高压直流输电-推荐课件.ppt

1、2023年1月24日2sinEUPX输电距离的限制输电距离的限制稳定性问题稳定性问题 潮流难于控制潮流难于控制 振荡与摇摆振荡与摇摆2023年1月24日3交流输电系统的技术问题交流输电系统的技术问题交变的电磁场：交变的电磁场：无功问题无功问题恒定的电磁场：恒定的电磁场：没有无功问题没有无功问题电缆输电情况下问电缆输电情况下问题尤为突出题尤为突出！2023年1月24日4HVDCHVDCHVDC2023年1月24日5v利用稳定的直流电具有无感抗，无同步问题等利用稳定的直流电具有无感抗，无同步问题等优点而采用的大功率远距离直流输电。输电过优点而采用的大功率远距离直流输电。输电过程为直流。常用于海底电

2、缆输电，非同步运行程为直流。常用于海底电缆输电，非同步运行的交流系统之间的连络等方面。的交流系统之间的连络等方面。v高压直流输电技术被用于通过架空线和海底电高压直流输电技术被用于通过架空线和海底电缆远距离输送电能；同时在一些不适于用传统缆远距离输送电能；同时在一些不适于用传统交流联接的场合，它也被用于独立电力系统间交流联接的场合，它也被用于独立电力系统间的联接的联接 一、一、2023年1月24日6一、一、2023年1月24日7一、一、2023年1月24日82023年1月24日9HVDC系统的组成及工作原理换流母线换流母线交流交流系统系统 I无功补无功补偿设备偿设备交交 流流滤波器滤波器直流线路

3、直流线路Vd I 换流站换流站I平波电抗器平波电抗器直流滤直流滤波器波器桥桥I换流母线换流母线换流变换流变压器压器断路器断路器桥桥II图图1.1 HVDC原理图原理图换流站换流站II 交流系交流系统统 I I无功补无功补偿设备偿设备交交 流流滤波器滤波器换流变换流变压器压器Vd II 断路器断路器2023年1月24日10一、一、2023年1月24日11直流送电系统运行方式直流送电系统运行方式 两端直流输电系统两端直流输电系统（1）单极系统，大地、金属线（或海水）作为回线，常单极系统，大地、金属线（或海水）作为回线，常用作故障切换运行方式；用作故障切换运行方式；（2）双级系统，常用的接线方式；双

4、级系统，常用的接线方式；（3）背靠背系统，无中间的输电线路，常用作不同电网背靠背系统，无中间的输电线路，常用作不同电网的互联。的互联。多端直流输电系统，由三个或三个以上换流站连接多端直流输电系统，由三个或三个以上换流站连接换流站之间的高压直流输电系统，因技术原因，暂时换流站之间的高压直流输电系统，因技术原因，暂时还没有被广泛应用。还没有被广泛应用。一、一、2023年1月24日12HVDC系统构成方式系统构成方式-两端两端MonopolarTransmission LineTerminal ATerminal BBipolarTransmission LineTerminal ATerminal

5、 BPole 1Pole 2单极系统单极系统双极系统双极系统2023年1月24日13双极系统：双极运行方式双极系统：双极运行方式Pole 1Pole 2Terminal ATerminal BTransmission Line 1Transmission Line 22023年1月24日14双极系统：单极运行、大地回路方式双极系统：单极运行、大地回路方式Pole 1Pole 2Terminal ATerminal BTransmission Line 1Transmission Line 22023年1月24日15双极系统：单极运行、金属回路方式双极系统：单极运行、金属回路方式Pole 1Po

6、le 2Terminal ATerminal BTransmission Line 1Transmission Line 22023年1月24日16双极系统：单极双线并联运行、大地回路方式双极系统：单极双线并联运行、大地回路方式Pole 1Pole 2Terminal ATerminal BTransmission Line 1Transmission Line 22023年1月24日17两端HVDC系统的典型设计方案 双极双桥葛洲坝葛洲坝南南 桥桥20932093525/209kVIdId19831983230/500kV500kV500kV198kV220kV2023年1月24日18一、一

