1、高壓直流輸電系統(tǒng)HVDCsystem,重慶ABB變壓器有限公司設(shè)計中心,HVDC是什么,HVDC-HighVoltageDirectCurrenttransmission(classical)HVAC-HighVoltageAlternatingCurrenttransmissionHVDCLight(HVDCPlus)FACTS-FlexibleACTransmissionSystems（柔性交流輸電)HV:35220kV(高壓）EHV:=1000kV(1000kVACand800kVDC)（特高壓）,HVDC是什么,功率流向,電力傳輸,電網(wǎng)連接,大區(qū)互聯(lián)：采用直流輸電時，線路兩端交流系統(tǒng)不

2、需同步運行，而交流輸電必須同步運行。采用遠(yuǎn)距離交流輸電時，交流輸電系統(tǒng)兩端電流的相位存在顯著差異；并網(wǎng)的各子系統(tǒng)交流電的頻率雖然規(guī)定為50Hz，但實際上常產(chǎn)生波動。這兩種因素導(dǎo)致交流系統(tǒng)不同步，需要用復(fù)雜而龐大的補償系統(tǒng)和綜合性很強的技術(shù)加以調(diào)整，否則就可能在設(shè)備中形成強大的環(huán)流而損壞設(shè)備，或造成不同步運行而引起停電事故。采用直流輸電線路將兩個交流系統(tǒng)互連時，其兩端的交流電網(wǎng)可以按各自的頻率和相位運行，不需進行同步調(diào)整。高壓直流輸電具有明顯的經(jīng)濟性。輸送相同功率時，直流輸電線路所用線材僅為交流輸電的1/22/3。直流輸電采用兩線制，與采用三線制三相交流輸電相比，在輸電線路導(dǎo)線截面和電流密度相同

3、的條件下，若不考慮趨膚效應(yīng)，輸送相同的電功率，輸電線和絕緣材料可節(jié)省約13。如果考慮到趨膚效應(yīng)和各種損耗，輸送同樣功率交流電所用導(dǎo)線截面積大于或等于直流輸電所用導(dǎo)線截面積的1.33倍。因此，直流輸電所用的線材幾乎只有交流輸電的一半。高壓直流輸電控制方便、速度快，發(fā)生故障的損失比交流輸電的小。兩個交流系統(tǒng)若用交流線路互連，則當(dāng)一側(cè)系統(tǒng)發(fā)生短路時，另一側(cè)要向故障側(cè)輸送短路電流。因此，將使兩側(cè)系統(tǒng)原有斷路器切斷短路電流的能力受到威脅，需要更換斷路器。若用直流輸電將兩個交流系統(tǒng)互連，由于采用可控硅裝置，電路功率能迅速、方便地進行調(diào)節(jié)，直流輸電線路向發(fā)生短路的交流系統(tǒng)輸送的短路電流不大，故障側(cè)交流系統(tǒng)的

4、短路電流與沒有互連時幾乎一樣。因此不必更換兩側(cè)原有開關(guān)及載流設(shè)備。在高壓直流輸電工程中，各極是獨立調(diào)節(jié)和工作的，彼此沒有影響。所以，當(dāng)一極發(fā)生故障時，只需停運故障極，另一極仍可輸送至少50%的電能。但在交流輸電線路中，任一相發(fā)生永久性故障，必須全線停電。,為什么要用HVDC,為什么要用HVDC,另外，直流輸電線路的桿塔結(jié)構(gòu)也比同容量的三相交流輸電線路的簡單，線路走廊占地面積也大幅減少。在電纜輸電線路中，高壓直流輸電線路不產(chǎn)生電容電流，而交流輸電線路存在電容電流，引起損耗。在一些特殊場合，如輸電線路經(jīng)過海峽時，必須采用電纜。由于電纜芯線與大地之間構(gòu)成同軸電容器，在交流高壓輸電線路中，空載電容電流

5、極為可觀。而在直流輸電線路中，由于電壓波動很小，基本上沒有電容電流加在電纜上,為什么要用HVDC,為什么要用HVDC,典型的HVDC系統(tǒng)成本結(jié)構(gòu),為什么要用HVDC,造價與等價距離,為什么要用HVDC,交流系統(tǒng)輸電能力與距離關(guān)系,直流系統(tǒng)不受限制,HVDC在中國,HVDC在中國,“十一五”直流建設(shè)時序,“十二五”直流建設(shè)時序,“十三五”直流建設(shè)時序,國家電網(wǎng)公司直流規(guī)劃,目前國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)域已建成投運的直流工程共計5個。到2020年，規(guī)劃新增直流工程共計33個，其中直流輸電工程30個、背靠背工程3個，送“三華”同步電網(wǎng)直流29回，其中送華北8回、送華中9回、送華東12回。“十一五”期間規(guī)劃

