《高压直流输电》ppt课件

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1、高压直流输电,xxx xxx xxx 电话：xxxxxx9 办公室：西九楼xxxx2室 华中科技大学电气与电子工程学院 电力工程系 2010年9月10月,教材与参考书,1浙江大学发电教研组 直流输电 北京：水利电力出版社 1985年6月 2戴熙杰 直流输电基础 （网上有电子书下载） 北京：水利电力出版社 1990年1月 3赵畹君 高压直流输电工程技术 北京：中国电力出版社 2004年8月,教材与参考书,4 李兴源 高压直流输电系统的运行和控制 科学出版社 1998年 （网上有电子书下载），2010年又出新版 5 王官洁 高压直流输电技术 6 贺景亮 直流输电中的高电压技术 7 韩民晓 高

2、压直流输电原理与运行（教材）2010年 机械工业出版社,主要讲课内容及课时安排 （总24学时，1.5学分，考查）,1、高压直流输电系统概述 （学时1.0） 2、高压直流输电系统基本构成 （2.0） 3、换流技术复习 （3.5） 4、谐波分析 （3.5） 5. 功率因数计算 （2.0） 6高压直流输电系统主设备 （2.0） 7、高压直流输电系统控制与运行 （6.0） 8、直流输电不对称运行对交流系统的影响及对策 （2.0） 9、新型高压直流输电系统介绍（轻型直流输电） （2.0）,一、概述,1.1、何谓“高压直流输电”？ 1.2、高压直流输电的特点与适用场合； 1.3、直流输电发展简史；,1.1

3、 何谓高压直流输电？,高压直流输电= 输电、高压输电、直流输电 1.高压输电的好处？ 2.我国高压电压等级的划分？ 3.高压直流电能的来源？ 4.整流与逆变的基本方法？ 5.直流输电的基本要求。,1.2 高压直流输电的特点,1、换流器控制复杂，造价高； 2、直流输电线路造价低，具有远距离输电优势； 3、没有交流输电系统的功角稳定问题； 4、适合海底电缆和城市地下电缆输电（海岛供电、海上风电）； 5、能够非同步（同频不同相位，或不同频）连接两个交流电网，且不增加短路容量； 6、可控性强，可有效支援交流系统； 7、大量消耗无功，产生谐波； 8、不对称运行时存在直流偏磁问题； 9、大地回线的电化学腐

4、蚀问题； 10、不能向无源系统供电，构成多端直流系统困难。,直流输电与交流输电的等价距离,架空线路等价距离约在640960km 地下电缆线路的等价距离为5690km 海底电缆线路的等价距离为2448km,1.3.1 世界上的直流输电工程大事,1954年 ，瑞典果特兰岛（Gotland）直流工程，采用汞弧阀进行换流，是世界上第一个直流输电工程； 1970年，瑞典果特兰岛直流试验工程，第一次采用晶闸管进行换流； 1972年，加拿大伊尔河背靠背直流工程，是世界上第一个采用晶闸管的直流工程； 1997年，世界上第一个轻型直流输电试验工程在瑞典建成；,1.3 .1世界上的直流输电工程（续）,到2000年

5、为止，世界上已投入运行的直流工程（含汞弧阀）共63项（含我国5项），其中，背靠背26项，电缆线20项，架空线17项。,1.3.2 我国直流输电工程,（1）1987年，（浙江）舟山直流输电工程 ，海底电缆，100kV，50MW，54km ； （2）1989年，葛（州坝）上（海南桥）直流输电工程 ，500 kV，1200MW，1046km ； （3）2001年，天（生桥）广（州）直流输电工程 ，500 kV，1800MW，960km ； （4）2003年，（上海）嵊泗直流输电工程 ，海底电缆，50 kV，60MW，66km ；,1.3.2 我国直流输电工程（续1）,（5）2003年，三（峡）常（州

6、）直流输电工程， 500 kV，3000MW，860km； （6）2004年，三（峡）广（东惠州）直流输电工程， 500 kV，3000MW，975km ； （7）2004年，贵（州安顺）广（东肇庆）直流输电工程（贵广I）， 500 kV，3000MW，900km ； （8）2005年，（河南）灵宝背靠背直流输电工程，120 kV，360MW ；,1.3.2 我国直流输电工程（续2）,（9）2006年， 三峡到上海（三沪） 500 kV，3000MW，1050km ； （10）2007年 ，贵广II回，500 kV，3000MW，1194km ； 截至2007年，我国直流输电工程已达到十个，其

7、中七个为架空线，一个背靠背，两个电缆线。总输送容量达到18360 MW，输电线路总长度达到13970公里。我国在直流输电线路总长度、输送总容量方面，位居世界第一。,1.3.3 我国直流输电工程规划,计划在2008年投运的直流输电工程： （1）三峡右（上海）练塘，500 kV，300万kW直流工程； （2）（云南）开远（广东）江门，600 kV，300 万kW直流工程； （3）（云南）糯扎渡（广东）湛江市，600 kV，350万kW，向海南送电。,1.3.3 我国直流输电工程规划（续）,在2020年前计划建设的直流输电工程有： （1）小湾、糯扎渡送广东的300万kW工程。 （2）奚落渡、向家坝向

8、华中、华东送电1600万kW。 （3）西南水电送江西、福建的300万kW项目。 （4）广东与海南用直流电缆联网，输送容量为100万kW。,1.3.4 特高压直流输电工程,800kV 云南广东的特高压直流电输电工程，5000MW， 800kV，1418km，从云南楚雄到广东穗东。工程静态总投资超100亿元，2009年12月28日，世界上第一个800千伏特高压直流输电工程云南至广东特高压直流输电工程成功实现单极投产开始单极投入运行。2010年6月18日 ，双极竣工投运。 向家坝上海800千伏特高压直流输电示范工程投入运行。 2010年7月8日。1907 km，6400MW，是我国自主研发、自主设计