7、、2023年1月24日192023年1月24日20 2023年1月24日21直流输电系统的技术优势直流输电系统的技术优势三、采用三、采用 HVDC技术的理由技术的理由22122ddUUPR 无稳定性问题无稳定性问题 可快速控制潮流可快速控制潮流2023年1月24日22高压直流输电系统的经济优势：等价距离高压直流输电系统的经济优势：等价距离三、采用三、采用 HVDC技术的理由技术的理由2023年1月24日23高压直流输电系统的经济优势：等价距离高压直流输电系统的经济优势：等价距离v直流输电线造价低于交流输电线路但换流站直流输电线造价低于交流输电线路但换流站造价却比交流变电站高得多。一般认为架空造

8、价却比交流变电站高得多。一般认为架空线路超过线路超过600-800km，电缆线路超过，电缆线路超过40-60km直流输电较交流输电经济。直流输电较交流输电经济。v随着高电压大容量可控硅及控制保护技术的随着高电压大容量可控硅及控制保护技术的发展，换流设备造价逐渐降低，等价距离缩发展，换流设备造价逐渐降低，等价距离缩短，使直流输电近年来发展较快。短，使直流输电近年来发展较快。v我国葛洲坝一上海我国葛洲坝一上海1100km。三、采用三、采用 HVDC技术的理由技术的理由2023年1月24日24高压直流输电系统的经济优势：线损高压直流输电系统的经济优势：线损三、采用三、采用 HVDC技术的理由技术的理

9、由2023年1月24日25高压直流输电系统的经济优势：环境高压直流输电系统的经济优势：环境三、采用三、采用 HVDC技术的理由技术的理由2023年1月24日26Actual SituationWorld wide electrical power consumption is projected to increase by over 70%during the next 20 years,implying enormous investments in power generation.Limitations of the HVAC TechnologyAC transmission fou

10、nd its limits for transmission at very long distances and for asynchronous interconnections:Economical:expensive transmission lines and rights of wayTechnical:stability problems,high lossesGeneration and consumption centers separated by long distancesTendency to a global energy market,resulting in t

11、he need of national and international grid interconnections为什么用为什么用HVDC？三、采用三、采用 HVDC技术的理由技术的理由2023年1月24日27Actual SituationWorld wide electrical power consumption is projected to increase by over 70%during the next 20 years,implying enormous investments in power generation.Limitations of the HVAC Te

12、chnologyAC transmission found its limits for transmission at very long distances and for asynchronous interconnections:Economical:expensive transmission lines and rights of wayTechnical:stability problems,high lossesGeneration and consumption centers separated by long distancesTendency to a global e

13、nergy market,resulting in the need of national and international grid interconnections为什么用为什么用HVDC？三、采用三、采用 HVDC技术的理由技术的理由现实情况：现实情况：未来未来20年电力消费的增长导致巨大的电源建设投资年电力消费的增长导致巨大的电源建设投资 全球电力市场化趋势导致国内乃至国际电网互联的需求全球电力市场化趋势导致国内乃至国际电网互联的需求 电源中心远离负荷中心电源中心远离负荷中心HVAC技术的局限技术的局限 交流输电技术在远距离及非同步联网时的局限交流输电技术在远距离及非同步联网时的局

14、限 经济性：高投资的线路与路权经济性：高投资的线路与路权 技术性：稳定性问题，高线损技术性：稳定性问题，高线损2023年1月24日28HVDC的应用场合的应用场合三、采用三、采用 HVDC技术的理由技术的理由2023年1月24日29国内已建成的国内已建成的HVDC线路线路四、中国的四、中国的HVDC工程工程2023年1月24日30国内部分在建及规划的国内部分在建及规划的HVDC线路线路四、中国的四、中国的HVDC工程工程2023年1月24日31v直流输电换流技术直流输电换流技术 v直流输电稳态特性直流输电稳态特性 v直流输电控制系统与控制保护直流输电控制系统与控制保护 v直流输电系统故障分析与

15、保护直流输电系统故障分析与保护 v换流站无功补偿与交流侧滤波换流站无功补偿与交流侧滤波 v换流站直流侧滤波换流站直流侧滤波 v五、五、HVDC的主要技术的主要技术2023年1月24日32工频相控工频相控AC/DC换流器：电路图换流器：电路图nLsACBLsLsiaT1T4T6T3T5T2+LdidNPvd三相晶闸管换流器电路三相晶闸管换流器电路+vd=vBC5.1 HVDC的基本原理的基本原理2023年1月24日335.1 HVDC的基本原理的基本原理静态均压静态均压晶闸管晶闸管动态均压动态均压平波电抗平波电抗组间均压组间均压冲击陡波均压冲击陡波均压阀组件：晶闸阀组件：晶闸管与均压电路管与均压

