高壓直流輸電技術(shù)

關(guān)于高壓直流輸電技術(shù)08:342目錄一、發(fā)展特高壓電網(wǎng)的必要性二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展三、直流輸電與交流輸電的性能比較四、高壓直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和元件第2頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月電壓等級(jí)的劃分：交流：

330kV、500kV和750kV–超高壓；

1000kV-特高壓。直流：

±500kV、±600kV–超高壓；

±660kV、±800kV和±1000kV-特高壓。一、發(fā)展特高壓電網(wǎng)的必要性第3頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月1、發(fā)展特高壓電網(wǎng)是滿足電力持續(xù)快速增長(zhǎng)的客觀需要。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，我國(guó)電力工業(yè)呈現(xiàn)加速發(fā)展態(tài)勢(shì)，近幾年發(fā)展更加迅猛。按照在建規(guī)模和合理開工計(jì)劃，全國(guó)裝機(jī)容量2010年達(dá)到9.5億千瓦，2020年達(dá)到14.7億千瓦；用電量2010年達(dá)到4.5萬億千瓦時(shí)，2020年達(dá)到7.4萬億千瓦時(shí)。電力需求和電源建設(shè)空間巨大，電網(wǎng)面臨持續(xù)增加輸送能力的艱巨任務(wù)。一、發(fā)展特高壓電網(wǎng)的必要性第4頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月0.020.00431.030.492.170.993.191.353.911.894.422.185.172.486.222.829.54.514.77.401949198719952000200320042005200620102020全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量（億千瓦）全社會(huì)用電量（萬億千瓦時(shí)）1949年～2020年我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量、用電量圖一、發(fā)展特高壓電網(wǎng)的必要性第5頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月

2、發(fā)展特高壓電網(wǎng)是電源結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化布局的必然要求。

我國(guó)發(fā)電能源以煤、水為主。西部地區(qū)資源豐富，全國(guó)四分之三以上經(jīng)濟(jì)可開發(fā)水能資源分布在西南地區(qū)，煤炭資源三分之二以上分布在西北地區(qū)；東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，全國(guó)三分之二以上的電力負(fù)荷集中在京廣鐵路以東經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，未來的負(fù)荷增長(zhǎng)也將保持這一趨勢(shì)。一、發(fā)展特高壓電網(wǎng)的必要性第6頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月華北南方東北西藏臺(tái)灣西北華中華東煤電基地水電基地負(fù)荷中心我國(guó)能源資源分布圖一、發(fā)展特高壓電網(wǎng)的必要性西部能源基地與東部負(fù)荷中心距離在800-3000公里左右，遠(yuǎn)距離、大容量輸電是我國(guó)未來電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

第7頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月特高壓輸電是必然選擇一、發(fā)展特高壓電網(wǎng)的必要性第8頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月

特高壓輸電具有超遠(yuǎn)距離、超大容量、低損耗送電、節(jié)約線路走廊、降低工程造價(jià)等特點(diǎn)。建設(shè)特高壓電網(wǎng)，可促進(jìn)大媒電、大水電、大核電、大規(guī)?？稍偕茉吹慕ㄔO(shè)，能夠推進(jìn)資源的集約開發(fā)和高效利用，緩解煤炭運(yùn)輸和環(huán)境的壓力，節(jié)約土地資源，在全國(guó)乃至更大范圍的優(yōu)化配置，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

一、發(fā)展特高壓電網(wǎng)的必要性第9頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月

電力技術(shù)的發(fā)展是從直流電開始的；隨著三相交流發(fā)電機(jī)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、變壓器的迅速發(fā)展，發(fā)電和用電領(lǐng)域很快被交流電所取代；但是直流還有交流所不能取代之處，如遠(yuǎn)距離大容量輸電，不同頻率電網(wǎng)之間的聯(lián)網(wǎng)、海底電纜和大城市地下電纜等。

