换成交流电的换流站
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特点
只输送有功功率，不输送无功功率
换流阀在运行时，它对交流、直流
系统两侧都将产生谐波 在换流站两侧均必须采用滤除谐波的 措施
湖南工程学院 惠州鹅城换流站
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两端直流输电系统的构成原理图
换流站全貌
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两端直流输电系统的构成原理图
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第八章 远距离输电技术
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交流
短路电流与受端系统容量关系三峡18.200GW
短路电流(kA) 受端容量 （GVA） 60 51.900 40 34.600 20 17.300 10 8.600
最大链式同步电网（长4600公里，容量1.4亿（140GVA））
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2.电流过零
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2.换流站的工作原理
（1）整流工作状态 • 换流器的原理接线图
三相桥式整流电路
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假设
1）三相电源对称
ea Em sin(t ) 6 eb Em sin(t ) 2 5 ec Em sin(t ) 6
2）平波电抗很大，负载电流Id无纹波
99.880
99.541 6.29
99.865
99.545 6.10
99.903
99.615 6.12
99.906
99.636 5.98
线损率（%）
**110（66）千伏及以上变电设备
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“三纵三横一环”耗资2700亿
到2020年，我国特高压这一网络更加扩 张。以华北、华东、华中（“三华”）特高压 同步电网为中心东北特高压电网、西北750 千伏电网为送端，各大煤电基地、大水电基 地、大核电基地、大可再生能源基地为联结， 一幅全国“坚强智能电网”的图画呈现在世人 面前。


I

v

1 jA Sinx B Cosx ZC

v 1
相位系数 波速
v 300m
L0C0
s
架空线：
ZC L0 C0
2f 2 180o 50 o 0 . 06 / km v 300103
波阻抗
ZC 500
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线路的自然功率
直流对地电压
导体允许通过的 交流电流有效值
双极交流
Pd 2U d I d
导体允许通过的 电流
当 Cos 0.943 时
Pa Pd
湖南工程学院 功率损耗：
Pa 2 2 R 三相交流 Pa 3I a R 2 2 3 U d Cos
2
双极直流 P d 2I d
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2010年，国家电网公司名列《财富》世界企业500强第8位，是 全球最大的公用事业企业
核心指标 售电量（亿千瓦时） 输电线路长度*（公里） 2006 17097 413219 2007 19742 457104 2008 21235 496332 2009 22748 561456 2010 26891 618837
高压直流断路器
大地回流造成的腐蚀及对交流系统的影响
闭锁
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直流输电的主要用途
1.远距离大功率输电 2.海底电缆送电 3.不同频率或相同额定频率非同步运行 的交流系统之间的联络 4.用地下电缆向用电密度高的城市供电
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直流输电的接线方式
• 单极直流输电
• 单极两线直流输电
Edr 3 3



3


3
(ea eb ) d (t )



3Em Sin(t

3
) d (t )
3 3

Em Cos Edo Cos
Edo
直流输出电压随控制角的增加而减少

3 3

Em
整流状态控制角的变化范围：0~90°
2
时，直流输出电压为零
电感－电容效应
电容效应
法拉第效应
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电容效应
E U U
L



C
1 ＞L 时， C
回路呈容性
湖南工程学院 三、空载线路的电压分布
1.电源容量为无穷大（Xs=0）
边界条件： I 2
U
2

0
1 U 1 Cos
U

X
Cosx U 1 U 2 Cosx Cos
• 双极直流输电
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1.单极直流输电
换流站与直线线路的连接端点
特点：结构简单，经济 地电流对地下埋设设备的金属 物腐蚀严重 对交流系统的影响
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阳极（铁）Fe 2OH FeOH 2
FeOH 3
阴极
2e 2H H 2
不腐蚀阴极
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地中直流电流
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2008年底特高压交流试验示范工程投入运行；
2010年特高压直流送电华东，华北—华中—华东 （“三华”）特高压同步电网初步形成； 2012年，“三华”特高压同步电网将形成“两纵两 横”格局，实现陕北、晋东南、蒙西等煤电基地和西南 水电基地的能源优化配置，中东部负荷集中地区能更好 地接受区外电力。
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换流站内晶闸管阀厅
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换流站阀厅外的换流变压器
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换流站外场地上的直流滤波电容组
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1.换流站的组成
换流变压器 平波电抗器 换流器
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可控硅导通条件
1.阀承受正向电压 2.控制级得到触发脉冲信号
可控硅导通后关断条件
1.阀承受反向电压
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两端设备
换流器
滤波器
无功补偿设备
换流站造价高
交直流等价输电距离
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二、直流输电的优缺点及适用场合
优点
1.当输送功率相同时，其线路造价低 2.当输送功率相同时，其功率损耗小 3.两端交流电力系统不需要同步运行， 输电距离不受电力系统同步运行稳定
性的限制
4.直流线路的电压、电流、功率的调节比较 容易和迅速


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3）可控硅阀K1~K6为理想状态 导通时压降为零，关断后阻抗 为无穷大 • Ls=0
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控制角：可控硅承受正向电压起到加触发脉冲使其道 通的瞬间所对应的电角度 换相：从一个可控硅道通变换为另一个可控硅的过程
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• 过程演示
K6K1导通－K2开通－K6断开 －K1K2导通
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六组轮流导通 K6 、K1 （Uab） K3 、K4 （Uba） K1 、K2 （Uac） K2 、K3 (Ubc) K5 、K6
K4 、K5 （Uca） （Ucb）
六脉动整流电路 每组可控硅导通时间 每一可控硅导通时间为 电角度 电角度
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直流输出电压平均值Edr
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小结：空载线路首、末端电压的关系
不考虑电源等值电抗
U

2
1 E Cos
末端接并联电抗器
U1 U1 Um ＜ Cos Cos
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二、对潜供电流的抑制
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高压直流输电
一、高压直流输电与高压交流输电的比较
（一）经济上 上 线路 两端设备 架空线路＞500km， （二）技术
变电设备容量**（万千伏 安）
营业收入（亿元） 资产总额（亿元）
113779
8545 12128
134270
10107 13618
160142
11407 16435
188654
12580 18419
213193
15427 21192
城市供电可靠率（%）
农网供电可靠率（%）
以上输电线路
99.839
99.491 6.40
补偿度
TK
QL QC
空长线的无功功率
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可见：线末接有XL时，使 U X L (并联容量 )时， U 出现最大值的点向线路中部移动 当 x 0 时，有最大值 ↑
2 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
x
无并联电抗器时， 首、末端电压关系
Um
U1 U ＜ 1 Cos( ) Cos
2
P d R R 2 2U A
2
Pd 3 2 2 cos Pa 4 3
输送功率相同时，直流功率损耗为交流输电 功率损耗的2/3倍
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结论
1.当输送功率相同时，其线路造价低 （建设费用） 线路:2根 架空线路杆塔结构比较简单 线路走廊较窄 2.当输送功率相同时，其功率损耗小 （运行费用） 3.电缆
额定电压±50kv，输送功率双极60mw
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（5）三常直流输电工程 2000年开始建设 全长890km
2002年底已建成单级500kv
2003年5月建成双极±500kv （6）三广直流输电工程 2003年底建成单级500kv （7）贵广直流输电工程
地中直流电流对于交流输电系统的影响示意图
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2.单极两线直流输电
无大地回流
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3.双极直流输电
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三、换流站的工作原理
直流输电系统的原理接线图（双极） 换流器 换流阀 阀 阀臂
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整流站：把三相交流电变换成直流电