《直流输电与FACTS技术》课件第一章 绪论

1、直流输电与FACTS技术 2第一章 绪论第二章 换流器的工作原理第三章 直流输电系统中的谐波和滤波器第四章 直流输电系统的调节与控制第五章 VSC-HVDC系统第六章 FACTS概述第七章 典型的FACTS装置3教材及参考书籍“直流输电” 张一工编（校印）“高压直流输电原理与运行”韩民晓等编 （机械工业出版社）“高压直流输电与柔性交流输电” 杨晓萍编 （中国电力出版社）“直流输电” 戴熙杰等编（中国电力出版社）考核方式考试：80%，闭卷平时成绩：20%，测验、签到等5第一章 绪论直流输电基本概念直流输电发展历史直流输电与交流输电的比较 直流输电的主要优缺点和适用场合 两端直流输电系统的构成方式

2、 直流输电系统的组成及主要设备61.1 直流输电基本概念两端HVDC系统示意图交流系统A交流系统B换流站换流站高压直流输电 (High Voltage Direct Current Transmission，HVDC)71.1 直流输电基本概念81.1 直流输电基本概念91.2 直流输电发展历史19世纪，能够通过线路传送电报，最早的“输电”。传递信息，不是传送能量。1882年，法国物理学家德普勒进行了第一次直流输电试验。米斯巴赫煤矿-慕尼黑的国际展览会上；直流15002000V；输送功率1.5kW；输送距离：57公里。交直流之争101929年，Dr. Uno Lamm成功解决了汞弧阀（merc

3、ury arc valves）容量提升的问题。 Dr. Uno Lamm被称为“the father of HVDC” Early mercury arc valve for HVDC transmission 1954年，瑞典本土哥特兰岛（Gotland）第一条商业化的海底电缆直流输电系统。额定值：20MW，200A，100kV 1.2 直流输电发展历史1901年，美国人Peter Cooper Hewitt发明汞气灯（ mercury-vapor lamp），进而发明mercury arc rectifier（汞弧整流器）。1120世纪60年代可控硅出现，为高压直流输电创造了更加有利的条件

4、。 截止到1988年，世界上已建成的直流输电工程约45项，总容量达35000MW。 1.2 直流输电发展历史12哥特兰岛（Gotland）直流工程中的汞弧阀1.2 直流输电发展历史13哥特兰岛扩建工程（1970）, 世界上最早的晶闸管阀1.2 直流输电发展历史14直流换流阀厅内部中的换流阀1.2 直流输电发展历史15换流站1.2 直流输电发展历史16东部沿海地区经济的高速发展、能源与负荷分布的不均匀性,使大规模开发西部电源(如三峡水电)显得十分必要和迫切, 同时也使电源点越来越远离负荷中心直流输电在中国的发展172003年全国联网示意图 华中Central 华东East 华北North 东北N

5、ortheast川渝ChuanYu福建Fujian南方South西北Northwest18华北 西北 东北华东 南方电网 西藏从三峡到华东的三回直流德阳宝鸡 直流晋城阳城江苏AC灵宝背靠背直流荆州惠州 直流姜家营高岭交流新乡邯东华中 三峡水电站西北华北2010年全国电网互联示意图192015-2020年全国电网互联示意图华北 西北 东北华东南方电网西藏三峡华东三回直流德阳宝鸡直流晋城阳城江苏AC灵宝背靠背直流荆州惠州 直流高岭DC新乡邯东背靠背直流华中 三峡西北华北锦屏金沙江 锦屏至苏州 金沙江至华东三峡地下机组到山东20呼辽工程, 300万千瓦, 908公里, 已投运。德宝工程, 300万千

6、瓦, 908公里, 已投运。三常、三沪、三沪II工程 300万千瓦, 葛上工程, 120万千瓦,约1000公里, 1990-2011年陆续投运。三广、贵广一回、贵广二回, 300万千瓦， 天广，180万千瓦已投运。青藏工程 ,60万千瓦, 1038公里, 已投运。500kV及以下直流工程溪洛渡-广东双回，2013年底投运21宁东-山东 660kV直流工程，4000MW, 1335km, 2011年2月投运。660kV直流工程22向家坝-上海, 640万千瓦, 1,907公里, 水电送出，2010年7月投运哈密-郑州, 800万千瓦, 2,210公里, 火电送出，2014年初投运。锦屏-苏南,

7、720万千瓦, 2,097公里, 水电送出，2012底投运。溪洛渡-浙西, 800万千瓦, 1,669公里, 水电送出，2014年7月投运800kV直流工程云南楚雄-广东, 500万千瓦, 1,437公里, 水电送出，2010投运云南糯扎渡-广东江门, 500万千瓦, 1,437公里, 水电送出，2013投运宁东-浙江, 800万千瓦, 1,720公里, 风电火电送出，预计2016投运晋北-苏南, 800万千瓦, 1,119公里, 火电风电送出，2017投运。酒泉-湖南, 800万千瓦, 2,388公里, 新能源、火电电送出，2017年投运23黑河工程, 中俄联网,75万千瓦, 已投运 高岭工