16、电路 受单只器件控制受单只器件控制容量的限制，必须容量的限制，必须采取组合的形式以采取组合的形式以满足工作要求满足工作要求2023年1月24日345.1 HVDC的基本原理的基本原理换流器桥臂换流器桥臂桥臂符号桥臂符号组件组件2023年1月24日35换流器桥臂的构成换流器桥臂的构成5.1 HVDC的基本原理的基本原理换流器每个桥臂由多个器件组及桥换流器每个桥臂由多个器件组及桥臂保护电路构成臂保护电路构成每个器件组由多个单元及组保护电每个器件组由多个单元及组保护电路构成路构成每个单元由阀元件及元件保护电路每个单元由阀元件及元件保护电路构成构成特殊性：均压、均流问题特殊性：均压、均流问题2023年

17、1月24日365.1 HVDC的基本原理的基本原理阀、阀组件、阀厅阀、阀组件、阀厅2023年1月24日375.1 HVDC的基本原理的基本原理三相桥式换流器的优点三相桥式换流器的优点阀的利用率高阀的利用率高变压器的利用率高变压器的利用率高2023年1月24日38)0(3cos35.1)0(cos35.1sdsLLdsLLdLILVVLVV0 0，整流状态，整流状态90 180 时，时，Vd 0）2023年1月24日43换流器交流侧的特征谐波与非特征谐波换流器交流侧的特征谐波与非特征谐波 必然会产生必然会产生 在各次谐波中占主导地位（未装滤波器时）在各次谐波中占主导地位（未装滤波器时）p 脉动换

18、流器直流侧产生脉动换流器直流侧产生 pk 次谐波，交流次谐波，交流侧产生侧产生 pk 1 次谐波（次谐波（k=1,2,3,）5.2 HVDC的谐波无功问题的谐波无功问题2023年1月24日44换流器交流侧的特征谐波与非特征谐波换流器交流侧的特征谐波与非特征谐波 产生的情况与多种因素有关产生的情况与多种因素有关 在各次谐波中占次要地位（未装滤波器时）在各次谐波中占次要地位（未装滤波器时）要考虑装设滤波器后可能的谐波放大问题要考虑装设滤波器后可能的谐波放大问题5.2 HVDC的谐波无功问题的谐波无功问题2023年1月24日45谐波的危害谐波的危害5.2 HVDC的谐波无功问题的谐波无功问题2023

19、年1月24日46减小谐波危害的方法减小谐波危害的方法5.2 HVDC的谐波无功问题的谐波无功问题2023年1月24日47减小谐波危害的方法减小谐波危害的方法 双桥或多桥换流器双桥或多桥换流器5.2 HVDC的谐波无功问题的谐波无功问题2023年1月24日48减小谐波危害的方法减小谐波危害的方法 调谐滤波器（单调谐、双调谐）调谐滤波器（单调谐、双调谐）高通滤波器高通滤波器 平波电抗器（直流侧）平波电抗器（直流侧）有源滤波器有源滤波器5.2 HVDC的谐波无功问题的谐波无功问题2023年1月24日49换流器交流侧滤波器结构与特性换流器交流侧滤波器结构与特性5.2 HVDC的谐波无功问题的谐波无功问

20、题2023年1月24日50换流器所需无功功率的补偿换流器所需无功功率的补偿 相控换流器工作时需要消耗大量无功功率相控换流器工作时需要消耗大量无功功率 交流滤波器可补偿部分或全部所需无功交流滤波器可补偿部分或全部所需无功 补偿电容器补偿电容器 同步调相机（受端弱系统）同步调相机（受端弱系统）静止无功补偿装置（静止无功补偿装置（SVC、SVG）5.2 HVDC的谐波无功问题的谐波无功问题2023年1月24日51交流侧滤波器或补偿电容器可能出现的问题交流侧滤波器或补偿电容器可能出现的问题 与电网阻抗的并联谐振与电网阻抗的并联谐振 谐波放大或谐振谐波放大或谐振 电网阻抗的复杂性电网阻抗的复杂性5.2

