直流輸電基礎(chǔ)知識

1、2022/5/21內(nèi)容內(nèi)容 直流輸電的基本概念 直流輸電的應(yīng)用 直流輸電與交流輸電的比較 直流輸電的基本概念（系統(tǒng)構(gòu)成）直流輸電的基本概念（系統(tǒng)構(gòu)成） 直流輸電系統(tǒng)一次電路主要由整流站、直流線路和逆變站直流輸電系統(tǒng)一次電路主要由整流站、直流線路和逆變站3 3部分組成，其示意圖如下所示。部分組成，其示意圖如下所示。 直流輸電的基本概念直流輸電的基本概念 圖中交流電力系統(tǒng)圖中交流電力系統(tǒng)和和用直流電系統(tǒng)也可以是同步發(fā)電用直流電系統(tǒng)也可以是同步發(fā)電機，圖中已設(shè)定交流電力系統(tǒng)為機，圖中已設(shè)定交流電力系統(tǒng)為為送電端，為送電端，為受電端。為受電端。 這個直流輸電系統(tǒng)是這樣工作的：由交流系統(tǒng)這個直流輸電系統(tǒng)

2、是這樣工作的：由交流系統(tǒng)送出交流送出交流功率給整流站的交流母線，經(jīng)換流變壓器功率給整流站的交流母線，經(jīng)換流變壓器1 1，送到整流器，把，送到整流器，把交流功率變換成直流功率，然后由直流線路把直流功率輸送給交流功率變換成直流功率，然后由直流線路把直流功率輸送給逆變站內(nèi)的逆變器，逆變器將直流功率變換成交流功率，再經(jīng)逆變站內(nèi)的逆變器，逆變器將直流功率變換成交流功率，再經(jīng)換流變壓器，把交流功率送入受電端的交流電力系統(tǒng)換流變壓器，把交流功率送入受電端的交流電力系統(tǒng)。 直流輸電的基本概念直流輸電的基本概念直流輸電的基本概念直流輸電的基本概念直流輸電的基本概念直流輸電的基本概念直流輸電的基本概念直流輸電的基

3、本概念直流輸電的發(fā)展和應(yīng)用直流輸電的發(fā)展和應(yīng)用 交流輸電線路的容許輸送功率和距離受兩端交流交流輸電線路的容許輸送功率和距離受兩端交流系統(tǒng)之間同步運行穩(wěn)定性問題的制約，而直流輸電系統(tǒng)之間同步運行穩(wěn)定性問題的制約，而直流輸電不存在這樣的問題，因此在遠(yuǎn)距離大功率輸電時，不存在這樣的問題，因此在遠(yuǎn)距離大功率輸電時，直流輸電得到了廣泛應(yīng)用。直流輸電得到了廣泛應(yīng)用。 直流輸電的發(fā)展和應(yīng)用直流輸電的發(fā)展和應(yīng)用 輸送相同的功率，直流電纜的費用比交流省。此輸送相同的功率，直流電纜的費用比交流省。此外，由于交流電纜存在較大電容電流，海底電纜長外，由于交流電纜存在較大電容電流，海底電纜長度超過度超過40km時，采用

4、直流輸電功率是經(jīng)濟上還是技時，采用直流輸電功率是經(jīng)濟上還是技術(shù)上都較為合理。因此，海底電纜送電是直流輸電術(shù)上都較為合理。因此，海底電纜送電是直流輸電的主要用途之一。的主要用途之一。 直流輸電的發(fā)展和應(yīng)用直流輸電的發(fā)展和應(yīng)用3、交流電力系統(tǒng)之間的非同步連絡(luò)、交流電力系統(tǒng)之間的非同步連絡(luò) 直流輸電的發(fā)展和應(yīng)用直流輸電的發(fā)展和應(yīng)用 兩個交流系統(tǒng)如用交流線路互聯(lián)，除了可能兩個交流系統(tǒng)如用交流線路互聯(lián)，除了可能出現(xiàn)上述同步運行穩(wěn)定性問題所帶來的問題。其出現(xiàn)上述同步運行穩(wěn)定性問題所帶來的問題。其中較為突出的問題是必須更換一批遮斷容量不足中較為突出的問題是必須更換一批遮斷容量不足的斷路器，或是增設(shè)一定數(shù)量的