9、和自主建设的，是世界上电压等级最高、输送容量最大、送电距离最远、技术水平最先进的直流输电工程，也是我国能源领域取得的世界级创新成果，代表了当今世界高压直流输电技术的最高水平。 目前，世界上只有日本和俄罗斯拥有1000kV特高压交流输电网络，且都是短距离输电。800kV的特高压直流输电工程在世界上尚无先例。 世界的直流在中国！ 特高压直流输电工程：http:/ 335km。工程计划于2010年建成投运，总投资104亿元。（最新消息：2010年底单极投运）,二、高压直流输电系统的基本构成,2.1 基本概念： （1）单极、双极； （2）双端、多端； （3）金属回线、大地回线； （4）背靠背；,2.2

10、 双端直流输电的典型构成,1.单极大地回路； 2.单极金属回线； 3.双极大地回路； 4.双极单端接地； 5.双极金属回线（常用）； 6.并联式背靠背； 7.串联式背靠背。,2.3 多端直流输电的型式,1.三端并联型； 2.三端串联型；,多端直流输电的特点,1.经济； 2.因缺少大容量直流断路器，因而限制了它的发展； 意大利到撒丁岛和柯西岛的三端直流输电于80年代投运； 美国波士顿经加拿大魁北克到詹姆斯湾拉迪生的五端直流输电工程，1992年全部建成投运。 目前世界上的直流输电系统基本上都是双端系统。本课程也主要介绍双端系统。,三、换流技术复习,1.晶闸管三相全控整流桥的电路图； 2.三相全控桥

11、的波形图（直流电压、直流电流、晶闸管电流、交流线电流）； 3.三相全控桥的计算公式（直流电压、晶闸管额定电压、晶闸管有效电流、平均电流和额定电流、交流线电流有效值）； 4.三相全控桥的外特性和等值电路（变压器漏抗的影响，整流和逆变工况）； 5.双桥换流器（电路、波形、公式、外特性和等值电路等）；,3.1 三相全控整流电路原理图,3.1 三相全控桥电路图,电路图要点： （1）大电感负载（符合直流输电应用条件）； （2）交流输入电压的相序与晶闸管触发顺序的关系； （3）阀的组成、静态均压和动态均压原理与电路； （4）均压系数、电压裕度系数； （5）阀串联元件数的确定； （6）电压变化率限制和电流变

12、化率限制。,3.2 三相全控桥的波形图,（1）直流输出电压（不同控制角）； （2）直流电流； （3）阀电流； （4）交流线电流；,3.3 三相全控桥计算公式,（1）直流输出电压的理想计算公式； （2）考虑交流侧电抗的直流输出电压的计算公式（缺口面积是 面积和+ 面积之差的一半）； （3）阀电流的有效值、平均值的计算公式； （4）晶闸管额定电压和额定电流的选取； （5）交流侧线电流有效值的计算公式；,3.4 三相全控桥的外特性,全控桥外特性：直流输出电压Ud与直流输出 电流Id间的函数关系。 （1）整流器的外特性方程和外特性曲线； （2）逆变器的外特性方程和外特性曲线（分别用和表示）；,3.4

13、1 整流器外特性,1.方程： 2.曲线：端电压Ud 随输出负载电流Id的 增加而下倾的直线； （以定表示）,3.4.2 逆变器外特性,1.方程 （1）用控制角表示： （2）用逆变角表示：=180 -代入上式：,3.4.2 逆变器外特性,（3）用熄弧角表示：= -， 是换相角。 12 15 18 ,定的面积比定小2个缺口面积:,3.4.2 逆变器外特性,2.曲线 （1）用逆变角表示：上翘直线（负值面积随电流增大），端口电压的绝对值随直流电流的增加而增加（正内阻）； （2）用熄弧角表示：下倾直线（负值面积随电流减小），端口电压的绝对值随直流电流的增加而下降（负内阻）；,逆变器外特性曲线（以定和定表

14、示）,3.5 三相全控桥的等值电路,等值电路： 与原始电路具有相同数学描述的等价电路。更加方便于理论分析。 （1）整流器的等值电路； （2）逆变器的等值电路（分别用和表示）； （3）双端直流输电系统的等值电路；,3.5.1 整流器等值电路,内阻为正的可调电压源 端口电压Udz随输出电流增大而减小,3.5.2 逆变器等值电路,用表示的等值电路，端口电压Udn随电流增大而增大（正内阻）； 用表示等值电路，端口电压Udn随电流增大而减小（负内阻）。,3.5.3双端直流输电系统的等值电路,3.6 双端直流输电系统工作点,（1）工作点的确定； 通常将线路电阻RL纳入逆变器侧，则用表示的外特性曲线因正值内

15、阻的增加而上翘更多，用表示的外特性曲线因负值内阻减小而下倾减缓或微上翘。 由直流输电系统等值电路可见，两侧电路工作时，应该具有相同电流和端口电压，表现在曲线上，就是两侧换流器的外特性曲线的交点，这就是工作点。,3.6 双端直流输电系统工作点,3.6 双端直流输电系统工作点,（2）工作点稳定性判据； 判断工作点是否稳定，就是看其在经受小扰动后是否具有回到原工作点的能力。 用表示的逆变器外特性曲线上翘，若电流受扰增大（或减小），则整流侧电压降低（升高），逆变侧电压增加（减小），电流减小（增大），趋于恢复原工作点，故稳定； 用表示的逆变器外特性曲线下倾但较平缓，若电流受扰增大，则整流侧电压降低，逆变侧电压也减小但若减小量较整流侧小，则电流