远距离输电技术ppt课件.pptx

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1、第八章 远距离输电技术,短路电流与受端系统容量关系三峡18.200GW,最大链式同步电网（长4600公里，容量1.4亿（140GVA）,交流,主要内容重点难点,交流远距离输电并联电抗器的作用高压直流输电灵活交流输电系统超高压交流输电线路的电容效应并联电抗器限制工频过电压及抑制潜供电流的原因特高压交流输电的技术特点、优越性灵活交流控制器的分类电容效应特高压交流输电的优越性电力电子技术在灵活交流输电系统中的应用,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

2、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。,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,以上输电线路 *110（66）千伏及以上变电设备,“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。,长线基本方程及稳态解,交流远距离输电,电压方程：电流方程：,均匀无损长线等效电路示意图,二

3、阶齐次微分方程通解（正弦稳态解）,长线的基本方程：,相位系数,波速,架空线：,波阻抗,线路的自然功率,电感电容效应电容效应法拉第效应,电容效应,时，回路呈容性,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：,沿线电压分布规律：沿线电压按余弦规律分布；末端电压最高；末端电压随长度增长而加大。,若1=1500km,=0.06x1500=90Cos=0则U2，达谐振点,电磁波的工频波长,工频波长,称之为 波长谐振,线路用等值集中参数（阻抗）来代替,末端开路时( )的首端入口阻抗ZRK,当 ,ZRK呈容性,末端短路时（ ）的受端入口阻抗ZRd,当 ，ZRd 呈感性,一、对空载长线

4、末端电压的限制,并联电抗器的作用：由于并联电抗器的电感能补偿线路对地电容，减小流经线路的电容电流，从而可消弱电容效应，限制空线末端的电压升高。,并联电抗器的容量空长线的无功功率,补偿度,可见：线末接有XL时，使,无并联电抗器时，首、末端电压关系,可见：线末接有XL时，使 (并联容量 )时，出现最大值的点向线路中部移动当 时，有最大值,小结：空载线路首、末端电压的关系,不考虑电源等值电抗末端接并联电抗器,二、对潜供电流的抑制,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 （二）技术上,线路两端设备架空线路500km， 电缆线路500km时 采用直流输电具有 更高的经济性,接线

5、方式电容电流可靠性和灵活性稳定性潮流的调节短路电流联络线,输送功率：（架空线路）,三相交流,双极交流,直流对地电压,交流对地电压有效值,导体允许通过的交流电流有效值,导体允许通过的 电流,当 时,功率损耗：,三相交流,双极直流,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,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,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,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

6、，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,5.可以实现不同频率或相同频率交流 系统之间的非同步联系6.直流输电线路在稳态运行时没有电容电流 沿线电压分布平稳 线路电压降较小（仅电阻性压降） 线路部分不需要无功补偿装置7.每个极可以作为一个独立回路运行，便于 检修，分期投资金和建设,缺点,谐波消耗无功换流站造价高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,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

7、密度高的城市供电,直流输电的接线方式,单极直流输电单极两线直流输电双极直流输电,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,阳极（铁）,阴极 不腐蚀阴极,地中直流电流,地中直流电流对于交流输电系统的影响示意图,2.单极两线直流输电,无大地回流,3.双极直流输电,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,换流站,整流站：把三相交流电变换成直流电 的换流站逆变站：把直流线路送来的直流电变 换成交流电的换流站,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

8、将产生谐波在换流站两侧均必须采用滤除谐波的 措施,惠州鹅城换流站,两端直流输电系统的构成原理图,换流站全貌,两端直流输电系统的构成原理图,换流站内晶闸管阀厅,换流站阀厅外的换流变压器,换流站外场地上的直流滤波电容组,1.换流站的组成,换流变压器平波电抗器换流器,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 2.电流过零,2.换流站的工作原理,换流器的原理接线图,（1）整流工作状态,三相桥式整流电路,假设,1）三相电源对称2）平波电抗很大，负载电流Id无纹波,3）可控硅阀K1K6为理想状态,导通时压降为零，关断后阻抗为无穷大Ls=0,控制

9、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,过程演示,K6K1导通K2开通K6断开K1K2导通,六组轮流导通,六脉动整流电路,每组可控硅导通时间 电角度每一可控硅导通时间为 电角度,K6、K1 K1、K2 K2、K3（Uab） （Uac） (Ubc) K3、K4 K4、K5 K5、K6（Uba） （Uca） （Ucb）,直流输出电压平均值Edr,直流输出电压随控制角的增加而减少 时，直流输出电压为零整流状态控制角的变化范围：090,换相角：从开始触发换相到完全换相所经过的电角度换相压降,（2）逆变工作状态（90180）,Vd0

10、，Id0，直流侧吸收功率,图10-18 直流输电系统,我国直流输电的发展概括,已经投运和在建的直流输电工程,（1）舟山直流输电工程 1987年12月投入试运行 额定电压100kv，功率50MW（2）葛上直流输电工程 1989年底建成单级500KV,输送电力600MW 1990年建成双极500kv，输送电力1200mw（3）天广直流输电工程 额定电压500kv，输送功率1800mw（4）嵊泗直流输电工程 2003年正式投入运行 额定电压50kv，输送功率双极60mw,（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 输送电力1500mw 2003年5月

