方面具有明显的优势。
由于交流输电存在输电损耗较大的问题,长距离输电时需要增加输电线路的直径以减小损耗。
而高压直流输电则可以通过升高输电电压,以较小的传输损耗保证电能的输送。
此外,高压直流输电技术还可以有效克服电网负荷均衡问题,提高电网稳定性。
在大容量输电方面,高压直流输电技术也表现出强大的优势。
对于大型电站或大规模新能源发电项目,如风电场或太阳能电站,高压直流输电能够更好地满足其对电力输送的需求。
在大规模风电场建设的情况下,高压直流输电技术可以更好地解决电能的长距离输送问题,提高输电效率。
此外,高压直流输电技术在海底输电中也具备显著的优势。
由于海底环境条件的特殊性,传统的交流输电技术往往面临较大的挑战。
而高压直流输电技术不受输电距离的限制,可以有效地解决海底输电的问题。
目前,世界上许多海上风力发电场都采用高压直流输电技术进行电力输送,以实现海上风电资源的开发和利用。
值得一提的是,高压直流输电技术的应用还涉及到电力系统的稳定性和可靠性。
近年来,随着电力系统规模的不断扩大,电力系统的稳定性和可靠性愈发重要。
高压直流输电技术通过改善电网的稳定性和可靠性,提高电网自愈能力和扩容能力,进一步推动了电力系统的发展。
不过,高压直流输电技术也存在一些挑战和问题。
首先是技术难题。
高压直流输电技术对于输电线路和设备的要求较高,涉及到输电线路的电气设计、工程施工以及维护等方面的技术问题。
其次是成本问题。
由于高压直流输电技术投资较大,对输电线路的电气设计、设备的制造和安装等都需要大量的资金投入。
此外,环境风险问题也需要引起足够的重视。
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高压直流输电技术的应用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。
1.2国内外技术现状及发展趋势高压直流输电技术兴起自20世纪50年代,经过半个世纪的发展,已经成为成熟的输电技术。
世界上已成功投运高压直流工程60多项,其中,50年代有2项、60年代有5项、70年代有15项、80年代有30项、90年代有10项。
迈入21世纪,我国先后投运了天生桥——广州(简称天广)直流输电工程和三峡——常州(简称三常)直流输电工程。
高压直流输电技术起步在20世纪50年代,而突破性的发展却在80年代。
随着晶闸管技术的发展和现代电网发展的需要,80年代,全世界共建成了30项直流输电工程,直流输电在电网中发挥了重要作用。
在这期间,建设了背靠背工程14项;建设了输送距离长达1 700 km的扎伊尔英加——沙巴工程;建成了电压等级为±600 kV 的巴西伊泰普水电站送出工程。
直流输电的控制保护技术得到进一步的发展和完善。
迈入90年代以后,随着电力电子技术、计算机技术和控制理论的迅速发展,使得高压直流输电技术日益完善,可靠性得到提高。
我国直流输电技术同样是在80年代得到发展,建成了我国自行研制的舟山直流输电工程(±100 kV,100 MW,55 km)和代表当时世界先进水平的葛洲坝——上海(简称葛上)±500 kV直流输电工程。
90年代,开始建设天广直流输电工程和三常直流输电工程,天广直流工程于2000年12月单极投产,2001年6月双极投产;三常直流输电工程于2003年5月投入运行。
2001年开工建设三峡——广东(简称三广)直流输电工程和贵州——广东(简称贵广)直流输电工程,三广直流工程于2004年6月正式投产;贵广直流工程于2004年9月双极投产。
自50 年代兴起后,已经历了40 多年的发展, 成为一项日趋成熟的技术。
至1995 年, 世界上已n 成功投运的HVDC 工程已达62 项,预计至2002 年, 世界还将有约20 项HVDC 工程投入运行。
80 年代, 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,约占新建工程的一半; 其二, 建成了目前世界上最长的直流线路.1700KM 的扎伊尔英加—沙巴工程以及电压等级最高( 士600KV) 、输送容量最大(3150MW) 的巴西伊太普工程。
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 技术开始兴起。
菲律宾、南韩、马束西亚、泰围、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。
随着电网技术和电力电子技术的发展,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的一些不利因素( 如谐波) 及投流站造价较高的弱点,加强其在电网发展中的作用。
1.3主要研究内容、研究方法及思路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1 000 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1 500 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。