二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展第10頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展直流輸電的發(fā)展與換流技術(shù)有密切的關(guān)系。(特別與高電壓、大功率換流設(shè)備的發(fā)展)第一階段：汞弧閥換流時(shí)期1901年發(fā)明的汞弧整流管只能用于整流。1928年具有柵極控制能力的汞弧閥研制成功，它不但可用于整流，同時(shí)也解決了逆變問題。因此大功率汞弧閥使直流輸電成為現(xiàn)實(shí)。1954年世界上第一個(gè)采用汞弧閥性直流輸電工程(哥特蘭島直流工程)在瑞典投入運(yùn)行，1977年最后一個(gè)采用汞弧閥換流的直流輸電工程(納爾遜河I期工程)建成。第11頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展直流輸電的發(fā)展與換流技術(shù)有密切的關(guān)系。(特別與高電壓、大功率換流設(shè)備的發(fā)展)第一階段：汞弧閥換流時(shí)期世界上共有12項(xiàng)汞弧閥換流的直流工程投入運(yùn)行，其中最大的輸送容量為1600MW(美國(guó)太平洋聯(lián)絡(luò)線I期工程)，最高輸電電壓為±450kV(納爾遜河l期工程)，最長(zhǎng)輸電距離為1362km(太平洋聯(lián)絡(luò)線)。但是汞弧閥制造技術(shù)復(fù)雜、價(jià)格昴貴、逆弧故障率高、可靠性較差、運(yùn)行維護(hù)不便等因素，使直流輸電的應(yīng)用和發(fā)展受到限制。第12頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月

第13頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展第二階段：晶閘管閥換流時(shí)期20世紀(jì)70年代以后，電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，高壓大功率晶閘管的問世，晶閘管換流閥和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在直流輸電工程中的應(yīng)用，這些進(jìn)步有效地改善了直流輸電的運(yùn)行性能和可靠性，促進(jìn)了直流輸電技術(shù)的發(fā)展。第14頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展第二階段：晶閘管閥換流時(shí)期第一個(gè)采用晶閘管閥的HVDC系統(tǒng)是加拿大1972年建立的依爾河系統(tǒng)，運(yùn)行電壓80kV、輸送容量為320MW背靠背直流輸電系統(tǒng)。目前，國(guó)外輸送容量最大的是1984年巴西建設(shè)伊泰普水電站±600kV超高壓直流輸電工程，兩回共6300MW，線路全長(zhǎng)1590km。第15頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展第二階段：晶閘管閥換流時(shí)期2010年07月08日正式投運(yùn)的向家壩至上海±800kV特高壓直流輸電工程，是中國(guó)自主研發(fā)、設(shè)計(jì)和建設(shè)的，是世界上電壓等級(jí)最高、額定容量最大6400MW(最大輸送能力7000MW)、送電距離最遠(yuǎn)1907km、額定電流達(dá)到4000A、技術(shù)水平最先進(jìn)的直流輸電工程，代表了當(dāng)今世界高壓直流輸電技術(shù)的最高水平。第16頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月晶閘管換流閥的特點(diǎn):體積減小、成本降低；可靠性提高；晶閘管換流閥沒有逆弧故障，而且制造、試驗(yàn)、運(yùn)行維護(hù)和檢修都比汞弧閥簡(jiǎn)單而方便。二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展第17頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月晶閘管換流閥第18頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展第三階段新型半導(dǎo)體換流設(shè)備的應(yīng)用20世紀(jì)90年代以后，IGBT得到廣泛應(yīng)用，1997年世界上第一個(gè)采用IGBT組成電壓源換流器的直流輸電工程在瑞典投入運(yùn)行。目前，世界上最大的IGBT輕型HVDC是北歐地區(qū)的Estlink海底電纜工程，運(yùn)行電壓±150kV，傳輸容量350MW，電纜全長(zhǎng)105km。第19頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展第三階段新型半導(dǎo)體換流設(shè)備的應(yīng)用LHVDC采用IGBT器件組成換流器，功能強(qiáng)、體積小，可以減少換流站的濾波裝置，省去了換流變壓器，整個(gè)換流站可以搬遷。此外，采用可關(guān)斷器件換流器，可以避免換相失敗。但是IGBT功率小、損耗大，不利于大型直流輸電工程采用。最新研制的門極換相晶閘管（IGCT）和大功率碳化硅元件，該元件電壓高、通流能力強(qiáng)、損耗低、可靠性高。第20頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展我國(guó)直流輸電的發(fā)展

