高压直流输电系统

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1、高压直流输电系统TheuseofHVDCat800kV,hasbeenfoundefficient,environmentallyfriendlyandeconomicallyattractiveforlargepointtopointpowertransmissionsoftheorderof6400MWandmore,withdistancesofmorethan1000km.WorldwidethereisanincreasinginterestintheapplicationofHVDC

2、at800kV.1、了解直流输电的历史以及直流输电技术在我国的应用；2、直流输电与交流输电的性能比较；3、高压直流输电联络线的分类及直流输电的基本原理。直流输电的发展1、电力技术的发展是从直流电开始的2、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3、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1901

3、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。1954年世界上第一个采用汞弧阀性直流输电工程(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。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

4、线)。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。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。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

5、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。以后建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀，晶闸管阀已成为直流换流站的标准设备。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。晶闸管换流阀

6、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。ThyristorValvehallinterior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。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。LHVDC采用IGBT器件组成换流

7、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。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。何谓轻型高压直流？轻型高压直流输电技术是近几十年来发展的最为振奋人心的输电技术HVDCLight®是为采用地下或水下输电而设计的最新的输电系统，也可适合于远距离输电。该技术提供了很多对环境的好处，包括电力线路不可见

8、，中性的电磁场，干式电缆和紧凑型的换流站。轻型直流提高了电网的可靠性，该技术提高了高压直流输电的经济功率低到几十兆瓦。轻型直流的容量上限可达到1200MW，±320kV。轻型直流输电系统可以快捷地安装，作为传统的交流输电系统和就地的发电的替代。轻型直流的应用包含以下各种可能：连接风力发电场和电力网地下电力输送为海岛或海上石油或天然气的钻油平台提供电力连接异步的交流电网城市中心的供电我国直流输电的发展1989年，我国自行研制的舟山直流输电工程(士l00kV，100MW，54km)投入运行；葛洲