《直流輸電與FACTS技術(shù)》課件第一章 緒論

1、直流輸電與FACTS技術(shù) 2第一章 緒論第二章 換流器的工作原理第三章 直流輸電系統(tǒng)中的諧波和濾波器第四章 直流輸電系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制第五章 VSC-HVDC系統(tǒng)第六章 FACTS概述第七章 典型的FACTS裝置3教材及參考書籍“直流輸電” 張一工編（校?。案邏褐绷鬏旊娫砼c運行”韓民曉等編 （機(jī)械工業(yè)出版社）“高壓直流輸電與柔性交流輸電” 楊曉萍編 （中國電力出版社）“直流輸電” 戴熙杰等編（中國電力出版社）考核方式考試：80%，閉卷平時成績：20%，測驗、簽到等5第一章 緒論直流輸電基本概念直流輸電發(fā)展歷史直流輸電與交流輸電的比較 直流輸電的主要優(yōu)缺點和適用場合 兩端直流輸電系統(tǒng)的構(gòu)成方式

2、 直流輸電系統(tǒng)的組成及主要設(shè)備61.1 直流輸電基本概念兩端HVDC系統(tǒng)示意圖交流系統(tǒng)A交流系統(tǒng)B換流站換流站高壓直流輸電 (High Voltage Direct Current Transmission，HVDC)71.1 直流輸電基本概念81.1 直流輸電基本概念91.2 直流輸電發(fā)展歷史19世紀(jì)，能夠通過線路傳送電報，最早的“輸電”。傳遞信息，不是傳送能量。1882年，法國物理學(xué)家德普勒進(jìn)行了第一次直流輸電試驗。米斯巴赫煤礦-慕尼黑的國際展覽會上；直流15002000V；輸送功率1.5kW；輸送距離：57公里。交直流之爭101929年，Dr. Uno Lamm成功解決了汞弧閥（merc

3、ury arc valves）容量提升的問題。 Dr. Uno Lamm被稱為“the father of HVDC” Early mercury arc valve for HVDC transmission 1954年，瑞典本土哥特蘭島（Gotland）第一條商業(yè)化的海底電纜直流輸電系統(tǒng)。額定值：20MW，200A，100kV 1.2 直流輸電發(fā)展歷史1901年，美國人Peter Cooper Hewitt發(fā)明汞氣燈（ mercury-vapor lamp），進(jìn)而發(fā)明mercury arc rectifier（汞弧整流器）。1120世紀(jì)60年代可控硅出現(xiàn)，為高壓直流輸電創(chuàng)造了更加有利的條件

4、。 截止到1988年，世界上已建成的直流輸電工程約45項，總?cè)萘窟_(dá)35000MW。 1.2 直流輸電發(fā)展歷史12哥特蘭島（Gotland）直流工程中的汞弧閥1.2 直流輸電發(fā)展歷史13哥特蘭島擴(kuò)建工程（1970）, 世界上最早的晶閘管閥1.2 直流輸電發(fā)展歷史14直流換流閥廳內(nèi)部中的換流閥1.2 直流輸電發(fā)展歷史15換流站1.2 直流輸電發(fā)展歷史16東部沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、能源與負(fù)荷分布的不均勻性,使大規(guī)模開發(fā)西部電源(如三峽水電)顯得十分必要和迫切, 同時也使電源點越來越遠(yuǎn)離負(fù)荷中心直流輸電在中國的發(fā)展172003年全國聯(lián)網(wǎng)示意圖 華中Central 華東East 華北North 東北N

5、ortheast川渝ChuanYu福建Fujian南方South西北Northwest18華北 西北 東北華東 南方電網(wǎng) 西藏從三峽到華東的三回直流德陽寶雞 直流晉城陽城江蘇AC靈寶背靠背直流荊州惠州 直流姜家營高嶺交流新鄉(xiāng)邯東華中 三峽水電站西北華北2010年全國電網(wǎng)互聯(lián)示意圖192015-2020年全國電網(wǎng)互聯(lián)示意圖華北 西北 東北華東南方電網(wǎng)西藏三峽華東三回直流德陽寶雞直流晉城陽城江蘇AC靈寶背靠背直流荊州惠州 直流高嶺DC新鄉(xiāng)邯東背靠背直流華中 三峽西北華北錦屏金沙江 錦屏至蘇州 金沙江至華東三峽地下機(jī)組到山東20呼遼工程, 300萬千瓦, 908公里, 已投運。德寶工程, 300萬千

