高电压直流输电系统的设计.doc

目录 1 引言 2 1.1 本课题主要涉及问题 2 1.2 课题的国内外研究现状及存在的问题 2 1.3 本文主要内容 2 2 直流输电工程的特点 2 2.1 与高压交流输电比较，直流输电有以下优点： 2 2.2 直流输电与交流输电有如下缺点： 2 3 500kV直流输电系统构成 2 3.1 直流输电的换流技术 3 3.1.1 12脉动换流单元 3 3.1.2 基于电压源换流器的新型高压直流输电系统 4 3.2 直流输电的设备 4 3.2.1 换流阀 4 3.2.2换流变压器 7 3.2.3平波电抗器 9 3.2.4滤波器 10 3.2.5 无功补偿装置 13 3.2.6晶闸管整流器的设计 15 4 直流输电的过电压及绝缘配合 21 4.1 换流站避雷器的选择 21 4.2 主要设备绝缘水平确定 21 4.3 换流站的防雷保护 22 4.3.1换流站防雷设计特点 22 4.3.2换流站防雷措施 22 5 直流输电系统保护装置 23 6 电能在系统中的输送 23 7 系统仿真 24 7.1 整流部分 24 7.2 逆变部分 24 结束语 24 参考文献 25 附录 26 致谢 31 1 引言 1.1 本课题主要涉及问题 本题目我们减少线损角度出发，掌握高电压直流输电系统的设计方法，培养自己独立思考和分析设计问题的工作能力。通过设计，培养综合运用电气工程基础理论、专业知识解决实际问题的能力和实践动手能力及创新精神，增强工程观念，以便能更好地适应工作的需要。 1.2 课题的国内外研究现状及存在的问题 从1954年第一条直流输电线路问世以来，世界各国直流输电应用范围逐年扩大。直流输电的电压已从最初应用的100千伏提高到±533千伏，输电功率已从20兆瓦提高到1920兆瓦，输送距离已从96公里增大到1414公里。随着对高压直流输电技术研究工作的不断深入和运行降压的不断积累，可以肯定，高压直流输电在未来电力系统中，将具有广阔的前景。 由于国内能源资源与用电负荷分布极不平衡的特殊性，造成我国“西电东送、南北互联、全国联网”的远距离输电的必然性，形成了目前以三峡输电系统为主体，向东西南北方向辐射的北、中、南三通道为主的南北电网多点互联、纵向通道联系紧密的全国互联网格局，成为实现我国能源资源合理开发、优化配置、高效利用的必然选择。发展超、特高压交、直流输电势在必行。过去几年，±500 kV直流输电在我国得到了长足发展，成为“西电东送”的重要方式。 1.3 本文主要内容 远距离输电有两种方式，一种是直流，一种是交流，采用交流电是因为收发两端不需要转换可直接变压后使用，采用高压是因为减少输电线损失。而高压直流输电是用来克服高压交流输电中导线的电感作用，比如在人口密集的城市输电时要用地下电缆，电缆在金属芯线的外面包着一层绝缘皮，水和大地都是导体，被绝缘皮隔开的金属芯线和水（或大地）构成了电容器。在交流输电的情况下，这个电容对输电线路的末端（受电端）起旁路电容的作用，并且随着电缆增长而增大，旁路电容会增大到交流几乎送不出去的程度。这时交流输电已无实际意义，只能用直流输电，因为电容对稳定的直流不起作用。 电力技术的发展是从直流电开始的，早期的直流输电是直接从直流电源送往直流负荷，不需要经过换流，随着交流发电机、感应电动机和变压器的迅速发展，发电和用电领域很快被交流取代。由于变压器可以很方面的改变交流电压，从而使交流输电和交流电网得到迅速的发展，并很快占据了统治地位。但是交流还是有交流所不能取代之处，如远距离电缆送电、不同频率电网之间的联网等。高压直流输电在远距离大容量输电和电力系统联网方面具有明显的优点，它将在我国西电东送和全国联网工程中起到重要的作用。至目前我国已有高压直流输电工程陆续投入运行[1]。 2 直流输电工程的特点 2.1 与高压交流输电比较，直流输电有以下优点： (1)输送相同功率时，线路造价低。 (2)线路损耗小 (3)适宜于海下输电。 (4)没有系统稳定问题 (5)调节速度快、运行可靠 (6)直流输电可以方便的进行分期建设和增容扩建，有利于发货投资效益。 2.2 直流输电与交流输电有如下缺点： (1)换流站的设备比较昂贵。 (2)换流装置要消耗大量的无功功率。 (3)产生谐波影响。 (4)换流装置几乎没有过载能力，所以对直流系统的运行不利。 (5)缺乏高压直流开关。 (6)直流输电利用大地为回路而带来的一些技术问题。 (7)直流输电线路难于引出分支线路，绝大部分只用于端对端送电。 3 500kV直流输电系统构成 直流输电系统可以分为两大类：两端直流输电系统和多端直流输电系统。两端直流输电系统只有一个整流站和一个逆变站，它于交流系统只有连接端口，是结构最简单的直流输电系统。多端直流输电系统具有三个或三个以上的换流站，它于交流系