21、HVDC的谐波无功问题的谐波无功问题2023年1月24日52基本控制原理基本控制原理+drU_dI+diU_3crxrLd+0cosd rU_+0d rU_3cixiLd+0d iU_dR+0cosd iU_整流器等效电路整流器等效电路逆变器等效电路逆变器等效电路HVDC等效电路等效电路：0cosdrd rxrdUUd I外特性方程：外特性方程：0cosdid ixidUUd IHVDC的基本原理的基本原理2023年1月24日53直流功率直流功率v直流功率：直流功率：,drdr ddidi dPU IPU I结论结论：可以通过改变角度可以通过改变角度（）和交流电和交流电压压（）数值来调节输出电

22、流和输出功数值来调节输出电流和输出功率率。,EHVDC的基本原理的基本原理2023年1月24日54基本控制手段基本控制手段 触发脉冲相位控制：调节触发脉冲相位控制：调节 换流变分接头控制：调节换流变分接头换流变分接头控制：调节换流变分接头,项项 目目触发脉冲相位控制触发脉冲相位控制换流变分接头控制换流变分接头控制调节范围调节范围宽宽窄窄调节速度调节速度快快慢慢调节平稳性调节平稳性平稳平稳不平稳不平稳 结结 论论主要控制手段主要控制手段辅助控制手段辅助控制手段v HVDCHVDC控制手段控制手段：v 两类控制手段比较两类控制手段比较 HVDC的基本原理的基本原理2023年1月24日55HVDC的

23、控制：分层控制的控制：分层控制HVDC的基本原理的基本原理 系统级控制系统级控制 定功率控制定功率控制 调频控制调频控制 换流站控制换流站控制 站控（站控（Station Control）极控（极控（Pole Control）阀基电子设备（阀基电子设备（Valve Base Electronics）2023年1月24日56HVDC的控制：系统框图的控制：系统框图HVDC的基本原理的基本原理AC SYSTEMAAC SYSTEMBRectifierInverterUdRectIdUdInvCurrent OrderCalulatorPRefUDC ActPI Controller+-+-+-17

24、IDC Act ActIDC Control ControlImargIDC RefMAXMinPI ControllerIDC ActIDC RefIDC Control-+UDC RefUDC ActUDC ControlUDC Control-+UDC RefUDC Act-+o oTriggersetTriggerset+U marg2023年1月24日57HVDC的控制：控制系统框图的控制：控制系统框图HVDC的基本原理的基本原理2023年1月24日58HVDC的控制：人机界面的控制：人机界面HVDC的基本原理的基本原理I=18=18=15I=6A=6 A=152023年1月24日5

25、9换流变压器换流变压器（ABB）HVDC设备设备2023年1月24日60换流变压器（换流变压器（Siemens，广州换流站，广州换流站）HVDC设备设备2023年1月24日61换流变压器（换流变压器（Siemens，广州换流站，广州换流站）HVDC设备设备2023年1月24日62换流变压器（换流变压器（Siemens，广州换流站，广州换流站）HVDC设备设备2023年1月24日63换流器（阀）换流器（阀）HVDC设备设备2023年1月24日64换流器（局部）换流器（局部）HVDC设备设备2023年1月24日65换流器（组件）换流器（组件）HVDC设备设备2023年1月24日66换流器（组件，局

26、部）换流器（组件，局部）HVDC设备设备2023年1月24日67阀厅（阀厅（Siemens，广州换流站，广州换流站）HVDC设备设备2023年1月24日68平波电抗器平波电抗器HVDC设备设备2023年1月24日69交流侧滤波器交流侧滤波器HVDC设备设备2023年1月24日70直流侧有源滤波器直流侧有源滤波器（世界上首次商业应用）（世界上首次商业应用）HVDC设备设备2023年1月24日71换流器水冷系统（广州换流站）换流器水冷系统（广州换流站）HVDC设备设备2023年1月24日72HVDC换流站（美国太平洋联络线）换流站（美国太平洋联络线）HVDC工程工程2023年1月24日73HVDC