1989年，我國(guó)自行研制的舟山直流輸電工程(士l00kV，100MW，54km)投入運(yùn)行；葛洲壩—上海(葛上線)是我國(guó)的第一個(gè)高壓直流輸電工程（±500kV，1200MW，1064km）1990年投運(yùn)。

90年代末，開始建設(shè)三廣直流工程、三峽—常州直流工程和貴廣直流工程。三廣直流工程于2004年投運(yùn)；三常直流工程（±500kV，3000MW，962km）于2004年5月投入運(yùn)行。

第21頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月舟山工程地理位置第22頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月三廣直流工程惠州換流閥第23頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展我國(guó)直流輸電的發(fā)展云南—廣東±800kV直流輸電工程，額定容量5000MW,2010年實(shí)現(xiàn)雙極投運(yùn)。向家壩-上?！?00千伏特高壓直流輸電示范工程起于四川復(fù)龍換流站，止于上海奉賢換流站。額定輸送功率640萬千瓦，最大輸送功率700萬千瓦；直流輸電線路途經(jīng)八省市，全長(zhǎng)約2000公里。

第24頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月特高壓直流示范工程線路工程起于四川復(fù)龍換流站，途經(jīng)四川、重慶、湖南、湖北、安徽、浙江、江蘇、上海八省市，止于上海奉賢換流站。全長(zhǎng)約2000公里，4次跨越長(zhǎng)江。第25頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月

復(fù)龍換流站鳥瞰圖高壓閥廳500kVGIS交流濾波器組低壓閥廳高端換流變戶外直流場(chǎng)主控樓低端換流變高壓閥廳直流濾波器本期建設(shè)規(guī)模：換流變壓器28臺(tái)，每臺(tái)32.1萬千伏安；交流濾波器及無功補(bǔ)償裝置4組，總?cè)萘?08萬千乏；500kV出線9回，采用GIS設(shè)備；第26頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月奉賢換流站鳥瞰圖高壓閥廳低壓閥廳交流濾波器組500kVGIS平波電抗器直流濾波器高端換流變低端換流變主控樓備用換流變站用變本期建設(shè)規(guī)模：換流變壓器28臺(tái)，每臺(tái)29.7萬千伏安；交流濾波器及無功補(bǔ)償裝置4組，總?cè)萘?90萬千乏；500kV出線3回，采用GIS設(shè)備；第27頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月近期將開工的直流工程(1)呼盟－遼寧直流工程此工程計(jì)劃近期開工。這是我國(guó)第八個(gè)長(zhǎng)距離、大容量高壓直流輸電工程。額定直流電壓為

500kV、額定直流電流3kA、額定輸送直流功率3000MW。直流線路西起內(nèi)蒙呼盟、東至遼寧沈陽(yáng)，全長(zhǎng)約908km。通過此工程，內(nèi)蒙地區(qū)的富裕能源將源源不斷地送往東北工業(yè)基地。

二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展第28頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月(2)寧東－山東直流工程這將是是我國(guó)第九個(gè)長(zhǎng)距離、大容量高壓直流輸電工程。也是第九個(gè)西電東送的高壓直流輸電工程。此工程額定直流電壓為

500kV、額定直流電流3kA、額定輸送直流功率3000MW。直流線路西起寧夏銀川、東至山東濰坊，全長(zhǎng)約1043km。目前正處于規(guī)范書編制階段。通過此工程，西北地區(qū)的富裕能源將源源不斷地送往東部工業(yè)基地。二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展近期將開工的直流工程第29頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月(3)葛滬直流工程這是我國(guó)第十個(gè)長(zhǎng)距離、大容量高壓直流輸電工程。也是第十個(gè)西電東送的高壓直流輸電工程。計(jì)劃2010年投運(yùn)。額定直流電壓為