6、瓦, 908公里, 已投運。三常、三滬、三滬II工程 300萬千瓦, 葛上工程, 120萬千瓦,約1000公里, 1990-2011年陸續(xù)投運。三廣、貴廣一回、貴廣二回, 300萬千瓦， 天廣，180萬千瓦已投運。青藏工程 ,60萬千瓦, 1038公里, 已投運。500kV及以下直流工程溪洛渡-廣東雙回，2013年底投運21寧東-山東 660kV直流工程，4000MW, 1335km, 2011年2月投運。660kV直流工程22向家壩-上海, 640萬千瓦, 1,907公里, 水電送出，2010年7月投運哈密-鄭州, 800萬千瓦, 2,210公里, 火電送出，2014年初投運。錦屏-蘇南,

7、720萬千瓦, 2,097公里, 水電送出，2012底投運。溪洛渡-浙西, 800萬千瓦, 1,669公里, 水電送出，2014年7月投運800kV直流工程云南楚雄-廣東, 500萬千瓦, 1,437公里, 水電送出，2010投運云南糯扎渡-廣東江門, 500萬千瓦, 1,437公里, 水電送出，2013投運寧東-浙江, 800萬千瓦, 1,720公里, 風(fēng)電火電送出，預(yù)計2016投運晉北-蘇南, 800萬千瓦, 1,119公里, 火電風(fēng)電送出，2017投運。酒泉-湖南, 800萬千瓦, 2,388公里, 新能源、火電電送出，2017年投運23黑河工程, 中俄聯(lián)網(wǎng),75萬千瓦, 已投運 高嶺工

8、程, 2*75萬千瓦, 1期已投運，2期也于2012年投運。靈寶工程, 111萬千瓦, 已投運. 背靠背工程24截止目前，中國直流工程:已建成直流輸電工程20多項總輸送容量大于6000萬千瓦在世界上率先建成800kV和660kV直流示范工程，中國已成為世界上投運直流輸電工程最多、直流輸電技術(shù)應(yīng)用最全面的國家，在高壓直流輸電領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了“中國創(chuàng)造”和“中國引領(lǐng)”。2525中國已投運直流工程工程名稱直流電壓輸送容量輸送距離投運時間投資方葛南直流500kV1200MW1045km1990國網(wǎng)天廣直流500kV1800MW960km2001南網(wǎng)三常直流500kV3000MW860km2003國網(wǎng)貴廣I回

9、500kV3000MW899km2004南網(wǎng)三廣直流500kV3000MW975km2004國網(wǎng)靈寶背靠背及其擴(kuò)建120/167kV360+750MW02005/2009國網(wǎng)三滬直流500kV3000MW1048.6km2006國網(wǎng)貴廣II回500kV3000MW1225km2007南網(wǎng)高嶺背靠背125kV1500MW02008國網(wǎng)德寶直流500kV3000MW574km2009國網(wǎng)呼遼直流500kV3000MW908km2010國網(wǎng)云廣直流800kV5000MW1437km2010南網(wǎng)向上直流800kV6400MW1907km2010國網(wǎng)寧東直流660kV4000MW1335km2011國網(wǎng)

10、三滬II回500kV3000MW1106km2011國網(wǎng)26中國已投運直流工程工程名稱直流電壓輸送容量輸送距離投運時間投資方青藏直流400kV600MW1038km2011國網(wǎng)南匯風(fēng)電場柔性直流30kV20MW8.4km2011國網(wǎng)黑河背靠背125kV750MW02011國網(wǎng)錦屏蘇南8007200MW2083km2012國網(wǎng)高嶺背靠背二期125kV1500MW02012國網(wǎng)溪洛渡浙江8008000MW1680km2014國網(wǎng)27“十二五”直流輸電工程序號項目起點落點電壓等級（千伏）輸送容量(萬千瓦)長度（公里）1哈密河南哈密鄭州80080022102寶清唐山寶清唐山80080015003酒泉湖