27、换流站（巴西伊泰普）换流站（巴西伊泰普）HVDC工程工程2023年1月24日74HVDC技术的技术的发展历史发展历史汞弧整流器，汞弧整流器，50kV/200A真空管控制装置真空管控制装置第一个可控硅阀，第一个可控硅阀，50kV/200A用作监控的显示器用作监控的显示器悬挂式可控硅阀，悬挂式可控硅阀，150kV/914A采用微型机的控制系统采用微型机的控制系统HVDC的发展的发展2023年1月24日75HVDC的接地极问题的接地极问题HVDC面临的新问题面临的新问题 大地（海水）回路在大地（海水）回路在HVDC中的普遍应用中的普遍应用 接地极：故障的多发区接地极：故障的多发区 危险的电位梯度危险

28、的电位梯度 电解腐蚀问题电解腐蚀问题 磁场影响磁场影响 2023年1月24日76直流多落点：广东电网中的直流多落点：广东电网中的HVDC线路线路HVDC面临的新问题面临的新问题2023年1月24日77直流多落点：现实与问题直流多落点：现实与问题HVDC面临的新问题面临的新问题 HVDC在电网中比重不断增加的趋势在电网中比重不断增加的趋势 发生同时或相继故障的可能性发生同时或相继故障的可能性 连锁反应引发的系统安全稳定问题连锁反应引发的系统安全稳定问题 系统所能容纳的直流线路与容量系统所能容纳的直流线路与容量 多个接地极的通盘考虑多个接地极的通盘考虑 2023年1月24日78n不同电压等级、不同

29、频率的两个交流系统联网，或者两个弱交流系统联网，推荐直流工程（背靠背）。n新能源发电并网、孤岛供电、分布式发电并网，推荐采用直流（柔性直流）。n远距离、大容量电力输送。500公里以下，主要500kV直流，500800公里，可讨论660kV或500kV，8001500公里，比选660kV和800kV直流，15002000公里，采用800kV直流，2000公里以上，比选800kV和1100kV直流。n直流系统输送功率和换流器容量，增大电流还是增大电压。782023年1月24日79不同电压等级直流输电功率损耗率不同电压等级直流输电功率损耗率500kV500kV约4.2%约2.0%约8.2%800kV

30、800kV1100kV1100kV（每千公里）提高电压的意义提高电压的意义792023年1月24日80交流系统接入什么电压等级：n一般大容量直流接入送受端主网架，目前交流侧最高为500kV.n对于西北地区，直接接入500kV，通过500kV/750kV联变接入750kV主网。主要原因是直接接入750千伏电网的设备制造上难度极大（主要是换流变压器），换流站费用高，工程建设周期延长。802023年1月24日8110.6%10.6%5.2%5.2%8.2%8.2%亿千瓦时亿千瓦时全社会用电量全社会用电量11.8%11.8%5.2%5.2%8.5%8.5%万千瓦万千瓦最大负荷最大负荷13.6%13.6

31、%4.1%4.1%8%8%万千瓦万千瓦全国装机全国装机（二）发展特高压的必要性一是满足经济社会发展对电力的需求一是满足经济社会发展对电力的需求812023年1月24日82西藏西藏台湾华中华中西北西北南方华东华东华北华北东北东北二是促进能源资源更大范围优化配置二是促进能源资源更大范围优化配置822023年1月24日83能源消费进一步向东部集中西西 部部 地地 区区中部地区中部地区东北地区东北地区东东部部地地区区20092009年年 43.843.820202020年年 45.845.820302030年年 48.248.220092009年年 10.810.820202020年年 10.510.

32、520302030年年 10.010.020092009年年 24.024.020202020年年 22.422.420302030年年 20.820.820092009年年 21.421.420202020年年 21.221.220302030年年 21.021.0未来能源需求增量未来能源需求增量主要转向东部地区主要转向东部地区亿吨标煤亿吨标煤832023年1月24日84西西 部部 地地 区区中部地区中部地区东北地区东北地区东东部部地地区区2009年年 13.62020年年 12.02030年年 10.0能源生产重心逐渐西移2009年年 8.52020年年 8.22030年年 8.02009

