高压直流输电
高压直流输电
高压直流输电
上半桥/ 共阴极半桥
下半桥/共 阳极半桥
正极 共阴极 M
V1 V3 V5
A B C
V4 V6 V2
N
负极
共阳极
桥臂/ 阀臂/ 阀
桥交流端
图1.2 三相全波桥式换流电路原理图
单桥 高压直流输电
Graetz桥
M M
晶闸管 T thyristor
电压：5.5~9kV 电流：1.2~3.5kA
高压直流输电 HVDC
高压直流输电
HVDC的主要元件和基本原理
一、主要元件
换流站I
平波电抗器
换流站II
交流母线 换 流
变压器
Vd I
交流
断路器
系统 I
无功补 偿设备
交 流 桥I 滤波器
直流 滤波器
直流线路
Vd II 桥II
换流 变压器 交流母线
交流系 统I I
交流 滤波器
无功补 偿设备=熄弧超前角= -
=叠弧角=
-
=
-
高压直流输电
二、HVDC的基本原理
整流侧
换流方程
Vd 32Vl cos)(3XcId
逆变侧
Vd3 2Vlco)s(3XcId
高压直流输电
HVDC系统的控制
一、直流系统的控制要求具有下列基本功能： 1、减小由于交流系统电压的变化而引起的直流电流波动。 2、限制最大直流电流，防止换流器受到过载损害；限制 最小直流电流，避免电流间断而引起过电压。 3、尽量减小逆变器发生换相失败的概率。 4、适当地减小换流器所损耗的无功功率。 1.5、正常运行时，直流电压保持在额定值水平，使得当 输送给定功率时线路的功率损耗适当。
高压直流输电word版
1、简述直流输电的基本原理从交流电力系统1向系统2输电时，换流站CS1将送端功率的交流电变换成直流电，通过直流线路将功率送到换流站CS2，再由CS2把直流电变换成三相交流电。
通常把交流变换成直流称为整流，而把直流变换成交流称为逆变。
CS1也称为换流站，CS2又称为逆变站。
2、简介“轻型直流输电”。
轻型HVDC是在绝缘栅双极晶闸管IGBT和电压源换流器基础上发展起来的一种新型直流输电技术，可自由地控制电流的导通或关断，从而使HVDC换流器具有更大的控制自由度。
3、列举直流输电适用场合远距离大功率输电；海底电缆输电；不同频率或者同频率非同步运行的两个交流系统之间的联络；用地下电缆向用电密度高的大城市供电；交流系统互联或配电网增容时作为限制短路电流的措施之一；配合新能源的输电。
4、延迟角、重叠角、超前角、熄弧角的概念延迟角：从自然换相点到阀的控制极上加以控制脉冲这段时间，用电气角度表示。
重叠角：换相过程两相同时导通时所经历的相位角。
超前角：从逆变器阀的控制极上加以控制脉冲到自然换相点这段时间，用电气角度来表示。
熄弧点：在自然换相结束时刻到最近一个自然换相点之间的角度。
5、见图6、见图7、为什么逆变器的熄弧角必须有一个最小值？在换相结束（V5关断）时刻到最近一个自然换相点（c4）之间的角度成为熄弧角。
由于阀在关断之后还需要一个使载流子复合的过程，因此熄弧角必须足够大，使换流阀有足够长的时间处于反向电压作用之下，以保证刚关断的阀能够完全恢复阻断能力。
如果熄弧角太小，在过c4点后V5又承受正向电压，而此时载流子尚未复合完，则V5不经触发就会导通，使V1承受反向电压而被迫关断。
这种故障被称为换相失败。
这就要求逆变器的熄弧角必须有一个最小值，其大小为阀恢复阻断能力所需时间加上一定裕度，一般为15度或更大一些。
8、见图9、见图10、HVDC对晶闸管元件的基本要求有哪些？耐压高；载流能力大；开通时间和电流上升率di/dt限制，防止刚刚开通时晶闸管局部过热而损坏元件；关断时间与电压上升率dV/dt的限制，防止未加触发脉冲时晶闸管提前导通。