500kV、額定直流電流3kA、額定輸送直流功率3000MW。直流線路西起湖北宜昌荊門換流站、東至上海滬西換流站，全長(zhǎng)約976km。與現(xiàn)在的葛南直流同桿并架（914km），共用線路走廊。節(jié)約線路走廊5000公頃土地。二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展近期將開工的直流工程第30頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月(4)寶雞－德陽(yáng)直流工程這是我國(guó)第十一個(gè)長(zhǎng)距離、大容量高壓直流輸電工程。額定直流電壓為

500kV、額定直流電流3kA、額定輸送直流功率3000MW。直流線路北起陜西寶雞、南至四川德陽(yáng)，全長(zhǎng)約550km。水火互濟(jì)作用明顯。二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展近期將開工的直流工程第31頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月(5)靈寶直流背靠背2期工程這是我國(guó)第四個(gè)高壓直流背靠背聯(lián)網(wǎng)工程。擴(kuò)大西北電網(wǎng)和華中電網(wǎng)功率交換的能力。本期額定直流功率750MW，額定直流電流3kA。建設(shè)一個(gè)12脈動(dòng)±125kV、750MW背靠背換流單元。二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展近期將開工的直流工程第32頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月(6)錦屏－蘇南工程這是我國(guó)第三個(gè)長(zhǎng)距離、大容量特高壓直流輸電工程。也是第十一個(gè)西電東送的高壓直流輸電工程。額定直流電壓

800kV，額定直流電流4kA，額定直流功率6400MW。直流線路西起四川西昌換流站，東至江蘇蘇南換流站，線路全長(zhǎng)約2093kM。計(jì)劃2012年8月投產(chǎn)。工程可研報(bào)告已于2007年8月通過審查。二、直流輸電技術(shù)的發(fā)展近期將開工的直流工程第33頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月東北西藏西北華北南方華中華東臺(tái)灣近期開工的直流輸電工程錦屏－蘇南靈寶2寶雞－德陽(yáng)呼遼寧東－山東葛滬第34頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月三、直流輸電與交流輸電的性能比較

技術(shù)性可靠性經(jīng)濟(jì)性第35頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月（1）功率傳輸特性

交流為了滿足穩(wěn)定問題，常需采用串補(bǔ)、靜補(bǔ)、調(diào)相機(jī)、開關(guān)站等措施，有時(shí)甚至不得不提高輸電電壓。但是，這將增加很多電氣設(shè)備，代價(jià)昂貴。直流輸電沒有相位和功角，不存在穩(wěn)定問題，只要電壓降，網(wǎng)損等技術(shù)指標(biāo)符合要求，就可達(dá)到傳輸?shù)哪康?，無需考慮穩(wěn)定問題，這是直流輸電的重要特點(diǎn)，也是它的一大優(yōu)勢(shì)。三、直流輸電與交流輸電的性能比較

3.1技術(shù)性能第36頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月三、直流輸電與交流輸電的性能比較

3.1技術(shù)性能（2）線路故障時(shí)的自防護(hù)能力交流線路單相接地后，其消除過程一般約0.4~0.8秒，加上重合閘時(shí)間，約0.6~1秒恢復(fù)。直流線路單極接地，整流、逆變兩側(cè)晶閘管閥立即閉鎖，電壓降為零，迫使直流電流降到零，故障電弧熄滅不存在電流無法過零的困難，直流線路單極故障的恢復(fù)時(shí)間一般在0.2~0.35秒內(nèi)。第37頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月三、直流輸電與交流輸電的性能比較