33、年年 47.72020年年 49.82030年年 52.02009年年 30.22020年年 30.02030年年 30.0未来能源产量增量未来能源产量增量转向西部地区转向西部地区200920092020202020302030西部西部13.1213.12 18.6018.60 22.4622.46中部中部8.318.3111.2111.21 12.9612.96东北东北2.342.343.063.063.463.46东部东部3.743.744.484.484.324.32亿吨标煤亿吨标煤842023年1月24日85 控制东部、稳定中部、发展西部852023年1月24日86核电7.1%水电其他

34、可再生煤炭 58.0%18.5%石油8.8%天然气 4.8%2.8%2020年20082008年年煤炭68.7%核电6.6%水电其他可再生 18.0%石油3.8%天然气 2.0%0.9%我国一次能源储量情况我国一次能源储量情况总量总量 占世界比重占世界比重 世界排位世界排位 水能水能(可开发总量，亿千瓦可开发总量，亿千瓦)4 417%17%1 1 煤炭煤炭(可采储量，亿吨可采储量，亿吨)2020202012.6%12.6%2 2 石油石油(探明储量，亿吨探明储量，亿吨)23 23 1.3%1.3%10 10 天然气天然气(探明储量，万亿立方米探明储量，万亿立方米)2.23 2.23 1.3%1

35、.3%22 22 三是推动清洁能源的规模开发和利用三是推动清洁能源的规模开发和利用862023年1月24日87十三大水电基地十三大水电基地东东 北北西西 北北南南 方方西西 藏藏哈密哈密酒泉酒泉吉林吉林江苏江苏河北河北蒙西蒙西蒙东蒙东“三华三华”受端受端电网电网辽宁辽宁大型风电基地分布大型风电基地分布太阳能辐射量区域分布太阳能辐射量区域分布872023年1月24日88 疆电外送。新疆地区煤炭和风能资源蕴藏丰富，是我国的重要能源基地。仅哈密地区预测储量就达3638亿吨，已探明储量373亿吨，新疆“九大风区”中有三个位于哈密，技术开发容量达25635万千瓦，根据发展规划，“十二五”期间新疆将新增水

36、电装机240万千瓦，风电760万千瓦，火电3446万千瓦。准准东东成成都都哈哈密密重重庆庆郑郑州州882023年1月24日89四是推进节能减排目标实现四是推进节能减排目标实现单位：单位：gS/m2.a41.640.81.60.20.80.010.20.01 892023年1月24日90 五是促进不同区域协调发展五是促进不同区域协调发展 通过特高压电网将煤电基地的电力输送到中东部地区，到网电价低于当地煤电平均上网电价，有利于中东部地区节约土地资源、减小环保压力、实现可持续发展，有利于西北部地区将资源优势转化为经济优势，推动区域经济协调发展。六是巩固我国在国际电工领域的领先地位六是巩固我国在国际电

37、工领域的领先地位 特高压电网的建设实践和市场机遇，将进一步提升我国电力技术的国际竞争力和电工装备制造业的创新发展实力。有利于推动我国电力和设备“走出去”，占领世界市场，实现投资、出口双拉动，实现从电力大国向电力强国的转变。902023年1月24日91大煤电大水电大型可再生能源基地大核电912023年1月24日92电压等级越高，技术难度就越大。特高压直流代表了电压等级越高，技术难度就越大。特高压直流代表了国际高压直流输电的最高水平，研发工作极具挑战性。国际高压直流输电的最高水平，研发工作极具挑战性。800千伏特高压直流输电技术为中国首次提出，国际上没有可供借鉴的经验和标准，更没有现成的设备。按照

38、“科学论证、示范先行、自主创新、扎实推进”的原则，国家电网公司在“十一五”期间全面开展了特高压直流输电技术研究，通过产学研联合攻关，大力开展自主创新，在五个方面取得了重大突破。（三）我国特高压直流技术实践成就922023年1月24日931、建成了世界一流的特高压直流试验研究体系 (三基地、两中心)特高压直流试验基地 高海拔试验基地 特高压工程力学试验基地 国家电网仿真中心 特高压直流输电工程成套设计研发(实验)中心932023年1月24日94特高压直流试验基地（北京）特高压工程力学试验基地（河北霸州）高海拔试验基地（西藏）国家电网仿真中心（北京）国家能源特高压直流输电工程成套设计研发中心（北京