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
高压直流输电人类输送电力，已有一百多年的历史了。
输电方式是从直流输电开始的，1874年俄国彼得堡第一次实现了直流输电，当时输电电压仅100V，随着直流发电机制造技术的提高，到1885年，直流输电电压已提高到6000V，但要进一步提高大功率直流发电机的额定电压，存在着绝缘等一系列技术困难，由于不能直接给直流电升压，使得输电距离受到极大的限制。
不能满足输送容量增长和输电距离增加的要求。
19世纪80年代末发明了三相交流发电机和变压器。
1891年，世界上第一个三相交流发电站在德国劳风竣工，以3104V高压向法兰克福输电，此后，交流输电就普遍的代替了直流输电。
随着社会经济的快速发展，对用电的需求也快速增长。
但是一次能源分布不均且距离较远，输电通道用地越来越紧张。
为了解决上述问题，提高输电容量，建设更高电压级的输电线路作为主干网用于远距离输电将是一种新的解决办法。
现代输电工程中存在着两种输电方式，高压交流输电和高压直流输电，而高压交流输电因为有着：提高传输容量和传输距离；提高电能传输的经济性；节省线路走廊；利用建立在电磁感应原理基础上的交流发电机可以很经济方便地把机械能、化学能等其他形式的能转化为电能；交流电源和交流变电站造价较为低廉；交流电可以方便地通过变压器升压和降压，方便送配电的优点，而被世界各个国家广泛使用。
但是，交流输电在拥有提高传输容量和传输距离；提高电能传输的经济性；节省线路走廊；利用建立在电磁感应原理基础上的交流发电机可以很经济方便地把机械能、化学能等其他形式的能转化为电能；交流电源和交流变电站造价较为低廉；交流电可以方便地通过变压器升压和降压，方便送配电的优点的同时也存在着一些问题。
交流输电线路中，除了有导线的电阻损耗外还有交流感抗的损耗。
为了解决交流输电电阻的损耗，采用高压和超高压输电来减小电流来减小损耗。
但是交流电感损耗不能减小。
因此交流输电不能做太远距离输电。
如果线路过长输送的电能就会全部消耗在输电线路上；跨过海峡给海岛输电时要用水下电缆，穿过人口密集的城市输电时要用地下电缆，电缆在金属芯线的外面包着一层绝缘皮，水和大地都是导体，被绝缘皮隔开的金属芯线和水（或大地）构成了电容器，在交流输电的情况下，这个电容对输电线路的受电端起旁路电容的作用，并且随着电缆增长而增大，旁路电容会增大到交流几乎送不出去；另外交流输电并网还要考虑相位的一致。
2024年高压直流输电系统(HVDC系统)市场前景分析
2024年高压直流输电系统（HVDC系统）市场前景分析引言高压直流输电系统（HVDC系统）是一种将电能以直流形式进行长距离传输的技术，在能源领域具有广泛的应用。
随着全球能源需求的增长和可再生能源的普及，HVDC系统在电力输送领域的市场前景变得越来越重要。
本文将对HVDC系统的市场前景进行分析。
HVDC系统的优势HVDC系统相比传统的交流输电系统具有众多的优势，因此在特定场景下得到了广泛的应用。
- 长距离传输：HVDC系统能够有效地在数百至数千公里的距离上传输电能，减少了输电过程中的输电损耗。
- 灵活性：HVDC系统能够方便地实现不同输电距离和功率等级之间的适配，灵活性高。
- 可靠性：HVDC系统的电力传输更稳定，可靠性更高，可以降低输电故障的可能性。
- 少占用土地：HVDC线路相对交流输电线路而言，占用土地较少，对环境影响较小。
HVDC系统市场的发展趋势HVDC系统市场在全球范围内呈现出快速增长的趋势，并且未来几年仍有望保持较高的发展速度。