5、限流裝置。如果的斷路器，或是增設(shè)一定數(shù)量的限流裝置。如果用直流輸電線路實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)分割的目的，由于它的用直流輸電線路實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)分割的目的，由于它的控制系統(tǒng)具用調(diào)節(jié)快、控制性能好的特點，可以控制系統(tǒng)具用調(diào)節(jié)快、控制性能好的特點，可以有效地限制短路電流，使其基本保持原來水平。有效地限制短路電流，使其基本保持原來水平。 直流輸電的發(fā)展和應(yīng)用直流輸電的發(fā)展和應(yīng)用 大城市人口稠密、電力負(fù)荷集中，隨著城市大城市人口稠密、電力負(fù)荷集中，隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，向城市供電的走廊越來越擁現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，向城市供電的走廊越來越擁擠。此外，環(huán)境保護(hù)的要求也日趨嚴(yán)格，進(jìn)入城擠。此外，環(huán)境保護(hù)的要求也日趨嚴(yán)格，進(jìn)入城市的

6、供電線路發(fā)展趨向要求采用高電壓、地下輸市的供電線路發(fā)展趨向要求采用高電壓、地下輸入方式。在供電距離達(dá)到一定長度時，用高壓直入方式。在供電距離達(dá)到一定長度時，用高壓直流電纜向城市供電更為經(jīng)濟，同時直流輸電方式流電纜向城市供電更為經(jīng)濟，同時直流輸電方式還可以作為限制城市供電網(wǎng)短路電流增大的措施還可以作為限制城市供電網(wǎng)短路電流增大的措施。 直流輸電的發(fā)展和應(yīng)用直流輸電的發(fā)展和應(yīng)用直流輸電系統(tǒng)類型和工作機理直流輸電系統(tǒng)類型和工作機理直流輸電系統(tǒng)類型和工作機理直流輸電系統(tǒng)類型和工作機理直流輸電線路直流輸電線路直流輸電線路直流輸電線路v 經(jīng)濟方面比較經(jīng)濟方面比較 直流輸電一般采用雙極中性點接地方式，因此直

7、流線路僅需直流輸電一般采用雙極中性點接地方式，因此直流線路僅需2根導(dǎo)線，而三相交流線路則需根導(dǎo)線，而三相交流線路則需3根導(dǎo)線，在同樣截面和絕緣水平根導(dǎo)線，在同樣截面和絕緣水平條件，條件，2根導(dǎo)線的直流線路所能輸送的功率和根導(dǎo)線的直流線路所能輸送的功率和3根導(dǎo)線的交流線路根導(dǎo)線的交流線路所能輸送的功率幾乎是相等的。也就是說，直流架空線路與交流所能輸送的功率幾乎是相等的。也就是說，直流架空線路與交流架空線路相比，直流線路只需架空線路相比，直流線路只需2根導(dǎo)線，有色金屬和絕緣子、金根導(dǎo)線，有色金屬和絕緣子、金具都比交流線路節(jié)省約具都比交流線路節(jié)省約1/3；而且還減輕了桿塔的自重，可節(jié)約鋼；而且還減輕

8、了桿塔的自重，可節(jié)約鋼材；由于只有材；由于只有2根導(dǎo)線，還可減少線路走廊的寬度和占地面積。根導(dǎo)線，還可減少線路走廊的寬度和占地面積。所以直流輸電線路的單位長度造價比交流線路有較大的幅度的降所以直流輸電線路的單位長度造價比交流線路有較大的幅度的降低。一些統(tǒng)計資料表明；在輸送相同功率和距離的條件下，直流低。一些統(tǒng)計資料表明；在輸送相同功率和距離的條件下，直流架空線路的投資一般為交流架空線路投資的架空線路的投資一般為交流架空線路投資的60%70%。 直流輸電與交流輸電的比較直流輸電與交流輸電的比較v 技術(shù)方面比較技術(shù)方面比較q 直流輸電的優(yōu)點直流輸電的優(yōu)點 1）直流輸電不存在兩端交流系統(tǒng)之間同步運行