11、南酒泉湘潭80080023004呼盟山東呼盟青州80080016005陜西山東彬長臨沂80080012006哈密北重慶哈密重慶80080023007寧東-浙江寧東紹興80080020008錫盟江蘇錫盟泰州80080016009蒙西湖北蒙西武漢800800145010隴東江西隴東新余800800140011準(zhǔn)東成都準(zhǔn)東成都11001050268728中國2020前規(guī)劃的直流輸電工程，總共大約25項，大于世界其它國家HVDC擬建工程的總和世界交流輸電的焦點在中國世界直流輸電的市場在中國HVDC的發(fā)展291.3 直流輸電與交流輸電的比較 經(jīng)濟(jì)性比較線路兩端設(shè)備總費用與等價距離技術(shù)性比較穩(wěn)定性短路容量

12、非同步聯(lián)絡(luò)線控制性30等價距離 HVDC與HVAC總投資費用相等時，輸電線路的長度。架空線路：600-800km電纜線路： 20-40km311.4 直流輸電的主要優(yōu)缺點和適用場合優(yōu)點當(dāng)輸送相同的功率時，直流輸電線路造價比交流線路低可以非同步聯(lián)網(wǎng)輸送容量不受穩(wěn)定性限制聯(lián)網(wǎng)不增加短路容量線路電暈干擾小線路基本不存在電容電流，不需無功補償321.4 直流輸電的主要優(yōu)缺點和適用場合缺點換流站造價高于變電站目前尚無適用的直流斷路器，發(fā)展多端直流輸電系統(tǒng)受到一定限制不能使用變壓器變換電壓水平運行過程中產(chǎn)生諧波換流站需要大量的無功補償控制復(fù)雜331.4 直流輸電的主要優(yōu)缺點和適用場合適用場合遠(yuǎn)距離大功率輸

13、電海底電纜輸電用電纜向高密度大城市供電不同額定頻率或同頻率非同步運行的交流系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)341.5 兩端直流輸電系統(tǒng)的構(gòu)成方式單極系統(tǒng)（Monopolar Link）雙極系統(tǒng)（Bipolar Link）非同步聯(lián)絡(luò)站（Back-to-Back tie, BTB or B2B）或背靠背直流系統(tǒng)361.5 兩端直流輸電系統(tǒng)的構(gòu)成方式單極系統(tǒng)（Monopolar Link）雙極系統(tǒng)（Bipolar Link）非同步聯(lián)絡(luò)站（Back-to-Back tie, BTB or B2B）381.5 兩端直流輸電系統(tǒng)的構(gòu)成方式單極系統(tǒng)（Monopolar Link）雙極系統(tǒng)（Bipolar Link）非同步聯(lián)絡(luò)

14、站（Back-to-Back tie, BTB or B2B）401.6 直流輸電系統(tǒng)的組成及主要設(shè)備交流母線交流系統(tǒng) I無功補償設(shè)備交 流濾波器直流線路Vd I 換流站I平波電抗器直 流濾波器橋I交流母線斷路器橋II換流站II 交流系統(tǒng) I I無功補償設(shè)備交 流濾波器換 流變壓器Vd II 斷路器換 流變壓器1）系統(tǒng)基本構(gòu)成41412）直流輸電系統(tǒng)的主要設(shè)備換流器（converter） 將交流電轉(zhuǎn)換成直流電,或者將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設(shè)備。其中， 整流器（Rectifier）-將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的換流器。 逆變器（Inverter）-將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的換流器。42三相橋式換流器的原理結(jié)線圖43432）直流輸電系統(tǒng)的基本組成作用: 向換流器提供適當(dāng)?shù)碾妷簻p小注入系統(tǒng)的諧波換流變壓器(Converter Transformer) 向換流器提供適當(dāng)?shù)燃壍娜嚯妷涸丛O(shè)備444546462）直流輸電系統(tǒng)的基本組成作用: 減小注入直流系統(tǒng)的諧波減小換相失敗的幾率防止輕載時直流電流間斷 限制直流短路電流峰值 平波電抗器（Smoothing Reactor） 47油浸式48干式49492）直流輸電系統(tǒng)的基本組成 濾波器（Filter） 減小注入交、直流系統(tǒng)諧波的設(shè)備種類:交流濾波器， 直流濾波器有源、無源濾波器無源濾波器: 單調(diào)諧濾波器 雙調(diào)諧濾波器 高通濾波器50交流濾波器AC fil