直流输电和FACTS.ppt

高压直流输电与柔性输电 特殊输电方式： 多相输电（6、9、12相） 在1972年由美国学者提出，可降低相间电压，从而减小线间距离，大幅度提高输送功率的极限 分频输电 在1995年由中国学者提出，目前仍在实验阶段，在输送过程中降低频率以缩短线间距离 无线输电 不用传输导线的输电方式，包括微波输电、激光输电等，目前还存在很大技术难题 超导输电 采用超导发电机、超导变压器和超导电缆，目前距离工业应用还有一段距离 自然功率 对于无损耗线路，在传输自然功率时，线路单位长度电感内吸收的无功功率恰好等于单位长度的电容容纳所放出的无功功率，即线路各处无功功率保持平衡，使得线路首端到末端的功率、电压都相等 如果输送功率大于自然功率时，单位长度电感吸收的无功将大于电容所放出的无功，导致线路无功不足，末端电压将会降低；反之，当输送功率小于自然功率时，单位长度电感吸收的无功将小于电容所放出的无功，导致线路无功剩余，末端电压将会升高。 对于远距离交流输电线路，由于稳定条件限制，使得线路传输功率往往达不到自然功率。 1。高压直流输电（HVDC） 输电方式的发展 电力工业萌芽阶段，以爱迪生（1847～1931）为代表的直流派主张从发电到输电都采用直流，以西屋（1846～1914）为代表的交流派则主张从发电到输电都采用交流。 由于多台发电机同步运行问题的解决以及变压器、三相感应电动机的发明和完善，交流系统在经济技术上优越性日益突出，以致取得主导地位。 如今，直流输电技术进一步发展，优势也逐步体现，HVDC（High Voltage Direct Current）在世界各大电力系统中应用渐增，使得现代电力系统成为交流中包含直流输电系统的交直流混联系统。 我国第一条大型直流输电线路工程－葛洲坝到上海±500kV、1080km高压直流输电线路已于1990年投入运行 所谓直流输电是将发电厂发出的交流电用整流器变换成直流，经直流线路送至受端，再经逆变器变换成三相交流后送往用户。 直流输电系统的原理接线图（双极） 特点 优点 优点 优点 直流输电的主要用途 一.直流输电的接线方式 1.单极直流输电 2.单极两线直流输电 3.双极直流输电 直流输电的基本原理 最简单的直流输电系统，它由直流输电线路、两端的换流站组成。 换流站中主要设备有：换流器、换流变压器、平波电抗器、交流滤波器、直流滤波器、无功补偿设备和断路器。 功率传输从交流系统1开始，经整流变压器送入整流器变成直流；然后通过直流输电线路送至逆换流器，变成三相交流后再经逆换流变压器送给交流系统2。显然，直流线路输送的完全是有功功率。 换流变压器的作用是通过调节其变比可方便地控制系统的运行状态。 滤波器的作用是抑制换流器运行时产生的谐波电压和谐波电流，以保证电能质量。 平波电抗器（电感值很大）的作用是减小直流线路中的谐波电压和谐波电流；保证直流电流在轻负荷时的连续，在直流线路发生短路时限制整流器中的短路电流峰值。 无功补偿装置的作用是为换流器提供无功电源，因为换流器运行时需要从交流系统吸收大量的无功功率，其稳态时吸收的无功约为直流线路输送的有功的50％，暂态过程更多。 换流器的功能是把三相交流电变换成直流电或直流电变换成三相交流电，前者称为整流，后者称为逆变。相应的换流设备称为整流器和逆变器。换流器中最基本的元件是阀元件，现代高压直流输电系统所用的阀元件为普通晶闸管。为了满足所需的电压和电流需要，用于直流输电的换流器可由一个或多个换流桥串并联组成，换流桥为三相桥式换流电路，有6个桥臂，桥臂由阀元件组成。 可控硅导通条件 假设 1）三相电源对称 2）平波电抗很大 ,负载电流Id无纹波 3）可控硅阀K1~K6为理想状态 导通时压降为零，关断后阻抗为无穷大 4）换流变压器的等值电感 Lc= 0，则换相可以 瞬时完成 触发延迟角α=0时（阀阳极电压一旦高于阴极电压，便立即在阀控制极上加触发脉冲，使阀立即导通。 α ＝ω τ ）： 每一可控硅导通时间为1200电角度，每组可控硅导通时间600电角度。 触发延迟角α≠0时（阀电压为正后延迟一段时间τ再加触发脉冲，即阀延时导通。 α ＝ω τ ）： 直流输出电压随控制角的增加而减少 当α由0→900时，Vdr由Vd0 →0；有功功率从交流系统流向直流系统，换流器为整流状态 当α由900 →1800时，Vdr由0 → －Vd0 ；有功功率从直流系统流向交流系统，换流器为逆变状态 尽管直流系统只输送有功功率，但同时整流器（其α∈[00,900]）和逆变器（其α∈[900,1800]）都要从交流系统吸收无功功率。Ptdc＋jQtdc为直流系统从交流系统抽出功率， Pts＋jQts为交流系统注入功率。 换流器只能单相导通，交流系统1向交流系统2