3.1技術(shù)性能（3）過負(fù)荷能力交流輸電線路具有較高的持續(xù)運(yùn)行能力，受發(fā)熱條件限制的允許最大連續(xù)電流比正常輸電功率大的多，其最大輸送容量往往受穩(wěn)定極限控制。直流線路也有一定的過負(fù)荷能力，受制約的往往是換流站。通常分2小時(shí)過負(fù)荷能力、10秒鐘過負(fù)荷能力和固有過負(fù)荷能力等。前兩者葛上直流工程分別為10%和25%，后者視環(huán)境溫度而異。第38頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月三、直流輸電與交流輸電的性能比較

3.1技術(shù)性能（3）過負(fù)荷能力總的來說，就過負(fù)荷能力而言，交流有更大的靈活性，直流如果需要更大的過負(fù)荷能力，則在設(shè)備選型時(shí)要預(yù)先考慮，此時(shí)需要增加投資。第39頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月三、直流輸電與交流輸電的性能比較

3.1技術(shù)性能（3）過負(fù)荷能力總的來說，就過負(fù)荷能力而言，交流有更大的靈活性，直流如果需要更大的過負(fù)荷能力，則在設(shè)備選型時(shí)要預(yù)先考慮，此時(shí)需要增加投資。第40頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月（4）功率控制交流輸電取決于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、發(fā)電機(jī)與負(fù)荷的運(yùn)行方式，值班人員需要進(jìn)行調(diào)度，但又難于控制，直流輸電則可全自動(dòng)控制。直流輸電控制系統(tǒng)響應(yīng)快速、調(diào)節(jié)精確、操作方便、能實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)控制；三、直流輸電與交流輸電的性能比較

3.1技術(shù)性能第41頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月（5）短路容量?jī)蓚€(gè)系統(tǒng)以交流互聯(lián)時(shí)，將增加兩側(cè)系統(tǒng)的短路容量，有時(shí)會(huì)造成部分原有斷路器不能滿足遮斷容量要求而需要更換設(shè)備。直流互聯(lián)時(shí)，不論在哪里發(fā)生故障，在直流線路上增加的電流都是不大的，因此不增加交流系統(tǒng)的斷路容量。三、直流輸電與交流輸電的性能比較

3.1技術(shù)性能第42頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月（6）電纜電纜絕緣用于直流的允許工作電壓比用于交流時(shí)高兩倍，例如35kV的交流電纜容許在100kV左右直流電壓下工作，所以在直流工作電壓與交流工作電壓相同的情況下，直流電纜的造價(jià)遠(yuǎn)低于交流電纜。三、直流輸電與交流輸電的性能比較

3.1技術(shù)性能第43頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月（7）輸電線路的功率損耗比較在直流輸電中，直流輸電線路沿線電壓分布平穩(wěn)，沒有電容電流，在導(dǎo)線截面積相同，輸送有用功率相等的條件下，直流線路功率損耗約為交流線路的2/3。并且不需并聯(lián)電抗補(bǔ)償。三、直流輸電與交流輸電的性能比較

3.1技術(shù)性能第44頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月（8）調(diào)度管理由于通過直流線路互聯(lián)的兩端交流系統(tǒng)可以又各自的頻率，輸電功率也可保持恒定（恒功率、恒電流等）。對(duì)送端而言，整流站相當(dāng)于交流系統(tǒng)的一個(gè)負(fù)荷。對(duì)受端而言，逆變站則相當(dāng)于交流系統(tǒng)的一個(gè)電源?；ハ嘀g的干擾和影響小，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單方便，對(duì)我國(guó)當(dāng)前發(fā)展的跨大區(qū)互聯(lián)、合同售電、合資辦電等形成的聯(lián)合電力系統(tǒng)，尤為適宜。三、直流輸電與交流輸電的性能比較

3.1技術(shù)性能第45頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月（9）線路走廊按同電壓500kV考慮，一條500kV直流輸電電線路的走廊約40m，一條500kV交流線路走廊約為50m，但是1條同電壓的直流線路輸送容量約為交流的2倍，直流輸電的線路走廊其傳輸效率約為交流線路的2倍甚至更多一點(diǎn)。三、直流輸電與交流輸電的性能比較

