高压直流输电-系统.ppt

高压直流输电系统 李兴源 四川大学 第1 章 导论 在特定条件下，高压直流（HVDC）输电的优点超过交流输电： 超过30km左右的水下电缆 两个交流系统之间的异步联接 大容量远距离架空线输电 1.1 高压直流输电运行特性及其与交流输电的比较 技术性能的比较 （1）功率传输特性 众所周知，随着输送容量不断增长，稳定问题越来越成为交流输电的制约因素。为了满足稳定问题，通常需采取串补、静补、调相机、开关站等措施，有时甚至不得不提高输电电压。但是，这将增加很多电气设备，代价是昂贵的。 直流输电没有相位和功角，当然也就不存在稳定问题，只要电压降、网损等技术指标符合要求，就可达到传输的目的，无需考虑稳定问题，这是直流输电的重要特点，也是它的一大优势。 （2）线路故障时的自防护能力 交流线路单相接地后，其消除过程一般约0.4～0.8s，加上重合闸时间，约0.6～1s恢复。 直流线路单极接地，整流、逆变两侧晶闸管阀立即闭锁，电压降到零，迫使直流电流降到零，故障电弧熄灭不存在电流无法过零的困难，直流线路单极故障的恢复时间一般在0.2～0.35s内。 从自身恢复的能力看，交流线路采用单相重合闸，需要满足单相瞬时稳定，才能恢复供电，直流则不存在此限制条件。 若线路上发生的故障在重合（直流为再启动）中重燃，交流线路就三相跳闸了。直流线路则可用延长留待去游离时间及降压方式来进行第2、第3次再启动，创造线路消除故障、恢复正常运行的条件。对于单片绝缘子损坏，交流必然三相切除，直流则可降压运行，且大都能取得成功。 （3）过负荷能力 通常，交流输电线路具有较高的持续运行能力，受发热条件限制的允许最大连续电流比正常输送功率大得多，其最大输送容量往往受稳定极限控制。 直流线路也有一定的过负荷能力，受制约的往往是换流站。通常分2h过负荷能力、10s过负荷能力和固有过负荷能力等。前两者葛上直流工程分别为10％和25％，后者视环境温度而异。 总的来说，就过负荷能力而言，交流有更大的灵活性。直流如果需要具有更大的过负荷能力，则必须在设备选型时要预先考虑，此时需要增加投资。 （4）利用直流输电调节作用能提高交流系统的稳定性 如前所述，直流输电具有快速响应的特点，当交流系统发生故障时，利用直流输电的调节作用，能有效地提高交流系统的稳定性。著名的美国BPA 500kV交直流并列运行线路，2回长152lkm交流线路共送2860MW，平均1回送电1430MW，直流的调节作用是重要措施之一。 （5）潮流和功率控制 交流输电取决于网络参数、发电机与负荷的运行方式，值班人员需要进行调度，但又难于控制，直流输电则可全部自动控制。 （6）短路容量 两个系统以交流互联时，将增加两侧系统的短路容量，有时会造成部分原有断路器不能满足遮断容量要求而需要更换设备。直流互联时，不论在哪里发生故障，在直流线路上增加的电流都是不大的，因此不增加交流系统的断路容量。 （7）调度管理 由于通过直流线路互联的两端交流系统可以有各自的频率，输送功率也可保持恒定（恒功率、恒电流等）。对送端而言，整流站相当了交流系统的一个负荷。对受端而言，逆变站则相当于交流系统的一个电源。互相之间的干扰和影响小，运行管理简单方便，深受电力管理、运行部门的欢迎。对我国当前发展的跨大区互联、合同售电、合资办电等形成的联合电力系统，尤为适宜。 （8）线路走廊 按同电压500kV考虑，1条500kV直流输电线路的走廊约40m，1条500kV交流线路走廊约为50m，但是1条同电压的直流线路输送容量约为交流线路的2倍，直流输电的线路走廊，其传输效率约为交流线路的2倍甚至更多一点。 下列因素限制了直流输电的应用范围： 直流断路器的费用高； 不能用变压器来改变电压等级； 换流设备的费用高； 由于产生谐波，需要交流和直流滤波器； 控制复杂。 近年来，直流技术已有了明显的进步，除了上述的第二条除外，其余缺点都可予以克服。这些技术如下： 直流断路器的进展； 晶闸管的模块化结构和额定值增加； 光触发晶闸管； 换流器采用12或24脉波运行； 采用氧化金属变阻器； 换流器控制采用数字和光纤技术。 可靠性 的比较 强迫停运率 电能不可用率 总的来说，从可靠性和可用率两个指标来看，交、直流两种输电方式是相当的，都是可行的。 经济性 的比较 交、直流两种输电方式，就其造价而言，各具如下特色： （1）输送容量确定后，直流换流站的规模随之确定，其投资也即固定下来，距离的增加，只与线路造价有关。交流输电则不同，随着输电距离的增加，由于稳定、过电压等要求。需要设置中间开关站。因此，对于交流输电方式，输电距离不单影响线路投资，同时也影响变电部分投资。 （2）就变电和线路两部