39、）942023年1月24日95 开展130项特高压直流输电关键技术研究 攻克全新电压等级面临的关键难题申请专利260项专利（其中发明专利108项），已获授权专利129项（其中发明专利25项）创造了60多项世界纪录2、在世界上率先掌握了800千伏特高压直流输电技术952023年1月24日963、在世界上率先研制成功800千伏特高压直流设备 掌握了特高压直流设备制造核心技术 刷新了世界高压直流设备性能参数主要纪录 国内电工装备制造业实现全面产业升级 国内高压输变电设备制造达到国际先进水平962023年1月24日97世界上首次研制成功电压最高、容量最大首次研制成功电压最高、容量最大的直流换流变压器特

40、高压换流变压器特高压换流变压器972023年1月24日98 特高压换流变压器：特高压换流变压器：n重要性：直流工程中的最重要设备，设备价格的重要性：直流工程中的最重要设备，设备价格的4040；n型式：型式：单相双绕组单相双绕组、单相三绕组、三相双绕组、三相三绕组；、单相三绕组、三相双绕组、三相三绕组；982023年1月24日9999两种型式两种型式800kV800kV换流变换流变n换流变研制主要难点：换流变研制主要难点：绝缘结构复杂，需要同时绝缘结构复杂，需要同时耐受交直流；耐受交直流；发热和冷却复杂；发热和冷却复杂；直流侧绕不能从线圈中部直流侧绕不能从线圈中部出线；出线；调压级数多；调压级数

41、多；出线结构十分复杂；出线结构十分复杂；尺寸大，重量大。尺寸大，重量大。2023年1月24日1001001000kV1000kV、750kV750kV交流变压器交流变压器2023年1月24日101换流变采用可移动式换流变采用可移动式Box-inBox-in方案方案高端换流变高端换流变“Box-inBox-in”方案效果图方案效果图1012023年1月24日102世界上首次研制成功代表直流输电技术升级换代的的6英寸晶闸管6 6英寸晶闸管英寸晶闸管1022023年1月24日103特高压换流阀特高压换流阀世界上首次研制成功电压最高、容量最大的换流阀晶闸管晶闸管阀组件阀组件阀塔阀塔阀厅阀厅103202

42、3年1月24日104特高压干式平波电抗器特高压干式平波电抗器世界上首次研制成功电压最高、通流能力最强的干式平波电抗器1042023年1月24日105特高压直流场设备特高压直流场设备主要品种：主要品种：穿墙套管、平波电抗器、直流滤波器、隔离开关、穿墙套管、平波电抗器、直流滤波器、隔离开关、接地开关、直流电流测量装置、直流电压测量装接地开关、直流电流测量装置、直流电压测量装置、置、RIRI滤波电容、各种避雷器等。滤波电容、各种避雷器等。1052023年1月24日106n控制保护是全数字的，分层控制；控制保护是全数字的，分层控制；n主要特点：采用分布式控制，由主要特点：采用分布式控制，由LANLAN

43、进行相互通信，主要由常进行相互通信，主要由常用微机用微机CPUCPU和和DSPDSP作为处理器；作为处理器；n多重化结构，控制两套，同时运行，一主一备，保护可采用多重化结构，控制两套，同时运行，一主一备，保护可采用3 3取取2 2。106控制保护系统控制保护系统2023年1月24日107n辅助系统的分类：水系统、站用电系统、空调通风系统；辅助系统的分类：水系统、站用电系统、空调通风系统；n水系统：质量和可靠性；水系统：质量和可靠性；n站用电系统：可靠性要求极高，典型结构；站用电系统：可靠性要求极高，典型结构；n空调通风系统：保持温度、湿度的稳定，降低灰尘对控制保空调通风系统：保持温度、湿度的稳

44、定，降低灰尘对控制保护的可靠性十分关键，控制保护又决定工程可靠性。护的可靠性十分关键，控制保护又决定工程可靠性。107辅助系统辅助系统2023年1月24日108 建立了包括5大类、123项标准的800千伏特高压直流输电技术标准体系，已发布行业标准10项、企业标准62项，正在编制国际标准4项。国际电工委员会（IEC）将高压直流输电新技术委员会(TC115)秘书处设在中国，提升了我国在国际电工领域的话语权。4、在世界上率先建立了特高压直流技术标准体系1082023年1月24日109 向家坝上海800千伏特高压直流输电示范工程起于四川宜宾复龙换流站，止于上海奉贤换流站，途经四川、重庆、湖南、湖北、安