以下是HVDC系统市场的几个发展趋势： ### 1. 可再生能源的普及随着可再生能源的普及，特别是风力和太阳能等清洁能源的广泛应用，需要将这些能源从发电站输送到消费地点。
HVDC系统可以有效地支持可再生能源的输电需求，因此可以预见，在可再生能源的快速发展下，HVDC系统市场需求将持续增长。
2. 电网互联随着全球电力需求的增长，不同地区之间的电网互联成为了一个重要的趋势。
HVDC系统能够通过长距离的、低损耗的电能传输，实现区域之间的电力交换。
因此，HVDC系统在电网互联方面具有巨大的潜力，并且有望在全球范围内持续发展。
3. 港口供电需求随着港口货运业的不断发展，港口供电需求也在增加。
HVDC系统由于其长距离输电能力和可靠性，可以极好地满足港口供电的需求。
因此，HVDC系统在港口供电领域的应用前景非常广阔。
4. 电力交易随着电力市场的改革和电力交易的开展，HVDC系统作为一种高效、可靠的电能传输技术，有望在电力交易中发挥重要作用。
为什么采用高压直流输电？
为什么采用高压直流输电？追溯历史，最初采用的输电方式是直流输电，于1874年出现于俄国。
当时输电电压仅100V。
随着直流发电机制造技术的提高，到1885年，直流输电电压已提高到6000V。
但要进一步提高大功率直流发电机的额定电压，存在着绝缘等一系列技术困难。
由于不能直接给直流电升压，输电距离受到极大的限制，不能满足输送容量增长和输电距离增加的要求。
19世纪80年代末，人类发明了三相交流发电机和变压器。
1891年，世界上第一个三相交流发电站在德国竣工。
此后，交流输电普遍代替了直流输电。
随着电力系统的迅速扩大，输电功率和输电距离的进一步增加，交流输电遇到了一系列技术困难。
大功率换流器（整流和逆变）的研究成功，为高压直流输电突破了技术上的障碍，直流输电重新受到人们的重视。
1933年，美国通用电器公司为布尔德坝枢纽工程设计出高压直流输电装置；1954年，建起了世界上第一条远距离高压直流输电工程。
之后，直流输电在世界上得到了较快发展，现在直流输电工程的电压等级大多为±275～±500kV，投入商业运营的直流工程最高电压等级为±600kV（巴西伊泰普工程），我国计划在西南水电送出的直流工程中采用±800kV 电压等级。
在现代直流输电系统中，只有输电环节是直流电，发电系统和用电系统仍然是交流电。
在输电线路的送端，交流系统的交流电经换流站内的换流变压器送到整流器，将高压交流电变为高压直流电后送入直流输电线路。
直流电通过输电线路送到受端换流站内的逆变器，将高压直流电又变为高压交流电，再经过换流变压器将电能输送到交流系统。
在直流输电系统中，通过控制换流器，可以使其工作于整流或逆变状态。
我国目前建成的高压直流输电工程均为两端直流输电系统。
两端直流输电系统主要由整流站、逆变站和输电线路三部分组成，如图5-1所示。
图5-1两端直流输电系统示意图两端直流输电系统可以采用双极和单极两种运行方式。
高压直流输电系统设计
高压直流输电系统设计随着电力传输距离的增加和电力需求的不断增长，高压直流输电系统成为一种重要的电力传输方案。
高压直流输电系统设计是确保电能的高效传输和稳定供应的关键步骤。
本文将从高压直流输电系统的基本原理、系统设计要素、关键技术和设计考虑等方面进行探讨。
一、高压直流输电系统基本原理高压直流输电系统是通过将交流电转换为直流电，利用高压直流将电能从发电站输送到远距离需求点。
主要由以下组成部分构成：1. 发电机组：将机械能转化为电能，产生交流电。
2. 运动转换装置：将交流电转化为直流电。
3. 整流器变流器组：将交流电整流和变压，通过变流装置转换为高压直流电。