6、投產(chǎn)11回、“十二五”期間規(guī)劃投產(chǎn)8回、“十三五”期間規(guī)劃投產(chǎn)14回。到2010年、2015年和2020年建成投運的直流工程將分別達(dá)到16回、24回和38回。,Guangdong,Fujian,Taiwan,Sichuan&Chongqing,Hubei,Hunan,Jiangxi,Heilongjiang,InnerMongolia,Hebei,Henan,Jiangsu,Shandong,Anhui,Guangxi,Guizhou,Beijing,Tianjin,Shanghai,Jilin,Gansu,Shaanxi,Shanxi,Qinghai,Xinjiang,Xizang,Ning

7、xia,Liaoning,Zhejiang,Yunnan,Hainan,Nuozhadu-Guangdong,800kV,5000-6000MW,2015,Bangkok,NW-Sichuan(BaojiDeyang),3000MW,2011,BtBNorth-Central,1000MW,2012,BtBShandong-East,1200MW,2011,PlannedFutureHVDCProjectsby2020inChina,Irkutsk(Russia)-Beijing,800kV,6400MW,2015,BtBNortheast-North(Gaoling),1500MW,2008

8、,Goupitan-Guangdong,3000MW,2016,Russia,Jinghong-Thailand,3000MW,2013,Ningxia-Tianjing,3000MW,2009,NWPG,NCPG,NEPG,CCPG,ECPG,NorthShaanxi-Shandong,3000MW,2011,Yunnan-Guangdong,800kV,5000MW,2009,SCPG,Hulunbeir(InnerMongolia)-Shenyang,3000MW,2010,XianjiabaShanghai,800kV,6400MW,2011,Xiluodu-Hanzhou,800kV

9、,6400MW,2015,Xiluodu-Hubei,800kV,6400MW,2014,Updated2005-09-15,CNABB-PTSG,(Theyearmeansprojectinoperation),HamiC.China,800kV,6400MW,2018,HumengJinan(Shandong),800kV,6400MW,2015,Humeng-Tianjing,800kV,6400MW,2016,Humeng-Liaoning,800kV,6400MW,2018,JinshaRiverIIEastChina,800kV,6400MW,2016,JinshaRiverII-

10、Fujian,800kV,6400MW,2018,JinshaRiverIIEastChina,800kV,6400MW,2019,JingpingEastChina,800kV,6400MW,2012,HVDC典型配置,單極大地回線,特點低成本低損耗（大地回線電阻低）相對與雙極，可靠性較低對環(huán)境有影響,單極運行方式又分為單極金屬返回和單極大地返回兩種運行方式。在單極大地返回運行方式中，利用一根或兩根導(dǎo)線和大地構(gòu)成直流側(cè)的單極回路。在該運行方式中，兩端換流站均需接地，大地作為一根導(dǎo)線，通過接地極入地的電流即為直流輸電工程的運行電流。,HVDC典型配置,單極金屬回線,特點無電流流過大地，不對環(huán)境

11、造成影響相對與雙極，可靠性較低消除了導(dǎo)線周圍的磁場,在單極金屬返回運行方式中，利用兩根導(dǎo)線構(gòu)成直流側(cè)的單極回路，直流線路中的一根導(dǎo)線用作正或負(fù)極導(dǎo)線，另一根用作金屬返回線。在此運行方式中，地中無電流通過。,HVDC典型配置,雙極,特點無電流流過大地，不對環(huán)境造成影響相對于單極，可靠性高消除了導(dǎo)線周圍的磁場電壓越高，在線路中損耗越低,在雙極運行方式中，利用正負(fù)兩極導(dǎo)線和兩端換流站的正負(fù)極相連，構(gòu)成直流側(cè)的閉環(huán)回路。兩端接地極所形成的大地回路可作為輸電系統(tǒng)的備用導(dǎo)線。正常運行時，直流電流的路徑為正負(fù)兩根極導(dǎo)線。實際上，它們是由兩個獨立運行的單極大地回路系統(tǒng)構(gòu)成。正負(fù)兩極在地中的電流方向相反，地中電流為兩極電流之差。兩極電流之差形成的電流為不平衡電流，由接地極導(dǎo)引入地。在雙極運行時，不平衡電流一般控制在額定電流的1%之內(nèi)。,HVDC典型配置,多端系統(tǒng),HVDC典型配置,BacktoBacksystems/背靠背系統(tǒng),特點簡單低損耗低成本,單極配置,Approximately80 x180meters,單極布