8、程, 2*75万千瓦, 1期已投运，2期也于2012年投运。灵宝工程, 111万千瓦, 已投运. 背靠背工程24截止目前，中国直流工程:已建成直流输电工程20多项总输送容量大于6000万千瓦在世界上率先建成800kV和660kV直流示范工程，中国已成为世界上投运直流输电工程最多、直流输电技术应用最全面的国家，在高压直流输电领域实现了“中国创造”和“中国引领”。2525中国已投运直流工程工程名称直流电压输送容量输送距离投运时间投资方葛南直流500kV1200MW1045km1990国网天广直流500kV1800MW960km2001南网三常直流500kV3000MW860km2003国网贵广I回

9、500kV3000MW899km2004南网三广直流500kV3000MW975km2004国网灵宝背靠背及其扩建120/167kV360+750MW02005/2009国网三沪直流500kV3000MW1048.6km2006国网贵广II回500kV3000MW1225km2007南网高岭背靠背125kV1500MW02008国网德宝直流500kV3000MW574km2009国网呼辽直流500kV3000MW908km2010国网云广直流800kV5000MW1437km2010南网向上直流800kV6400MW1907km2010国网宁东直流660kV4000MW1335km2011国网

10、三沪II回500kV3000MW1106km2011国网26中国已投运直流工程工程名称直流电压输送容量输送距离投运时间投资方青藏直流400kV600MW1038km2011国网南汇风电场柔性直流30kV20MW8.4km2011国网黑河背靠背125kV750MW02011国网锦屏苏南8007200MW2083km2012国网高岭背靠背二期125kV1500MW02012国网溪洛渡浙江8008000MW1680km2014国网27“十二五”直流输电工程序号项目起点落点电压等级（千伏）输送容量(万千瓦)长度（公里）1哈密河南哈密郑州80080022102宝清唐山宝清唐山80080015003酒泉湖

11、南酒泉湘潭80080023004呼盟山东呼盟青州80080016005陕西山东彬长临沂80080012006哈密北重庆哈密重庆80080023007宁东-浙江宁东绍兴80080020008锡盟江苏锡盟泰州80080016009蒙西湖北蒙西武汉800800145010陇东江西陇东新余800800140011准东成都准东成都11001050268728中国2020前规划的直流输电工程，总共大约25项，大于世界其它国家HVDC拟建工程的总和世界交流输电的焦点在中国世界直流输电的市场在中国HVDC的发展291.3 直流输电与交流输电的比较 经济性比较线路两端设备总费用与等价距离技术性比较稳定性短路容量

12、非同步联络线控制性30等价距离 HVDC与HVAC总投资费用相等时，输电线路的长度。架空线路：600-800km电缆线路： 20-40km311.4 直流输电的主要优缺点和适用场合优点当输送相同的功率时，直流输电线路造价比交流线路低可以非同步联网输送容量不受稳定性限制联网不增加短路容量线路电晕干扰小线路基本不存在电容电流，不需无功补偿321.4 直流输电的主要优缺点和适用场合缺点换流站造价高于变电站目前尚无适用的直流断路器，发展多端直流输电系统受到一定限制不能使用变压器变换电压水平运行过程中产生谐波换流站需要大量的无功补偿控制复杂331.4 直流输电的主要优缺点和适用场合适用场合远距离大功率输

13、电海底电缆输电用电缆向高密度大城市供电不同额定频率或同频率非同步运行的交流系统之间的联络341.5 两端直流输电系统的构成方式单极系统（Monopolar Link）双极系统（Bipolar Link）非同步联络站（Back-to-Back tie, BTB or B2B）或背靠背直流系统361.5 两端直流输电系统的构成方式单极系统（Monopolar Link）双极系统（Bipolar Link）非同步联络站（Back-to-Back tie, BTB or B2B）381.5 两端直流输电系统的构成方式单极系统（Monopolar Link）双极系统（Bipolar Link）非同步联络

14、站（Back-to-Back tie, BTB or B2B）401.6 直流输电系统的组成及主要设备交流母线交流系统 I无功补偿设备交 流滤波器直流线路Vd I 换流站I平波电抗器直 流滤波器桥I交流母线断路器桥II换流站II 交流系统 I I无功补偿设备交 流滤波器换 流变压器Vd II 断路器换 流变压器1）系统基本构成41412）直流输电系统的主要设备换流器（converter） 将交流电转换成直流电,或者将直流电转换成交流电的设备。其中， 整流器（Rectifier）-将交流电转换成直流电的换流器。 逆变器（Inverter）-将直流电转换成交流电的换流器。42三相桥式换流器的原理结线图43432）直流输电系统的基本组成作用: 向换流器提供适当的电压减小注入系统的谐波换流变压器(Converter Transformer) 向换流器提供适当等级的三相电压源设备444546462）直流输电系统的基本组成作用: 减小注入直流系统的谐波减小换相失败的几率防止轻载时直流电流间断 限制直流短路电流峰值 平波电抗器（Smoothing Reactor） 47油浸式48干式49492）直流输电系统的基本组成 滤波器（Filter） 减小注入交、直流系统谐波的设备种类:交流滤波器， 直流滤波器有源、无源滤波器无源滤波器: 单调谐滤波器 双调谐滤波器 高通滤波器50交流滤波器AC fil