9、穩(wěn)定性問題）直流輸電不存在兩端交流系統(tǒng)之間同步運行穩(wěn)定性問題。其輸送容量和距離不受同步運行穩(wěn)定性的限制，利用遠(yuǎn)。其輸送容量和距離不受同步運行穩(wěn)定性的限制，利用遠(yuǎn)距離大容量送電，用直流聯(lián)網(wǎng)可以避免電磁環(huán)網(wǎng)而引起線距離大容量送電，用直流聯(lián)網(wǎng)可以避免電磁環(huán)網(wǎng)而引起線損增大，并可避免某些線路因此而引起的電流越限，以至損增大，并可避免某些線路因此而引起的電流越限，以至于影響安全運行。于影響安全運行。 直流輸電與交流輸電的比較直流輸電與交流輸電的比較 2 2）用直流輸電聯(lián)網(wǎng)，便于分區(qū)調(diào)度管理，用利于故障時交）用直流輸電聯(lián)網(wǎng)，便于分區(qū)調(diào)度管理，用利于故障時交流系統(tǒng)間的快速緊急支援和限制事故擴大?？刹灰蚵?lián)網(wǎng)后

10、流系統(tǒng)間的快速緊急支援和限制事故擴大?？刹灰蚵?lián)網(wǎng)后擴大的容量而調(diào)換遮斷容量更大的交流斷路器。擴大的容量而調(diào)換遮斷容量更大的交流斷路器。 3 3）直流輸電控制系統(tǒng)響應(yīng)速、調(diào)節(jié)精確、操作方便、能實）直流輸電控制系統(tǒng)響應(yīng)速、調(diào)節(jié)精確、操作方便、能實現(xiàn)多目標(biāo)控制。能按設(shè)定值實現(xiàn)定電流、定功率和頻率調(diào)現(xiàn)多目標(biāo)控制。能按設(shè)定值實現(xiàn)定電流、定功率和頻率調(diào)節(jié)，能抑制直流線路故障電流，實行健全系統(tǒng)對故障系統(tǒng)節(jié)，能抑制直流線路故障電流，實行健全系統(tǒng)對故障系統(tǒng)的緊急支援；也能實現(xiàn)振蕩阻尼和次同步振蕩的抑制。的緊急支援；也能實現(xiàn)振蕩阻尼和次同步振蕩的抑制。 直流輸電與交流輸電的比較直流輸電與交流輸電的比較 4 4）直

11、流輸電線路沿線電奪分布平衡，沒有電容電流，不需）直流輸電線路沿線電奪分布平衡，沒有電容電流，不需并聯(lián)電抗補償。并聯(lián)電抗補償。 5 5）兩端直流輸電便于分極分期建設(shè)及增容護(hù)建，有利于及）兩端直流輸電便于分極分期建設(shè)及增容護(hù)建，有利于及早發(fā)揮效益。早發(fā)揮效益。 直流輸電與交流輸電的比較直流輸電與交流輸電的比較q 直流輸電的缺點直流輸電的缺點 1 1）換流器在工作時需要消耗較多的無功功率。）換流器在工作時需要消耗較多的無功功率。 2 2）可控硅元件的過載能力較低。）可控硅元件的過載能力較低。 3 3）直流輸電以大地或海水作回流電路時，對沿途地面地）直流輸電以大地或海水作回流電路時，對沿途地面地下或海水的金屬設(shè)施，如金屬構(gòu)件、金屬管道、電纜等造下或海水的金屬設(shè)施，如金屬構(gòu)件、金屬管道、電纜等造成腐蝕。同時還會對通信