2 直流电的基本构成和特点2.1 直流输电的基本构成高压直流输电系统主要由换流器(整流、逆变)、环流变压器、滤波器、控制与保护装置等组成。
如图1所示。
图1 高压直流输电系统图1中送电端交流系统和受电端交流系统用直流输电系统相连。
交流系统是提供换流器正常工作必须的交流电源,该电源可以是复杂的交流系统也可以是同步发电机。
直流输电系统是这样工作的:由送电端交流系统送出交流功率给整流站的交流母线,经换流变压器送到整流器,整流器把交流功率变换成直流功率,然后经直流线路把直流功率输送给逆变站内的逆变器,逆变器又将直流功率变换成交流功率,再经换流变压器,把交流功率送到受电端交流系统。
整流站与逆变站统称为换流站。
在换流站内设有整流器或逆变器,它们统称为换流器。
换流器的功能是实现交流电能和直流电能间的变换,是直流输电系统的核心设备。
高压直流输电系统通过触发脉冲来控制换流器中换流阀的通断,从而实现系统的正常工作。
2.2 高压直流电相对于交流电的特点在交流输电中一般把1000kv 及以上的电压称为特高压,330kv ~ 750kv 的称为超高压,220kv 及以下的被称为高压。
直流输电的等级概念与交流输电的不同,在直流输电中,±100kV 以上的统称为高压,± 500kV 和± 600kV 也被称为高压而不称为超高压,超过± 600kV 的则被称为特高压。
与交流输电相比,高压直流输电有如下的优点:2.3 高压直流电的技术优势(1)不存在系统稳定问题,有利于实现电网的非同期互联。
在交流输电系统中,所有的同步发电机都必须保持着同步运行,并且在输电容许输送功率、距离都会受到网络结构、参数等条件的限制,需要采取一定的措施提高其稳定性。
而在高压直流输电系统中,直流线路没有电抗,其输电容量和距离不会受到同步运行稳定性的限制,适合用于远距离大容量的输电。
(2)限制短路电流。
用交流输电线连接的交流系统,会增加其短路容量,有时甚至需要增设限流装置。
而用直流输电线路连接的交流系统,直流系统的“定电流控制”可以快速的对短路电流进行限制,使其保持在额定功率附近,不会因为互联而增加短路容量。
(3)调节快速,运行可靠。
高压直流输电系统可以利用可控硅换流器快速的对有功功率进行调整,从而改变功率流动方向,在正常情况下保证输出稳定; 一旦发生故障,又可以利用健全系统对故障系统进行紧急支援,并能实现对阻尼振荡和次同步振荡的抑制。
在直、交流线路并列运行的时候,如果交流线路发生短路,可以暂时性的增大直流线路的输送功率,从而减少发电机转子的加速,提高整个系统的可靠性。
(4)可实现非同步联网。
在逆变和整流的隔离作用下,采用高压直流输电线路连接的系统之间不需要同步运行,被联的系统可以是额定频率相同的系统,也可以是额定频率不同的系统,并且相互之间保持各自的频率和电压独立运行,不受联网影响,同时也不会由于故障传递而发生大面积停电的事故。
2.4 高压直流电输电的经济优势(1)线路造价低。
在架空输电线的时候,交流输电系统需要三根导线,而直流输电一般只用两根,如果采用大地或是海水作为回路时则只需要一根导线,能够减少线路建设所需要的费用。
就电缆而言,绝缘介质的直流强度要比交流强度高出很多,如常用到的油浸纸电缆,直流电缆允许工作电压是交流的3 倍左右,直流电缆所需要的投资比交流要少得多。
(2)年电能损失小。
通常直流架空输电线只有两根,导线电阻会比交流输电小得多; 没有感抗和容抗的无功损耗; 没有集肤效应,导线的截面利用充分。
并且,受到“空间电荷效应”的影响,直流架空线路的电晕损耗和无线电干扰都要比交流线路小。
当然高压直流输电也存在着一定的缺点: 一是换流站造价高。
高压直流输电换流站由于设备种类较多,因而造价成本比交流变电所会高一些,而且运行维护也比较复杂,对运行人员的要求比较高,这也是现阶段限制高压直流输电的一个重要因素。
二是换流器消耗大量的无功功率。
目前在高压直流输电中使用较为广泛的晶闸管换流器在换流过程中会消耗大量的无功功率。
三是产生大量的谐波。
换流器在直流侧和交流侧都会产生谐波电流,导致发电机和电容器过热,换流器控制不稳、干扰信息系统等问题。
为了解决这些问题又往往会在换流站内安装交( 直) 流滤波器和平波电抗器等进行滤波,导致换流站的造价增高。
这些问题都是需要我国电力企业通过不断的探索和研究加以改善、克服的。
3 高压直流输电的应用状况3.1 国外高压直流输电的应用由于高压直流输电在技术社经济上的优势,目前其主要被应用于长距离大容量架空输电、长距离海底电缆输电、电网互联等方面。
世界上有很多国家现在都采取了这种技术,特别是北美、西欧等经济比较发达的地区。
2009 年西班牙Abengoa 集团和瑞士ABB 集团合作,开始建设连接巴西西北部两座新建水电站和巴西经济中心圣保罗的2500 公里高压直流输电线路,该线路竣工以后会成为世界上最长的高压直流输电线路。