3.1技術(shù)性能第46頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月優(yōu)點(diǎn)：1）線路造價(jià)低，走廊窄。2）直流輸電電纜輸送容量大，造價(jià)低，損耗小，不易老化，壽命長(zhǎng)，輸送距離不受限制。3）無同步穩(wěn)定性問題，有利于長(zhǎng)距離大容量送電。4）可異步運(yùn)行。三、直流輸電與交流輸電的性能比較

第47頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月優(yōu)點(diǎn)：5）可以改善所連交流系統(tǒng)運(yùn)行特性。6）可分期投資建設(shè)。7）電網(wǎng)管理方便。8）可隔離故障，有利于避免大面積停電。三、直流輸電與交流輸電的性能比較

第48頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月

下列因素限制了直流輸電的應(yīng)用范圍：（1）直流斷路器的費(fèi)用高；（2）不能用變壓器來改變電壓等級(jí)；（3）換流設(shè)備的費(fèi)用高；（4）由于產(chǎn)生諧波，需要交流和直流濾波器，從而增加了換流站的費(fèi)用；（5）控制復(fù)雜。三、直流輸電與交流輸電的性能比較

第49頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月克服以上缺點(diǎn)，依賴技術(shù)是：（1）直流換流器的進(jìn)展；（2）晶閘管的模塊化結(jié)構(gòu)和額定值增加；（3）換流器采用12或24脈波運(yùn)行；（4）采用氧化金屬變阻器；（5）換流器控制采用數(shù)字和光纖技術(shù)。三、直流輸電與交流輸電的性能比較

第50頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月三、直流輸電與交流輸電的性能比較

3.2可靠性整個(gè)系統(tǒng)的可靠性從強(qiáng)迫停運(yùn)率和電能不可用率兩個(gè)方面進(jìn)行衡量。（1）強(qiáng)迫停運(yùn)率

第51頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月三、直流輸電與交流輸電的性能比較

3.2可靠性（2）電能不可用率

從可靠性和可用率兩個(gè)指標(biāo)來看，交、直流兩種輸電方式是相當(dāng)?shù)模际强尚械?。?2頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月三、直流輸電與交流輸電的性能比較

3.3經(jīng)濟(jì)性交、直流兩種輸電方式，就其造價(jià)而言，各具特色：（1）輸送容量確定后，直流換流站的規(guī)模隨之確定，其投資也即確定下來，距離的增加，只與線路的造價(jià)有關(guān)。交流輸電則不同，隨著輸電距離的增加，由于穩(wěn)定、過電壓等要求，需要設(shè)備中間開關(guān)站。因此，對(duì)于交流輸電方式，輸電距離不單影響線路投資，同時(shí)也影響變電部分投資。第53頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月三、直流輸電與交流輸電的性能比較

3.3經(jīng)濟(jì)性（2）就變電和線路兩部分看，直流輸電換流站投資占比重很大，而交流輸電的輸電線路投資占主要成分。（3）直流輸電功率損失比交流輸電小得多。（4）當(dāng)輸送功率增大時(shí)，直流輸電可以采用提高電壓、加大導(dǎo)線截面的辦法，交流輸電則往往只好增加回路數(shù)。第54頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月直流輸電與交流輸電的建設(shè)費(fèi)用比較第55頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月高壓直流聯(lián)絡(luò)線大致分以下幾類：（1）單極聯(lián)絡(luò)線；（2）雙極聯(lián)絡(luò)線；（3）同極聯(lián)絡(luò)線。