4. 输电线路：将高压直流电能从发电站输送到需求点。
5. 变流器整流器组：将高压直流电转换为交流电，供电至用户。
二、高压直流输电系统设计要素1. 输电距离：确定输电线路的长度，是设计过程的首要考虑因素。
2. 输电容量：根据用户的需求和电力网络的供需关系，确定输电系统的容量。
3. 输电损耗：通过系统设计以降低输电过程中的电能损失，提高输电效率。
4. 可靠性要求：根据电力供应的重要性和可靠性要求，设计相应的输电系统。
5. 技术经济指标：考虑系统的成本、维护费用和综合经济性能。
三、高压直流输电系统设计关键技术1. 输电线路选择：根据输电距离、电流容量和输电能力需求，选择适当的线路类型和优化输电线路的结构。
2. 设备选型：根据设计要求选择合适的发电机组、变流器、整流器等设备，并进行合理的配置。
3. 控制策略设计：设计合理的控制策略，包括保护设备和系统、电压、频率和功率等方面的控制策略。
4. 绝缘与温升控制：确保输电过程中绝缘性能良好，以及控制设备的温升情况。
5. 污秽度控制：制定有效的污秽度控制计划，保持设备表面的清洁，减少电力损耗。
6. 地理环境因素考虑：根据输电线路所处的地理环境，设计合理的支架和防护措施，防止设备被外界环境影响。
四、高压直流输电系统设计考虑1. 系统可靠性：根据电力供应的可靠性要求，设计高可靠性的输电系统，以确保电能的稳定供应。
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2E sin t
6
2E cos
6
6
同理，将A 除以 ／3，即得到这种情况下直流电压的平均值
Vd
A
3
32
E cos
Vd0 cos
1.35E cos
从上式可以看出，在考虑到 0 的情况下，与 0 时比较，直流输出电压改
1.3直流输电系统的分类
一、单极线路方式
单极线路方式是用一根架空导线或电缆线，以大地或海水作为 直流输电系统。
二、双极线路方式
双极线路方式有两根不同极性（即正、负）的导线，可具有大 地回路或中性线回路。它有双极两线中性点两端接地方式、双极中 性点单端接地方式、双极中性线方式、“背靠背”换流方式四种方式。
半桥各有一个阀导通，不考虑变压器
图2.1 单桥整流器原理接线图
漏抗造成的选弧 （即重叠角 ＝0)，
也不考虑阀导通时的延迟（即延迟
角
）。
图2.2 交流相电压的波形图
2.1 整流器的工作原理
所以理想情况下的整流器的工作 原理是：联系最高交流电压的晶闸管 将导通，电流由此流出；而联系最低 交流电压的晶闸管也导通，电流由此 返回。通过按照一定次序的晶闸管阀 的“通”与“断”，将交流电压变换 成脉 动的直流电压。
1.1954年以前——试验性 阶段
2.1954年至1972年——发 展阶段
3.1972年到现在——大力 发展阶段
图1.1 直流输电的发展概况
1.1 高压直流输电的发展历史
二、我国高压直流输电的发展情况
50年代，我国关于直流输电技术的研究工作就开始起步，但发 展曲折而缓慢，而且从设计、运行、制造等方面来看，与世界先进 水平还有相当大的差距。浙江舟山直流输电工程是我国第一个直流 输电试点工程，为发展我国的直流输电技术进行探索、积累经验。
图2.3 单桥整流器的电压波形 (a）直流端M、N对中性点的波形 (b）直流输出电压的波形
2.1 整流器的工作原理
在图2.3(b）中，取纵轴y位于t =30处，则曲线 eab的纵坐标可用 2E cost 表示，当其t从 到 这段时间间隔内，可由积分求得其面积为：
66
A
6
葛州坝上海-南桥直流输电工程是我国第一个跨地区、跨系统的 超高压、远距离直流输电工程。
