特高压直流输电的技术特点与工程应用
特高压输电技术知识
特高压输电技术知识特高压直流输电技术的主要特点（1）特高压直流输电系统中间不落点，可点对点、大功率、远距离直接将电力送往负荷中心。
在送受关系明确的情况下，采用特高压直流输电，实现交直流并联输电或非同步联网，电网结构比较松散、清晰。
（2）特高压直流输电可以减少或避免大量过网潮流，按照送受两端运行方式变化而改变潮流。
特高压直流输电系统的潮流方向和大小均能方便地进行控制。
（3）特高压直流输电的电压高、输送容量大、线路走廊窄，适合大功率、远距离输电。
（4）在交直流并联输电的情况下，利用直流有功功率调制，可以有效抑制与其并列的交流线路的功率振荡，包括区域性低频振荡，明显提高交流的暂态、动态稳定性能。
（5）大功率直流输电，当发生直流系统闭锁时，两端交流系统将承受大的功率冲击。
特高压输电与超高压输电经济性比较特高压输电与超高压输电经济性比较，一般用输电成本进行比较，比较2个电压等级输送同样的功率和同样的距离所用的输电成本。
有2种比较方法：一种是按相同的可靠性指标，比较它们的一次投资成本；另一种是比较它们的寿命周期成本。
这2种比较方法都需要的基本数据是：构成2种电压等级输电工程的统计的设备价格及建筑费用。
对于特高压输电和超高压输电工程规划和设计所进行的成本比较来说，设备价格及其建筑费用可采用统计的平均价格或价格指数。
2种比较方法都需要进行可靠性分析计算，通过分析计算，提出输电工程的期望的可靠性指标。
利用寿命周期成本方法进行经济性比较还需要有中断输电造成的统计的经济损失数据。
一回1 100 kV特高压输电线路的输电能力可达到500 kV 常规输电线路输电能力的4 倍以上，即4-5回500 kV输电线路的输电能力相当于一回1 100 kV输电线路的输电能力。
显然，在线路和变电站的运行维护方面，特高压输电所需的成本将比超高压输电少得多。
线路的功率和电能损耗，在运行成本方面占有相当的比重。
在输送相同功率情况下，1 100 kV线路功率损耗约为500 kV线路的1/16左右。
高压直流输电的优势
高压直流输电的优势和应用及其展望京江学院J电气0802 3081127059 陈鑫郁简单的讲，直流输电是先将交流电通过换流器变成直流电，然后通过直流输电线路送出。
在受电端再把直流电变成交流电，进入受端交流电网。
直流输电系统由换流(逆变)站、接地极、接地极线路和直流送电线路构成。
直流输电具有传输功率大，线路造价低，控制性能好等特点，是目前世界发达国家作为解决高电压、大容量、长距离送电和异步联网的重要手段。
直流输电( HVDC)的发展历史到现在已有百余年了，在输电技术发展初期曾发挥作用，但到了20 世纪初，由于直流电机串接运行复杂，而高电压大容量直流电机存在换向困难等技术问题，使直流输电在技术和经济上都不能与交流输电相竞争，因此进展缓慢。
20 世纪50 年代后，电力需求日益增长，远距离大容量输电线路不断增加，电网扩大，交流输电受到同步运行稳定性的限制，在一定条件下的技术经济比较结果表明，采用直流输电较为合理，且比交流电有较好的经济效益和优越的运行特性，因而直流电重新被人们所重视。
1 高压直流输电高压直流输电基本原理高压直流输电的定义：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。
直流输电的一次设备主要由换流站（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。
高压直流输电的技术特点（1）高压直流输电输送容量更大、送电距离更远。
（2）直流输送功率的大小和方向可以实现快速控制和调节。
（3）直流输电接入系统是不会增加原有电力系统的短路电流容量的，也并不受系统稳定极限的限制。
（4）直流输电是可以充分利用线路的走廊资源，线路的走廊宽度大致为交流输电线路的一半，并且送电容量相比前者更大。
（5）直流输电工程运行时，无论任一极发生故障时，另一极均能继续运行，并可以发挥过负荷能力，保持输送功率不变或最大限度的减少输送功率的损失。
新型电力系统中的特高压直流输电slcc换流技术
新型电力系统中的特高压直流输电slcc换流技术
特高压直流输电（Ultrahigh Voltage Direct Current Transmission，简称UHVDC）是指在特高压（1100千伏及以上）下，采用
直流方式进行输电的技术。
UHVDC技术具有输电距离长、传
