4第一章电力系统概述.ppt

第一章 电力系统概述 第九节 高压直流输电 1929年瑞典阿西亚（ASES）公司首创高压直流输电（HVDC）技术 。 中国的直流输电起步较晚，在1958年考虑开发三峡水力资源的时候提出。 80年代，随着葛洲坝—南桥大型直流输电工程的技术引进，从瑞士BBC公司引进了一套先进的大型直流输电模拟装置 要实现直流输电必须将送端的交流电变换为直流电，称为整流 。 由于直流输电的传输容量大，输电电压高，要实现这种电力变换，需要有高电压，大容量的换流设备，通常这种设备称为换流阀 。 晶闸管（Thyristor），又称作可控硅整流器（Silicon Controlled Rectifier）， 晶闸管正常工作时的特性如下： 直流输电换流站由基本换流单元组成，基本换流单元是在换流站内允许独立运行，进行换流的换流系统，主要包括换流变压器，换流器，相应的交流滤波器和直流滤波器以及控制保护装置等 。 采用晶闸管换流阀以后，由于换流阀是多个晶闸管串联组成，可以方便的利用不同的晶闸管串联数而得到不同的换流阀电压，从而可得到不同电压的12脉动换流器 三相全波桥式换流器等值电路 六脉动电压波形 计及触发延迟时电压波形 计及换向重叠时电压波形 直流输电工程的系统结构可分为两端直流输电系统和多端直流输电系统两大类。 两端直流输电系统的构成主要有整流站，逆变站和直流输电线路三部分。 两端直流输电系统又可分为单极系统，双极系统，背靠背直流系统三种类型 背靠背直流系统是输电线路长度为零（即无直流输电线路）的两端直流输电系统。它主要用于两个非同步运行（不同频率或频率相同但非同步）的交流电力系统的联网，也称非同步联络站。 多端直流输电系统是由三个或三个以上换流站以及连接换流站之间的高压输电线路所组成。它与交流系统有三个或三个以上连接端口。多端系统可以解决多电源供电或多落点受电的输电问题，它还可以联系多个交流系统或者将交流系统分成多个孤立运行的电网。 直流输电架空线路只需要正负两极导线，杆塔结构简单、线路造价低、损耗小。与交流电相比，输送同样的功率，直流架空线路可节省约1/3的钢芯铝线，1/3~2/3的钢材，线路造价为交流输电的2/3，并且在此条件下其线路损耗约为交流的2/3。同时直流输电所占的线路走廊也较窄。 直流电缆线路输送容量大、造价低、损耗小，不易老化、寿命长，且输送距离不受限制。电缆耐受直流电压的能力比耐受交流电压的能力高3倍以上，因此同样绝缘强度和芯线截面的电缆，用于直流输电比用于交流输电容量要大很多。直流电缆线路只需要一根或两根电缆，而交流线路则需要三相三根电缆。因此直流电缆线路的造价要比交流低许多。 直流输电无需同步运行，不存在交流输电的稳定问题，其输送容量和距离将不受同步运行稳定性的限制，有利于远距离大容量输电。 采用直流输电实现电力系统之间的非同步联网，可以不增加被连电网的短路容量，不需要由于短路容量的增加而要更换断路器以及电缆要求采取限流的措施；被联电网可以是额定频率不同的电网，也可以是额定频率相同但非同步运行的电网；被联电网可以保持自己的电能质量而独立运行，不受联网的影响；被联电网之间交换的功率可以方便的进行控制，有利于运行和管理。 直流输电输送的有功和换流器消耗的无功均可进行控制，可利用这种快速可控性来改善交流系统的运行性能。根据交流系统在运行中的要求，可快速增加或减少直流输送的有功和换流器消耗的无功，对交流系统的有功平衡和无功平衡起快速调节作用，从而提高交流系统频率和电压的稳定性，电能质量和电网运行的可靠性。对于交直流并联运行的输电系统，还可以利用直流的快速控制来阻尼交流系统的低频振荡，提高交流线路的输送能力。 在直流电的作用下，只有电阻起作用，电感和电容均不起作用，直流输电采用大地为回路，直流电流则向电阻率很低的大地深层流去，可很好的利用大地这个良导体。利用大地为回路可省去一极的导线，同时大地的电阻率低、损耗小、运行费用也低。 直流输电输送的有功及两端换流站消耗的无功均可用手动或自动方式进行快速控制，有利于电网的经济运行和现代化管理。 直流输电换流站比交流变电站的设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高、可靠性也较差。由于设备多，换流站的损耗和运行费用也相应增加，同时换流站的运行和维护也较复杂，对运行人员的要求也较高。 换流器对交流侧来说，除了是一个负荷或电源以外，它还是一个谐波电流源。它畸变交流电流波形，向交流系统发出一系列的高次谐波电流，同时也畸变了交流电压波形。另一方面，换流器对直流侧还是一个谐波电压源，畸变直流电压波形、向直流侧发出一系列的谐波电压，在直流线路上产生谐波电流。 晶闸管换流器在进行换流时需消耗大量的无功功率（约占直流输送功率的40%~60%），每个换流站均需装设无功补偿设备。这同