高压直流输电技术课件

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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。
二、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。
二、直流输电技术的发展
第二阶段：晶闸管阀换流时期
第一个采用晶闸管阀的HVDC系统是加拿大1972年 建立的依尔河系统，运行电压80kV、输送容量为 320MW背靠背直流输电系统。目前，国外输送容量 最大的是1984年巴西建设伊泰普水电站±600kV超 高压直流输电工程，两回共6300MW，线路全长 1590km。
二、直流输电技术的发展
晶闸管换流阀的特点: • 体积减小、成本降低； • 可靠性提高； • 晶闸管换流阀没有逆弧故障，而且制造、试验、
运行维护和检修都比汞弧阀简单而方便。
晶闸管换流阀
二、直流输电技术的发展
• 第三阶段 新型半导体换流设备的应用
• 20世纪90年代以后，IGBT得到广泛应用，1997年 世界上 第一个采用IGBT组成电压源换流器的直流 输电工程在 瑞典投入运行。
二、直流输电技术的发展
第二阶段：晶闸管阀换流时期
2010年07月08日正式投运的向家坝至上海±800kV 特高压直流输电工程，是中国自主研发、设计和建 设的，是世界上电压等级最高、额定容量最大 6400MW(最大输送能力7000MW) 、送电距离最远 1907km、额定电流达到4000A、技术水平最先进的 直流输电工程，代表了当今世界高压直流输电技术 的最高水平。
建设特高压电网，可促进大媒电、大水电、大核电、 大规模可再生能源的建设，能够推进资源的集约开发 和高效利用，缓解煤炭运输和环境的压力，节约土地 资源，在全国乃至更大范围的优化配置，具有显著的 经济效益和社会效益。
二、直流输电技术的发展
电力技术的发展是从直流电开始的； 随着三相交流发电机、感应电动机、变压 器的迅速发展，发电和用电领域很快被交流电 所取代； 但是直流还有交流所不能取代之处，如远 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。
电工程(哥特兰岛直流工程)在瑞典投入运行，
1977年最后一个采用汞弧阀换流的直流输电工
程(纳尔逊河I期工程)建成。
二、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)。
±660kV、±800kV 和 ±1000kV- 特高压。
一、发展特高压电网的必要性
1、发展特高压电网是满足电力持续快速增长的 客观需要。
随着国民经济的持续快速发展，我国电力工 业呈现加速发展态势，近几年发展更加迅猛。按照在 建规模和合理开工计划，全国装机容量2010年达到9.5 亿千瓦，2020年达到14.7亿千瓦；用电量2010年达到 4.5万亿千瓦时，2020年达到7.4万亿千瓦时。电力需 求和电源建设空间巨大，电网面临持续增加输送能力 的艰巨任务。
目录
• 一、发展特高压电网的必要性
• 二、直流输电技术的发展
• 三、直流输电与交流输电的性 能比较
• 四、高压直流输电系统的结构 和元件
03:31
1
一、发展特高压电网的必要性
电压等级的划分： 交流： 330kV、500kV 和 750kV – 超高压；
1000kV- 特高压。
直流： ±500kV、±600kV– 超高压；
一、发展特高压电网的必要性
西部能源基地与东部负荷中心距东北离在800-
3000公里左右，远距离、大容量输电是我国未来
电网发展的必然趋西势北。
华北
wenku.baidu.com
煤电基地 水电基地 负荷中心
西藏
华中 南方
我国能源资源分布图
华东
台 湾
一、发展特高压电网的必要性 特高压输电是必然选择
一、发展特高压电网的必要性
特高压输电具有超远距离、超大容量、低损耗送电、 节约线路走廊、降低工程造价等特点。
• 目前，世界上最大的IGBT轻型HVDC是北欧地区 的Estlink海底电缆工程，运行电压±150kV，传输 容量350MW ，电缆全长105km。
二、直流输电技术的发展
• 第三阶段 新型半导体换流设备的应用
• L HVDC采用IGBT器件组成换流器，功能强、体 积小，可以减少换流站的滤波装置，省去了换流 变压器，整个 换流站可以搬迁。此外，采用可关 断器件换流器，可以 避免换相失败。
一、发展特高压电网的必要性
14.7
全国发电装机容量 （亿千瓦）
全社会用电量（万亿千瓦时）
9.5
6.22
7.4
5.17
3.19 3.91 4.42
2.17
1.03 0.020.0043 0.49
0.99
1.35
1.89
2.18
2.48
2.82
4.5
0 1949 1987 1995 2000 2003 2004 2005 2006 2010 2020
二、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
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1901年发明的汞弧整流管只能用于整流。
1928年具有栅极控制能力的汞弧阀研制成功，
它不但可用于整流，同时也解决了逆变问题。
因此大功率汞弧阀使直流输电成为现实。
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1954年世界上第一个采用汞弧阀性直流输
1949年～2020年我国发电装机容量、用电量图
一、发展特高压电网的必要性
2、发展特高压电网是电源结构调整和优化布局的必 然要求。
我国发电能源以煤、水为主。西部地区资源 丰富，全国四分之三以上经济可开发水能资源分布在 西南地区，煤炭资源三分之二以上分布在西北地区； 东部地区经济发达，全国三分之二以上的电力负荷集 中在京广铁路以东经济发达地区，未来的负荷增长也 将保持这一趋势。
• 但是IGBT功率小、损耗大，不利于大型直流输电 工程采用。最新研制的门极换相晶闸管（IGCT） 和大功率碳化硅元件，该元件电压高、通流能力 强、损耗低、可靠性高。