输损耗小、可控性好等优点，被广泛应用于远距离大容量的电力输电项目。
在特高压直流输电系统中，SLCC（Single Line Commuted Converter）换流技术是其中一种常用的换流方式之一。
SLCC
换流技术是通过一个主控换流器和多个辅助换流器组成的方式来实现电力的双向转换。
在SLCC换流技术中，主控换流器被用于控制电流的流动方向，并且负责将直流电流转换为交流电流或将交流电流转换为直流电流。
辅助换流器则用于辅助电流的转换和调整，以实现电力系统的稳定性和可靠性。
SLCC换流技术具有换流器结构简单、控制灵活、可靠性高等
优点。
与其他换流技术相比，SLCC换流技术的成本相对较低，适用于中小容量的直流输电项目。
总之，特高压直流输电中的SLCC换流技术是一种成本低、控制灵活、可靠性高的换流方式，被广泛应用于新型电力系统中。
特高压交流与特高压直流输电技术特点对比分析
特高压交流与特高压直流输电技术特点对比分析1 特高压交流输电的技术特点（1）特高压交流输电中间可以落点，具有电网功能，可以根据电源分布、负荷布点、输送电力、电力交换实际需要构成国家特高压骨干网架。
特高压交流电网明显的优点是：输电能力大（每提高一个电压等级，在满足短路电流不超标的前提下，电网输送功率的分区控制规模可以提高两倍以上，见表附-1）、覆盖范围广（可以覆盖全国范围）、网损小（铜耗与电压平方成反比；为了降低地面场强、减少电晕损耗，特高压交流线路一般采用八分裂导线，导线电流密度一般选择0.5~0.6A/2mm 左右）、节省架线走廊（如果都按照自然功率输送同等容量的电力1000万千瓦，采用500kV 交流输电，需要8~10回；采用1000kV 交流输电，仅需要2回，可以明显减少输电走廊，如果采用同塔双回，将进一步节省输电走廊，这对寸土寸金的长三角地区是很有意义的）。
特高压交流电网适合电力市场运营体制。
适应随着时间推移“西电东送、南北互补”电力流的变化。
附表-1短路电流控制水平及相应的系统分区控制规模（2）随着电网发展装机容量增加，等值转动惯量加大，电网同步功率系数逐步加强（设功角特性曲线的最大值为M P ，运行点功角为0δ,则同步功率系数为功角特性曲线上运行点功率的微分，0δCOS P P M S =，0δ越小，S P 越大，同步能力越强），交流同步电网的同步能力得到较充分利用。
同步电网结构越坚强，送受端电网的概念越模糊，如欧洲电网那样普遍密集型电网结构，功角稳定问题不突出，电压稳定问题上升为主要稳定问题。
法国联合电网1978年“12.19”大面积停电事故剖析：这次事故损失负荷29GW，约占当时全法国负荷75%，停电8.5小时，少送电1亿kWh。
造成这次大面积停电事故的主要原因是：低温造成系统负荷大量增加，系统无功备用容量不足，导致系统电压崩溃。
当时法国气温比往年同期低5～7℃，负荷水平比预计多1.2～1.3GW。
特高压直流输电技.ppt
走廊尤其紧张，规划建设的火电基地规模巨大，要求将其 电力输送往负荷中心。如果全部采用500KV及以下电压
• 等级的输电线路，则回数过多，线路走廊紧张的矛盾难以 解决。
• 6. 煤炭的运输 • 近年来，我国经济发达地区燃煤电厂发展较快，而电煤的
二、推动特高压输电发展的因数
从世界其他国家电网发展的历程看，推动超高压电网向特高 压电网发展的因数主要有以下六个方面：
1. 用电负荷的增长 按照引入新的更高输电电压等级的一般规律，当电网内用 电负荷增长达到现有最高输电电压等级引入时的4倍以 上时，开始建设更高电压等级的输电工程是经济合理的。
2. 发电机和发电厂规模经济性 不断增长的用电需求促进发电技术，包括火力、水力发电 技术向单位（KW）造价低、效率高的大型、特大型发 电机发展。发电厂的规模随大型和特大型机组的应用迅 速增大，从而进一步降低了发电厂的建设和运行成本， 形成6000~10000MW的发电中心。水力发电技术的发展 促进了在远离负荷中心的地区建设大型电站和阶梯电站
从而形成水力发电中心。从超高压和特高压各电压等级的输 电能力可看出，大型和特大型机组及相应的大容量发电厂 的建设更增加了对特高压输电的需求。
3. 燃料、运输成本和发电电源的可用性 未来的的燃料和运输成本以及各中燃料的可用性，对电源 的总体结构和各种发电电源在地域上的布局有重要影响。 在燃料运输成本上升，运力受制约而使燃料的保证率变低， 运输燃料的经济性不如输电的情况下，在燃料产地建设大 容量的发电厂，以特高压向负荷中心输电是经济合理的。
