高压直流输电技术(HVDC)
2009-03-20 14:15:45 作者：厦门电气网 来源：www.myes.cn 浏览次数：0 网友评论 0 条
高压直流输电(HVDC)是将三相交流电通过换流站整流变成直流电，然后通过直流输电线路送往另一个换流站逆变成三相交流电的输电方式。它基本上由两个换流站和直流输电线组成，两个换流站与两端的交流系统相连接。随着半导体技术和新能源发电的发展,出现了基于VSC(Voltage Sourced Converters)技术的新型直流输电系统--轻型直流输电(HVDC),VSC-HVDC是利用自换相电压源换流器VSC进行直流输电的技术,它通过控制VSC输出电压的幅值和相位就可以分别控制有功功率和无功功率。
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。一般认为架空线路超过600-800km，电缆线路超过40-60km直流输电较交流输电经济。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直流输电近年来发展较快。我国从国外引进设备和技术建设的葛洲坝一上海1100km、士500kV,输送容量的直流输电工程，已于190年建成并投入运行。
直流输电技术的主要优点是不增加系统的短路容量便于实现两大电力系统的非同期联网运行和不同频率的电力系统的联网;利用直流系统的功率调制能提高电力系统的阻尼，抑制低频振荡，提高并列运行的交流输电线的输电能力。它的主要缺点是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。加拿大原计划开发和建设五端直流输电系统现已建成三端直流输电系统。实现多端直流输电系统的主要技术困难是各种运行方式下的线路功率控制问题。目前，一般认为三端以上的直流输电系统技术上难实现经济合理性待研究。
换流站的主要设备包括换流器、换流变压器、平波电抗器、交流滤波器、直流避雷器及控制保护设备等。
换流器又称换流阀是换流站的关键设备，其功能是实现整流和逆变。目前换流器多数采用晶闸管可控硅整流管)组成三相桥式整流作为基本单元，称为换流桥。一般由两个或多个换流桥组成换流系统，实现交流变直流直流变交流的功能。
换流器在整流和逆变过程中将要产生5、7、11,13、17、19等多次谐波。为了减少各次谐波进入交流系统在换流站交流母线上要装设滤波器。它由电抗线圈、电容器和小电阻3种设备串联组成通过调谐的参数配合可滤掉多次谐波。一般在换流站的交流侧母线装有5,7,1,13次谐波滤波器组。
单极又分为一线一地和单极两线的方式。直流输电一般采用双极线路，当换流器有一极退出运行时，直流系统可按单极两线运行，但箱送功率要减少一半。
目前瑞士ABB集团和德国西门子输配电集团(Siemens PTD Group)是高压直流输电(HVDC)技术的领导者,在国内均有大型项目的成功案例.
以下介绍ABB HVDC Light® :
ABB常规高压直流技术(HVDC)是适合用于架空线路或海底电缆的大容量长距离输电。当不能采用交流联网的情况下，常规高压直流技术适用于两个独立电网的互联。ABB开发的轻型高压直流技术是用于地下电缆和海底电缆的电力传输。它比常规高压直流输电能提供更多的技术优点。
轻型高压直流
ABB 轻型高压直流输电技术(HVDC Light)是近几十年来发展的最为振奋人心的输电技术之一。
轻型高压直流输电技术HVDC Light® 是为采用地下或水下输电而设计的最新的输电系统，也可适合于远距离输电。该技术提供了很多对环境的好处，包括电力线路不可见，中性的电磁场，干式电缆和紧凑型的换流站。 轻型直流提高了电网的可靠性，该技术提高了高压直流输电的经济功率低到几十兆瓦。轻型直流的容量上限可达到1200MW，±320 kV。
轻型直流输电系统可以快捷地安装，作为传统的交流输电系统和就地的发电的替代。轻型直流的应用包含以下各种可能：
- 连接风力发电场和电力网
- 地下电力输送
- 为海岛或海上石油或天然气的钻油平台提供电力
- 连接异步的交流电网
- 城市中心的供电
为了满足客户和电力监管部门对高质量供电和有竞争力价格的要求，即满足输电对环境的影响要低，供电公司处于很大的压力下。 交流输电系统的扩容通常受到当地的规划监管部门和反对建设新架空线的当地居民的限制。
在扩大输电容量中，采用高压直流电缆进行地下输电在经济上可行。该方法不仅对环境的影响最小，而且提高了供给电能的质量。
轻型高压直流在1997年首次进入市场。输电功率高达350MW的许多地下输电系统正在商业运行中，更多的项目在建设中。 目前国内成功应用在三峡水电工程甚多.
常规高压直流输电
在很多情形中，采用HVDC连接电网中的两个点，在经济方面是最佳的选择，而且对环境的影响降低到最小。 HVDC ( 高压直流 ) 技术被用于远距离输电系统中，输电线路可以是架空线路或海底电缆。当传统的交流联网方案不可行时，HVDC 技术也可以用于连接两个独立的电网。ABB开创了HVDC技术而且无可争议的成为HVDC 技术领域的世界领导者。
在高压直流系统中，电力功率从送端三相交流系统中某一点注入该处的换流站，在换流站内交流被转换成直流，直流功率通过架空线或电缆送到受端，在受端换流站内直流被转换回交流之后注入到受端交流系统中。一个典型的直流输电额定功率一般大于100MW，通常额定功率范围在1000 – 3000MW之间。
采用HVDC输电，可以快速准确地控制线路上的功率潮流的大小和方向。直流的快速可控特性通常用于提高互联交流网络的特性和效率。
ABB高压直流与轻型高压直流技术优点:
An HVDC Light transmission can do much more than just transmit power between two points - it can also improve conditions in the connected AC networks.
In the congested power networks of today, where permission for new transmission lines are not easy to get, building a HVDC Light cable transmission may give more benefits than just the added Megawatts that come over the DC cable. ABB would therefore want to present some of the power system related advantages HVDC Light can offer.
The following pages describe some of the system aspects where Voltage Source Converter (VSC) technology such as HVDC Light can support the power grid. The material is a tutorial for VSC interaction with the AC grid and shall not be treated as a performance specification of HVDC Light.
Efforts have been made to give background information of different power system phenomena and to give an understanding of the possible performance improvements in the grid with the VSC technology.
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