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高压直流输电
高压直流输电易于实现异步联网;在输电临界距离以上比交流输电更经济;用相同的线路走廊可比交流输送更多的电力,因此,广泛应用于远距离大容量输电、电力系统联网、远距离海底电缆或大城市地下电缆送电、配电网轻型直流输电等。
现代电力传输系统通常由特高压、超高压直流输电与交流输电相互配合构成的。超高压、特高压直流输电技术具有送电距离远、送电容量大、控制灵活和调度方便等特点。
对于送电1000km左右,送电容量不超过300万kW的直流输电工程,一般采用±500kV电压等级;当送电容量超过300万kW,送电距离超过1500km时,一般采用±600kV或以上电压等级;当输电距离达到2000km左右时,就需要考虑更高的电压等级,以充分利用线路走廊资源,减少输电回路数,降低输电损耗。
高压直流输电技术是利用大功率电力电子元件,如,高电压大功率晶闸管、可关断可控硅GTO、绝缘栅双极晶体管IGBT等组成整流与逆变设备,以实现高电压、远距离电力传输。相关技术包括电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术、绝缘新材料、光纤、超导、仿真及电力系统运行、控制和规划等。
高压直流输电系统是由换流阀组、换流变压器、直流滤波器、平波电抗器、直流输电线路、交流侧和直流侧的电力滤波器、无功补偿装置、直流开关设备、保护和控制装置以及辅助设备等元件(系统)所组成的复杂系统。主要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。
直流输电最核心的技术集中于换流站设备,换流站实现了直流与交流的相互转换,换流站包括整流站和逆变站两部分,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。换流阀是换流站中实现直流与交流相互转换的核心设备。在运行中,换流器在交流侧和直流都会产生高次谐波,引起谐波干扰、使换流设备控制不稳定、引起发电机和电容器过热、干扰通信系统,因此,需要采取抑制措施,在直流输电系统的换流站中设置滤波器吸收高次谐波,交流侧滤波器除吸收谐波外,还提供部分基波无功功率,直流侧滤波器用平波电抗器限制谐波。
图 换流站
图 三峡—上海±500千伏直流输电线路
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