• 平均大容量输电距离，将超过500KM，西南水电送出到华 东的距离甚至超过2000KM。西电东送、南北互供的输电 容量在未来的15年将超过200GW。
特高压交、直流输电的适用场合及其技术比较
4下 2017年 第12期（总第566期）CHINESE & FOREIGN ENTREPRENEURS133Technology and Management 【科技与管理】特高压输电技术具有远距离、大容量、低损耗、节约土地占用和经济性等特点。
因此，特高压输电技术可以满足当今社会对于电力日益增长的需求，既可以满足电力需求，又可以保证在运输过程中把损失降到最低。
特高压输电技术主要分为两种，一种是特高压交流输电技术，另一种是特高压直流输电技术。
一、特高压输电技术的含义特高压输电就是用高于1000kV 德尔电压进行远距离输送电力。
这种方法分为特高压直流输电和特高压交流输电。
当前，对特高压交流输电技术的研究主要集中在线路参数特性和传输能力、稳定性、经济性以及绝缘与过电压、电晕及工频电磁场等方面。
主要存在的技术问题就是稳定性问题以及如何最大程度减少费用。
特高压直流输电是指±800kV（±750kV）及以上电压等级的直流输电及相关技术。
特高压直流输电的主要特点是输送容量大、输电距离远，电压高，可用于电力系统非同步联网。
二、国内外特高压输电技术现状我国的特高压输电技术起步比较晚，所以技术水平并不高。
我国是从1986年开始立项研究交流特高压输电技术。
“八五”期间又开展了“特高压外绝缘特性初步研究”，对长间隙放电的饱和性能进行了分析和探讨，对实际结构布置下导线与塔体的间隙放电进行了试验研究。
1994年在武汉高压研究所建成了我国第一条百万伏级特高压输电研究线段。
自此我国特高压输电技术的研究进入正轨，进入21世纪之后，特高压输电技术得到很大提高，但是仍然存在一些难以解决的技术问题，比如如何将输送过程中电力损失降到最低，如何降低工程施工的难度。
美国的一些电力公司及意大利电力公司也分别于20世纪70年代建成了1000～1500kV 试验线路。
此外，美、前苏联、日、意、加等国还建成了相应的研究特高压输电的试验室、试验场，并对特高压输电可能产生的许多问题如过电压、可听噪声、无线电干扰、生态环境影响等进行了大量的研究，并取得了相当多的成果，可以说对1200kV 以下电压的科研工作已基本完成。
特高压简介介绍
特高压技术在减少燃煤消耗、 降低二氧化碳排放等方面具有 显著环保优势，有助于推动清
洁能源发展。
特高压技术原理及
02
特点
特高压输电技术原理
01
ห้องสมุดไป่ตู้
02
03
高电压等级
特高压输电技术采用极高 的电压等级，有效降低传 输过程中的电能损失。
大容量传输
通过特高压技术，电网能 够实现大容量的电力传输 ，满足日益增长的电力需 求。
成熟阶段
21世纪以来，特高压技术在中国得 到了广泛应用，并逐渐成为国际电 力传输领域的重要标准。
特高压技术优势
传输容量大
特高压技术可以大幅度提高电 力传输容量，满足日益增长的
电力需求。
传输损耗低
采用特高压技术进行电力传输 ，可以有效降低传输过程中的 电能损耗，提高能源利用效率 。
节约土地资源
相比传统输电方式，特高压线 路具有更高的输电能力，可以 在一定程度上节约土地资源。
特高压工程运营与维护
1. 设备巡检
定期对特高压设备进行巡检，确保设 备正常运行，及时发现潜在隐患。
2. 故障诊断与修复
采用先进的故障诊断技术，迅速定位 并修复故障，确保特高压电网安全稳 定运行。
3. 预防性维护
根据设备运行规律和经验数据，制定 预防性维护计划，降低设备故障风险 。
4. 智能化运营管理
特高压简介介绍
汇报人： 2023-11-20
目录
• 特高压概述 • 特高压技术原理及特点 • 特高压工程建设与运营 • 特高压在国内外的应用现状与前景 • 特高压技术挑战与解决方案
特高压概述
01
特高压定义
高电压等级
特高压交直流输电的优缺点对比
特高压交直流输电的优缺点对比一、直流输电技术的优点1.经济方面：（1）线路造价低。
对于架空输电线，交流用三根导线，而直流一般用两根，采用大地或海水作回路时只要一根，能节省大量的线路建设费用。
对于电缆，由于绝缘介质的直流强度远高于交流强度，如通常的油浸纸电缆，直流的允许工作电压约为交流的3倍，直流电缆的投资少得多。
（2）年电能损失小。
