Chap.6_直流输电新技术__wj(20150510)

发布时间：2021-06-06

高压直流输电

Chap.6 直流输电新技术文俊华北电力大学电气与电子工程学院柔性电力技术研究所 hbdl_wenjun@ 2015-6-14

chap.6 直流输电新技术

课程安排

第六章直流输电新技术 6.1 特高压直流输电 6.2 柔性直流输电

6.3 高压直流三极输电 6.4 电容换相换流器

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6.1 特高压直流输电

特高压电网由特高压骨干网架、超高压、高压输电网、配电网以及高压直流输电系统共同构成的分层、分区，结构清晰的大电网。(国家电网)特高压骨干网架

由1000kV级交流输电网和800kV及以上电压等级直流输电系统构成的电网。

特高压输电分类特高压交流输电(UHVAC transmission) 特高压直流输电(UHVDC transmission)2015-6-14 3

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6.1.1 特高压直流输电系统

Ultra High Voltage Direct Current transmission --- UHVDC

UHVDC的系统接线形式与高压直流输电的相同，均

为双极两端中性点接地形式，然而在换流器结构、输送容量、输送距离、电气一次设备的容量及绝缘

水平等方面相差很大。

交流系统I双极两端HVDC

交流系统II

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6.1.1 特高压直流输电系统 1、换流器主接线典型方式:每极2组12脉动换流单元串联(图a) 其他方式:每极2组12脉动换流单元并联(图b) 400kV+400kV 6英寸ETT阀运行方式灵活平抗分布在极线和中性线上

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6.1.1 特高压直流输电系统

2、换流阀二重阀，空气绝缘，水冷却；控制角：整流器触发角15°,逆变器关断角17°

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6.1.1 特高压直流输电系统

3、换流变压器型式: 单相双绕组有载调压，强迫油循环导向风冷短路阻抗： 16% ~ 18% 有载调压开关 : 29 档，每档1.25%

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6.1.1 特高压直流输电系统

4、直流输电线路型式: 6分裂架空导线如，云广特高压直流工程：6×LGJ-630/50而贵-广II回直流工程： 4×LGJ-720/50

HVDC架空线路

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6.1.1 特高压直流输电系统

5、噪音治理换流变采用BOX-IN; 平抗采取“穿衣戴帽”; 换流站围墙加装隔音屏。平抗

换流变2015-6-14 9

常规HVDC

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6.1.1 特高压直流输电系统

6、换流站平面布置高、低压阀厅及其换流变压器采用面对面布置方式，高压阀厅布置在两侧，低压阀厅布置在中间。

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6.1.2 UHVDC工程

1、发展历史特高压直流输电技术起源于 20 世纪 60 年代，瑞典 Chalmers 大学 1966 年开始研究±750kV 导线。前苏

联于1978年计划建设±750kV、6000MW、 2400km的特高压直流，试制出工程所用的全套设备，两端换流站完成了大部分土建及设备安装工作，直流线路建成1090km,最终未投运。 1988~1994 年，巴西和ABB 开展±800kV 特高压直流输电的研发工作。 2005年左右，国家电网公司及南方电网公司先后启动特高压输电工程关键技术问题的研究。2015-6-14 11

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6.1.2 UHVDC工程

2、UHVDC工程目前世界上已投运的UHVDC工程均在我国，分别是：云广特高压直流输电示范工程：5000MW,±800 kV, 1373 km; 向上特高压直流输电示范工程：6400 MW,±800 kV, 1907 km; 锦苏工程：7200 MW,±800 kV,2059 km; 糯扎渡—广东工程：5000 MW,±800 kV,1451 km; 哈密南—郑州工程：8000 MW,±800 kV,2210 km; 溪洛渡―金华工程：8000 MW,±800 kV,1680 km。计划新建约20个UHVDC工程。2015-6-14 12

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6.2 柔性直流输电

定义以可关断器件和PWM技术为基础的第三代直流输电技术，CIGRE和IEEE将其正式命名为“VSC-HVDC”,即“电压源换流器型高压直流输电”。

不同的称谓 CIGRE和IEEE: VSC-HVDC

ABB : HVDC Light Siemens: HVDC plus 中国：柔性直流(HVDC-Flexible)输电( 2006年5月后),轻型直

流输电( 2006年5月前)2015-6-14 13

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6.2.1 柔性直流输电的发展

发展 1990年，加拿大McGill大学的Boon-Teck Ooi等人首次提出采用全控器件和脉宽调制技术(PWM)进行控制的基于电压源换流器的高压直流(VSC-HVDC)输电的概念。 1997年，ABB公司在瑞典中部的Hallsjon和Grangesberg之间建成首条工业试验VSC-HVDC工程。从此VSC-HVDC作为一种新兴的高压直流输电技术开始进入商业应用阶段。截至2014年底，世界范围内已投运VSCHVDC工程约21个，其中4个在我国，如：中国上海南汇柔性直流输电工程中国南澳柔性多端直流输电工程(3端) 中国舟山多端柔性直流输电重大科技示范工程(5端) 中国厦门柔性直流输电工程(4端)2015-6-14 14已投运的VSC-HVDC工程

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6.2.2 柔性直流输电的技术特点P USUC sin X

优点能向无源网络供电；有功功率和无功功率独立控制；

U S (U S UC cos ) Q X

能为交流侧提供无功支持，起到STATCOM的作用；谐波水平低；换流站标准化、小型化，整体式的设计以及可以进行出厂前的调试，有利于缩短施工时间，并保证其可靠性；易于构成多端直流系统。

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6.2.2 柔性直流输电的技术特点

缺点损耗较大：常规换流站损耗<0.8%,2电平或3电平换流站

损耗≈2%,MMC换流站损耗≈1.5% ; 投资大；容量较小：目前已投运或即将投运的最大工程容量约 1000MW左右；不太适合长距离架空线路输电。

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6.2.3 柔性直流输电的应用场合有功和无功功率调节灵活，有利于改善电网的运行性能风电场、小型水电厂、太阳能电站及其它新能源发电系统用电量急增，线路走廊困难构建地区电力供应商交换电力的可行性平台，增加电网运行的灵活性和可靠性快速控制有功及无功功率，使电压、电流满足电能质量标准要求如沿海小岛、海上钻井平台、偏僻地区负荷等17

应用场合非同步联网连接分布电源向城市中心送电促进电力市场发展提高配电网电能质量向远方孤立负荷点送电 MTDC2015-6-14

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6.2.4 柔性直流输电工程

1、世界上已投运的柔直工程截至2014年底，世界上投运VSC-HVDC工程约21个，其中4个在我国。世界范围内已投运的部分柔直工程：工程名称投运年工程额定参数用途

Hellsjon

1997

3MW,±10kV,150A,10km

工业试验

Gotland DirectlinkTjaerebog

1999

54MW,±80kV,350A,70km

风力发电，地下电缆电力交易，系统互联，地下电缆风力发电，示范工程