45、徽、浙江、江苏、上海八省市，线路全长1907公里,额定输送功率640万千瓦，最大连续输送功率达700万千瓦。是世界上电压等级最高、输送容量最大、送电距离最远、技术水平最先进的高压直流输电工程。5、建成了代表国际高压直流输电技术最高水平的特高压直流输电示范工程1092023年1月24日110复复 龙龙 换换 流流 站站低端阀厅和低端阀厅和换流变换流变站前区站前区交流场交流场交流滤波器交流滤波器高端阀厅和高端阀厅和换流变换流变直流场直流场1102023年1月24日111奉奉 贤贤 换换 流流 站站1112023年1月24日112线路全长1907公里，采用6720mm2导线，全线共有3939基铁塔。

46、1122023年1月24日113 特高压直流示范工程于2007年4月获得国家核准，2007年12月开工建设，2010年7月建成投运。工程投运以来已稳定运行超过2年，可靠性和电磁环境指标优于常规500千伏直流工程，已向上海地区输送清洁水电约147亿千瓦时，有效保证了上海世博会供电和迎峰度夏。明年将满负荷运行。1132023年1月24日114 特高压直流示范工程与常规直流工程技术经济比较特高压直流示范工程与常规直流工程技术经济比较工程名称工程名称电压等电压等级级（千伏）（千伏）输电距输电距离离（公里）（公里）额定功额定功率率(万千瓦万千瓦)单位容量单位长度单位容量单位长度综合投资综合投资(万元万元

47、/（万千瓦（万千瓦*百公百公里）里）)单位电量单位长度单位电量单位长度年费用年费用 (元元/(/(万千万千瓦时瓦时*百公里百公里)输电损耗率输电损耗率(每千公里每千公里)向上工程向上工程800190764016539.63.5%呼辽工程呼辽工程50090830021657.96.6%呼辽工程 向上工程 提高提高2.132.13倍倍24%32%47%提高提高2.12.1倍倍提高提高1.61.6倍倍电压电压距离距离功率功率单位投资单位投资运行费用运行费用输电损耗率输电损耗率1142023年1月24日115 （一）（一）800kV800kV直流技术持续改进直流技术持续改进 （二）（二）1100kV1

48、100kV特高压直流技术特高压直流技术 （三）多端特高压直流技术（三）多端特高压直流技术 （四）柔性直流输电技术（四）柔性直流输电技术 1152023年1月24日116n容量的增加：容量的增加：500万、640万、720万、800万千瓦;n损耗的降低：损耗的降低：900mm2、1000mm2、1250mm2导线的开发应用；n可靠性的持续提高：可靠性的持续提高：一次设备：规范、制造、安装、维护 二次设备：不必要的跳闸回路 辅助系统：水、站用电、空调、防尘n标准化：标准化：国内的标准化建设，国际标准化116（一）800kV直流技术持续改进2023年1月24日11701000200030004000

49、50006000700080009000云广/糯扎渡向上锦苏哈郑50005000640064007200720080008000p单回工程输送能力强。单回工程输送能力强。p节省线路走廊资源。节省线路走廊资源。2023年1月24日118 研究表明，800kV同塔双回特高压直流线路，较两回特高压直流线路宽度减少35米-52米，能有效节省走廊资源。进一步研究不同电压等级直流同塔双回技术。同塔双回1182023年1月24日119（二）1100kV特高压直流输电技术输送容量超过1000万千瓦，输送距离最大可达4000公里以上。n主接线采用双换流器串联（550+550）kVn额定功率1000万千瓦n输电线

50、路采用81000mm2大截面导线n换流变压器阻抗约24%1192023年1月24日120120n额定电压额定电压n11001100千伏千伏n额定电流额定电流n47504750安培安培n额定输送功率额定输送功率n10451045万千瓦万千瓦n依托工程依托工程n准东准东-重庆重庆n输电距离输电距离n26872687公里公里准东准东重庆重庆2023年1月24日1211100千伏千伏:108米米42米米40米米800千伏千伏:86米米32米米26米米500千伏千伏:56米米22米米18米米1212023年1月24日122800千伏1100千伏63吨112 吨78米65米1222023年1月24日123