直流架空输电线只用两根，导线电阻损耗比交流输电小；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。
另外，直流架空线路的“空间电荷效应”使其电晕损耗和无线电干扰都比交流线路小。
所以，直流架空输电线路在线路建设初投资和年运行费用上均较交流经济。
2.技术方面：（1）不存在系统稳定问题，可实现电网的非同期互联。
由此可见，在一定输电电压下，交流输电容许输送功率和距离受到网络结构和参数的限制，还须采取提高稳定性的措施，增加了费用。
而用直流输电系统连接两个交流系统，由于直流线路没有电抗，不存在上述稳定问题。
因此，直流输电的输送容量和距离不受同步运行稳定性的限制，还可连接两个不同频率的系统，实现非同期联网，提高系统的稳定性。
（2）限制短路电流。
如用交流输电线连接两个交流系统，短路容量增大，甚至需要更换断路器或增设限流装置。
然而用直流输电线路连接两个交流系统，直流系统的“定电流控制’，将快速把短路电流限制在额定功率附近，短路容量不因互联而增大。
（3）调节快速，运行可靠。
直流输电通过可控硅换流器能快速调整有功功率，实现“潮流翻转”（功率流动方向的改变），在正常时能保证稳定输出，在事故情况下，可实现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。
在交直流线路并列运行时，如果交流线路发生短路，可短暂增大直流输送功率以减少发电机转子加速，提高系统的可靠性。
（4）没有电容充电电流。
直流线路稳态时无电容电流，沿线电压分布平稳，无空、轻载时交流长线受端及中部发生电压异常升高的现象，也不需要并联电抗补偿。
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特高压直流输电的技术特点与工程应用
摘要：我国的西电东送战略要求输电工程具有更大的输电能力和更高的输电效率，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。
由于有高压直流工程的长期运行经验和技术积累，故特
高压直流输电工程建设在技术上的难题是完全可克服的。
本文分析了特高压直流
输电的技术特点与工程应用。
关键词：特高压直流输电；技术特点；工程应用；
对于单项直流输电工程而言，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是可以力、得到的。
中国对特高压直流输电的电压等级进行研究和论证时，考虑到中国
对直流输电技术的研发水平和直流设备的研制能力。
一、特高压直流输电的技术特点
特高压直流输电技术不仅具有高压直流输电技术的所有特点，而且能将直流
输电技术的优点更加充分发挥。
直流输电的优点主要有：
1.输送相同功率时，线路造价低。
对于架空线路，交流输电通常采用3根导线，而直流只需1根（单极）或两根（双极）导线。
输送功率相同时，直流输电
所用线材仅为交流输电的三分之二至二分之一。
另外，直流输电在线路走廊、铁
塔高度、占地面积等方面，比交流输电优越。
对于电缆线路，直流电缆与交流电
缆相比，其投资费和运行费都更为经济，这就是越来越多的大城市供电采用地下
直流电缆的原因。
2.线路损耗小。
由于直流架空线路仅用1根或2根导线，所以导线上的有功
损耗较小。
同时，由于直流线路没有感抗和容抗，在线路上也就没有无功损耗。
另外，由于直流架空线路具有“空间电荷”效应，其电晕损耗和无线电干扰均比交
流架空线路要小，直流输电没有集肤效应，导线的截面利用充分。
3.没有系统稳定问题。
交流输电系统中，所有连接在电力系统中的同步发电
机必须保持同步运行。
系统稳定是指在系统受到扰动后所有互联的同步发电机具
有保持同步运行的能力。
如果采用直流线路连接两个交流系统，由于直流线路没
有电抗，所以不存在同步运行稳定问题，即直流输电不受输电距离的限制。
另外，由于直流输电与系统频率、系统相位差无关，所有直流线路可以连接两个频率不
相同的交流系统。
能限制系统的短路电流。
用直流输电线路连接两个交流系统时，直流系统的“定电流控制”将快速把短路电流限制在额定功率附近，短路容量不因
互联而增大，有利于实现交流系统的互联。
4.实现交流系统的异步连接。
频率不同或相同的交流系统可以通过直流输电
或“交流—直流—交流”的“背靠背”换流站实现异步联网运行，既得到联网运行的
经济效益，又避免交流联网在发生事故时相互影响。
直流输电与交流输电相比，