三峽工程; 天-广工程; 贵-广工程; 向家坝 - 上海；云- 广工程; 锦屏-苏南； 我国正在设计或拟议中的其它工程有：西北-华北直流输电互联 工程、宝鸡-成都直流输电工程……
1.2 直流输电的基本原理
图1.2 简单直流输电系统原理图 图中包括两个换流站 CS1和CS2 及直流输电线路。两个换流站的直流端分别接在直流线 路的两端，而交流端则分别连接到两个交流电力系统Ⅰ和Ⅱ。换流站中主要装设有换流器， 其作用是实现交流电与直流电的相互转换。
1.4 直流输电的优缺点
优点：
1、输送相同功率时，线路 造价低
2、线路有功，无功损耗小 3、适宜于海下输电 4、没有系统的稳定 问题 5、能限制系统的短路电流 6、调节速度快，运行可靠 7、不同频率系统间的联络
缺点：
1、换流站的设备较昂贵题 2、换流站装置要消耗大量的无功功
率题 3、由于要增设交流和直流滤波器使
图 2.4 ， 0 ， 0 情况下的电压波形
(a）直流端M、N对中性点的波形 （b）直流输出电压的波形
2.1 整流器的工作原理
同理，求其直流电压平均值，可取一周的六分之一进行积分，这 段面积为
A 6
2E costdt
2E sin t
1.1 高压直流输电的发展历史
一、国外的发展概况
高压直流输电从1954年世界上第一条工业性直流输电 线路投入运行以来，已有50多年的历史。50多年来，世界 各国已先后投入了60多个直流输电工程，总的输送容量达 到10000万kW左右，其发展概况如图1.1所示。
如果连同195
图1.3 交直流输电比较的等价距离
二、 换流电路的工作原理
换流电路主要由换流器组成，换流器功能是进行交流-直流或直
流-交流的变换，前者称为整流，后者称为逆变。
2.1 整流器的工作原理
图中 ea、eb、ec 分别表示换流器交
流侧三相电势；LC 表示交流系统每相
的等值电感。
1、理想情况下的工作原理
所谓理想情况是指换流桥上、下
直流输电的投资增大 4、换流装置几乎没有过载能力，所
以对直流系统的运行不利 5、高压直流断路器的应用困难 6、干扰和腐蚀问题
1.5 交流输电与直流输电比较 的等价距离
在输送功率相同和可靠性指标相 当的可比条件下，直流输电与交流输 电相比，虽然换流站的投资要高，但 是直流输电线路的投资比交流输电线 路的投资要低。如果当输电距离增加 到一定值时，采用直流输电其线路所 节省的费用，刚好可以抵偿换流站所 增加的费用（即交直流输电的线路和 两端设备的总费用相等），这个距离 就称为交、直流输电比较的等价距离 （break-even-distance)。如右图所 示。
2E costdt
2E sin t
6
2E
6
6
将A值除 以π/3即可得到直流电压平均值
Vd 0
A/
3
3
2E
1.35E
式中 Vd 0 ―当时的直流电压平均值； E―交流线电压的有效值。
2.1 整流器的工作原理
2、考虑延迟角（即 0 ）的情况
从自然换相点到阀的控制极上加以控制 脉冲这段时间，用电气角度来表示，称为延 迟角 。这时直流母线M、N 对中性点的电 压波形（重叠角 0）如图2.4(a）中的粗 实线所示，直流母线MN之间的直流电压波形 如图2.4(b）中的粗实线所示。
讲座提纲
一、高压直流输电的基本概念 二、换流电路的工作原理 三、换流站的主要设备 四、高压直流输电的控制 五、直流系统的谐波 六 、高压直流输电线路 七、柔性输电（FACTS）技术
一、 高压直流输电的基本概念
1.1 高压直流输电的发展历史 1.2 直流输电的基本原理 1.3 直流输电系统的分类 1.4 直流输电的优缺点 1.5 交流输电与直流输电比较的等价距离