11、建成双极500kv 输送电力3000mw（6）三广直流输电工程 2003年开始建设 2003年底建成单级500kv 输送电力1500mw 2004年上半年建成双极500kv 输送电力3000mw（7）贵广直流输电工程 2001年开始建设 全长900km 2004年建成单级500kv 输送电力1500mw 2005年建成双极500kv 输送电力3000mw（8）灵宝背靠背直流输电工程 2001年开始建设 2005年建成 双极120kv 输送电力360mw,特高压输电的优越性,提高传输容量和传输距离，线路的电压等级是 确定其传输能力的关键因素节约占地成本，采用特高压输电提高了走廊的 利用率能有效限

12、制系统的短路电流当输电距离和输电容量达到一定数量时，特高 压输电是比较经济的提高输电电压对减少线路损耗有明显效果,超高压交流输电技术的发展,1965年魁北克电网建成735kv线路1969年美国AEP电力公司建成765kv线路80年代巴西伊泰普工程的765kv输电系统前苏联建成的1150kv的特高压线路1992年日本建成的1000kv的特高压线路中国西北电网地750kv线路目前运行的1000kv输电系统（2008-12-30）,超高压直流输电技术的发展,1954年建成的瑞典的海底直流输电1972年建成的Quebec与New Brunswick之间的HVDC巴西益普泰的600kv的直流输电系统前苏

13、联埃及巴斯图兹至欧洲中部750kv的直流输电系统500kv的直流输电系统已大规模应用800kv的直流输电系统,我国大容量交直流输电技术,我国用电量需求和资源的极不平衡，长距离、 大容量的“西电东送”和“北电南送”，远远超过 550kv经济输电的范围黄河上游千万kw以上水电资源开发及陕北 大坑口火电开发，迫切需要提高电压等级， 西北上750kv电压等级,中国大容量交直流输电技术,国家电网公司和南方电网公司正在酝酿1000kv交流输电的建设南方电网公司正在酝酿800kv直流输电的建设上海电缆研究所开始研究轻型大截面导线技术紧凑型线路也在进一步建设中,表一：世界五大直流输电国家直流工程总计,我国各直

14、流输电工程的技术参数,中国大区电网地互联方案,Flexible Alternative Current Transmission System,灵活交流输电系统FACTS（柔性交流输电系统）,10.4 柔性交流输电系统,传统交流输电系统存在的问题,电力系统局部故障如果处理不当，则会造成 事故扩大，甚至危及整个系统由于稳定性问题而使线路得不到充分利用短路电流随系统容量增大，断路器在断流 容量和动热稳定性方面可能满足不了要求电力系统结构越来越复杂，调控手段缺乏， 安全运行管理难度大,机械开关的局限,调节速度慢调整频率有限可靠性差，寿命短,柔性交流输电系统,已以大功率可控硅部件组成的电子开关代替现有

15、的机械开关，灵活自如地调节电网电压、功角和线路参数。使电力系统变得更加灵活、可控、安全可靠。从而能在不改变现有电网结构的情况下提高系统的输送能力，增加其稳定性,FACTS控制设备接入电力系统的方式,并联型串联型混合型,静止无功补偿器SVC（Static Var compensator）静止同步调相器STATCOM（Static Synchronous Compensator）可控串联补偿器TCSC（Thyristor Controlled Series Capacitor）统一潮流控制器UPFC（Unified Power Flow Controller）,一、可控并联补偿装置,可控硅控制的电

16、抗器TCR（Thyristor Controlled Reactor）可控硅操作的电容器TSC（Thyristor Switched Capacity）磁控式可调电抗器MCR（Magnetically Controlled Reachtor）静止（同步）调相器STATCOM,种 类,静止,（无功）,补偿器,SVC,静止补偿器（svc）,既可提供感性又可提供容性的无功补偿功率,1）TCR的原理结构与电容器组并联使用后 能提供从容性到感性 连续可调的无功补偿,图5-29 TCR型静止补 偿器的原理图,图5-30 TSC-TCR补偿器 的原理接线图,二、可控串联补偿装置,1.可控硅投切串联电容（TSSC）,2.可控硅控制串联电容（TCSC）,由C与TCR并联组成，通过改变TCR的电抗值可实现等效串联补电容值得连续变化,本章小结,（1）空载线路首、末段电压的关系（2）什么是电容效应？电源漏抗对空 长线的电容效应有什么影响?（3）什么是潜供电流？为什么要采用单相 自动重合闸的运行方式？（4）特高压交流输电的技术特点、优越性？,（4）直流输电的优缺点及适用场合（5）谐波源的分类及谐波的危害有哪些？（6）什么事灵活交流输电系统（7）为什么换流站要消耗大量无功？,