有如下缺点，例如换流站的设备昂贵、换流装置需要消耗大量的无功功率、谐波
影响和过载能力有限、难以引出分支线路等。
二、工程应用
1.特高压直流输电的基本参数。
直流电压、直流功率、直流电流、线路长度
是直流输电工程的基本参数。
其中，直流功率W、直流电流I和直流电压U满足
公式W=UI的关系。
基于提高送电容量、优化损耗和技术经济比较的综合考虑，
我国的特高压直流电压等级定为±800kV。
额定电压是绝缘水平、环境影响（如电晕、电磁干扰和噪声等）、设备制造、工程设计、工程投资，以及工程建设难度的决定性因素。
直流额定功率的选择在考虑送电要求的前提下，要考虑直流系统当发生单极和双极闭锁故障时交流系统的稳定极限。
如果存在问题，要么减少直流输送功率，要么加强交流系统。
在额定电压下，直流电流的大小由直流功率决定，但也与晶闸管阀片通流能力有关。
直流功率选择5GW，直流电流为3125A，可以使用在±500kV、送电3GW直流工程中使用的直径为125mm阀片；直流功率选择为6.4GW，直流电流达到4000A，则需要开发直径为150mm的阀片。
输电线路长度是决定直流电压选择的关键因素之一。
输送距离越长（尤其1500km以上），特高压直流输电在技术经济指标比较中优势越明显，选择特高压直流输电方式越有必要。
2.换流站的主接线。
确定特高压直流输电换流站的主接线，首先要研究换流器的结构。
换流器结构可供选择的方案有4种：一是方案1。
每极单12脉冲阀组结构。
与±500kV通用结构相同，结构简单、设备少、占地面积小。
但由于换流变压器的质量、尺寸过大，运输到现场较困难。
二是方案2。
每极2组12脉冲阀组串接。
结构较复杂、设备多，换流变压器的数量加倍。
但换流变压器的质量和尺寸能满足运输要求，当一个阀组出现故障时只须将其旁路，其他阀组照样可正常运行，提高了可用率（需配旁路开关）。
三是方案3。
每极12脉冲阀组并联。
可以减少单阀组通流能力，但结构复杂、设备多，换流阀和平波电抗器的数量是单阀组的2倍。
四是方案4。
一端采用每极双阀组结构，另一端采用每极单阀组结构，以适应不同的运输条件，并发挥各自的优势。
从我国目前特高压直流输电工程的情况分析，方案2是优先选择方案有条件的工程可采用方案4。
3.换流站的主设备。
一是交流滤波器。
交流滤波器和特高压直流的电压关系不大，而与送电容量密切关系。
由于送电容量大，换流站需要滤波和无功补偿容量的数额也巨大，因而合理配备无功数额和进行无功分组是一个要进行优化的主要问题。
二是控制保护系统。
控制保护系统需要适应双12脉冲阀组串接的接线方式和运行方式，需要适应超长距离送电的要求，其软、硬件平台应该按照安全可靠、方便灵活、功能齐全、拓展简单的原则进行升级。
4.特高压直流工程的电磁环境问题。
随着人们对环境问题认识的深化和公众环境意识的增强，输电工程的电磁环境影响越来越受到关注，因此，实施特高压直流输电工程要特别注重电磁环境研究。
电磁环境问题已成为影响输电工程结构和工程建设费用的重要因素之一。
随着人们对环境问题认识的深化和公众环境意识的增强，输电工程的电磁环境影响越来越受到关注，因此，实施特高压直流输电工程要特别注重电磁环境研究。
接地极的影响主要是当单极大地回线运行时，有很大的电流注入大地，因而会带来一系列问题：一是入地电流引起接地极周围地电位升高，须要考虑人畜安全问题。
二是负极性入地电流将对附近地下金属产生腐蚀。
三是对周围中性点接地的变压器产生直流电流，在变压器中会产生直流偏磁现象，导致这些变压器的噪声增加、损耗加大、温度升高。
前2个问题在接地极设计时已有考虑；第3个问题亦已引起重视和研究，提出了一些解决方案。
如在变压器中性点串接电阻以限制直流电流数值，串接电容以隔离直流电流，或采取补偿措施以限制的电流值。
目前，主要还是控制运行方式，尽量少采取大地回线方式运行。
根据我国能源基地外送需求和技术水平发展趋势，我国未来需要进一步提高直流输电的额定输送容量，简化直流电压等级序列，实现标准化和系列化的有机
结合，以利于形成集约效应和规模效益，提高直流输电的经济型。
特高压直流输电技术符合电力工业发展规律和电网技术的发展方向，在技术上没有不可逾越的障碍，在我国有广阔的应用前景。
参考文献：
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[3]李立涅，高压直流输电在我国电网发展中的作用[J].北京：科学出版社，2014.。