四、高壓直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和元件

4.1高壓直流聯(lián)絡(luò)線的分類第56頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月單極聯(lián)絡(luò)線的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，通常采用一根負(fù)的導(dǎo)線，而由大地或水提供回路?？紤]造價(jià)，常采用這類系統(tǒng)，對(duì)電纜傳輸來說尤其如此。這類結(jié)構(gòu)也是建立雙極系統(tǒng)的第一步。當(dāng)大地電阻率過高，或不允許對(duì)地下（水下）金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生干擾時(shí)，可用金屬回路代替大地作回路，形成金屬性回路的導(dǎo)體處于低電壓。四、高壓直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和元件

4.1高壓直流聯(lián)絡(luò)線的分類第57頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月

四、高壓直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和元件

4.1高壓直流聯(lián)絡(luò)線的分類

雙極聯(lián)絡(luò)線結(jié)構(gòu)如圖，有兩根導(dǎo)線，一正一負(fù)，每端有兩個(gè)為額定電壓的換流站串聯(lián)在直流側(cè)，兩個(gè)換流器間的連接點(diǎn)接地。正常時(shí)，兩極電流相等，無接地電流。兩極可獨(dú)立運(yùn)行。若因一條線路故障而導(dǎo)致一極隔離，另一極可通過大地運(yùn)行，能承擔(dān)一半的額定負(fù)荷，或利用換流器及線路的過載能力，承擔(dān)更多的負(fù)荷。第58頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月雙極聯(lián)絡(luò)線特點(diǎn):1、從雷電性能方面看，一條雙極HVDC線路能有效地等同于兩交流傳輸線路。正常情況下,它對(duì)鄰近設(shè)備的諧波干擾遠(yuǎn)小于單極聯(lián)絡(luò)線。通過控制（不需要機(jī)械開關(guān)）改變兩極的極性來實(shí)現(xiàn)潮流反向。2、當(dāng)接地電流不可接受時(shí)，或接地電阻高而接地電極不可行時(shí)，用第三根導(dǎo)線作為金屬性中性點(diǎn)，在一極退出運(yùn)行或雙極運(yùn)行失去平衡時(shí)，此導(dǎo)線充當(dāng)回路。第三條導(dǎo)線的絕緣要求低，還可作為架空線的屏蔽線。如果它完全絕緣，可作為一條備用線路。四、高壓直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和元件

第59頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月同極聯(lián)絡(luò)線：導(dǎo)線數(shù)不少于兩根，所有導(dǎo)線同極性。通常最好為負(fù)極性，因?yàn)樗呻姶乓鸬臒o線電干擾小。系統(tǒng)采用大地作為回路。當(dāng)一條線路發(fā)生故障時(shí)，換流器可為余下的線路供電，這些導(dǎo)線有一定的過載能力，能承擔(dān)比正常情況更大的功率。四、高壓直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和元件

4.1高壓直流聯(lián)絡(luò)線的分類第60頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月4.2高壓直流輸電系統(tǒng)的元件四、高壓直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和元件

第61頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月4.2高壓直流輸電系統(tǒng)的元件四、高壓直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和元件

（1）換流器它們完成交-直流和直-交流轉(zhuǎn)換，由閥橋和有抽頭切換器的變壓器構(gòu)成。閥橋包括6脈波或12脈波的高壓閥。換流變壓器向閥橋提供適當(dāng)?shù)燃?jí)的不接地三相電壓源。由于變壓器閥換流器的正端或負(fù)端接地。第62頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月（2）平波電抗器這些大電抗器有高達(dá)1.0H的電感，在每個(gè)換流站與每極串聯(lián)，它們有以下作用：1.降低直流線路中的諧波電壓和電流；2.防止逆變器換相失敗；3.防止輕負(fù)荷電流不連續(xù)；4.限制直流線路短路期間整流器中的峰值電流。四、高壓直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和元件

4.2高壓直流輸電系統(tǒng)的元件第63頁(yè),共74頁(yè)，星期六，2024年，5月四、高壓直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和元件

4.2高壓直流輸電系統(tǒng)的元件（3）諧波濾波器換流器在交流和直流兩側(cè)均產(chǎn)生諧波電壓和諧波電流。這些諧波可能導(dǎo)致電容器和附近的電機(jī)過熱