高壓直流輸電原理與運行

前言

　　電力電子技術(shù)誕生近半個世紀以來，使電氣工程、電子技術(shù)、自動化技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)生了深刻的變化，同時也給人們的生活帶來了巨大的影響?！　∧壳?，電力電子技術(shù)仍以迅猛的速度發(fā)展著，新的電力電子器件層出不窮，新的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，其應用范圍也不斷擴展。不論在全世界還是在我國，電力電子技術(shù)都已造就了一個很大的產(chǎn)業(yè)群，如果再考慮到與電力電子技術(shù)相關(guān)的上游產(chǎn)業(yè)和下游產(chǎn)業(yè)，這個產(chǎn)業(yè)群就更加龐大了。與之相應，在電力電子技術(shù)領(lǐng)域工作的工程技術(shù)和科研人員的數(shù)量也相當龐大，且與日俱增。因此，組織出版有關(guān)電力電子新技術(shù)及其應用的系列書籍，以供廣大從事電力電子技術(shù)的工程師和高等學校教師和研究生在工程實踐中使用和參考，成為眼下的迫切需要?！　≡?0世紀80年代，電力電子學會曾和機械工業(yè)出版社合作，出版過一套電力電子技術(shù)叢書，那套叢書對推動電力電子技術(shù)的發(fā)展起過積極的作用。最近，電力電子學會經(jīng)過認真考慮，認為有必要以“電力電子新技術(shù)系列圖書”的名義出版一系列著作。為此，成立了專門的編輯委員會，負責確定書目、組稿和審稿工作，向機械工業(yè)出版社推薦，仍由機械工業(yè)出版社出版。

內(nèi)容概要

　　高壓直流輸電是電力電子技術(shù)應用最為重要、最為傳統(tǒng)，也是發(fā)展最為活躍的領(lǐng)域之一。本書在論述了直流輸電基本概念、構(gòu)成、發(fā)展及主要設備的基礎(chǔ)上，討論了直流輸電的基本工作原理、諧波與無功問題、直流輸電的控制與保護、直流輸電與交流系統(tǒng)的相互作用及對交流系統(tǒng)的控制作用，論述了包括器件換相直流輸電技術(shù)和特高壓直流輸電技術(shù)等直流輸電技術(shù)的新進展。本書的目的在于強調(diào)電力電子技術(shù)應用領(lǐng)域中高壓直流輸電的重要作用，可作為站在電力電子技術(shù)角度探討其在電力系統(tǒng)中的應用或站在電力系統(tǒng)角度探討電力電子技術(shù)的作用等相關(guān)領(lǐng)域的學習、研究及工程應用的參考書。

書籍目錄

電力電子新技術(shù)系列圖書序言前言第1章 緒論1.1 高壓直流輸電的構(gòu)成1.1.1 高壓直流輸電的概念1.1.2 高壓直流輸電的分類1.1.3 直流系統(tǒng)的構(gòu)成1.2 高壓直流輸電的特點及適用場合1.3 高壓直流輸電的歷史與國外的現(xiàn)狀1.4 高壓直流輸電在我國的發(fā)展1.5 直流輸電技術(shù)新發(fā)展1.5.1 器件換相直流輸電1.5.2 強迫換相換流器1.5.3 特高壓直流輸電第2章 高壓直流輸電系統(tǒng)的主要設備2.1 換流裝置2.1.1 器件2.1.2 換流閥2.1.3 換流單元接線方式2.2 換流變壓器2.2.1 功能與特點2.2.2 換流變壓器型式2.2.3 換流變壓器接入閥廳的方式2.3 平波電抗器2.3.1 功能2.3.2 平波電抗器型式2.4 無功補償裝置2.5 濾波器2.5.1 濾波器類型2.5.2 交流濾波器2.5.3 直流濾波器2.6 直流輸電線路2.6.1 直流輸電架空線路2.6.2 直流輸電電纜線路2.6.3 直流接地極引線2.7 接地極2.7.1 接地極地電流對環(huán)境的影響2.7.2 接地極運行特性2.7.3 對極址的要求2.7.4 接地極材料2.7.5 接地極設計第3章 換流器工作原理3.1 單橋整流器工作原理3.1.1 正常運行方式——工況2-33.1.2 非正常運行方式——工況33.1.3 故障運行方式——工況3-43.1.4 單橋整流器外特性3.2 雙橋整流器工作原理3.2.1 正常運行方式——工況4-53.2.2 橋間相互影響3.2.3 相關(guān)計算公式3.3 單橋逆變器工作原理3.3.1 正常運行方式——工況2-33.3.2 故障運行方式——工況3-43.3.3 單橋逆變器外特性3.4 雙橋逆變器工作原理3.4.1 雙橋逆變器實現(xiàn)逆變的條件3.4.2 雙橋逆變器可能發(fā)生換相失敗3.4.3 雙橋逆變器整流電壓平均值第4章 高壓直流輸電的諧波抑制與無功補償4.1 高壓直流輸電諧波的基本問題4.1.1 諧波的危害4.1.2 諧波的基本概念4.2 特征諧波4.2.1 換流器交流側(cè)的特征諧波4.2.2 換流器直流側(cè)的特征諧波4.3 非特征諧波4.3.1 換流器交流側(cè)的非特征諧波4.3.2 換流器直流側(cè)的非特征諧波4.4 諧波抑制及抑制設備4.4.1 增加脈動數(shù)抑制諧波4.4.2 安裝濾波器抑制諧波4.4.3 諧波抑制設備4.5 交流濾波器設計4.6 直流濾波器設計4.6.1 直流濾波器常規(guī)設計4.6.2 直流有源濾波器4.7 高壓直流輸電的無功補償和功率因數(shù)4.7.1 電網(wǎng)換相換流器無功特性4.7.2 無功功率消耗計算工程方法4.7.3 容性無功補償設備容量確定4.7.4 感性無功補償設備容量確定4.7.5 功率因數(shù)4.7.6 無功分組容量確定4.8 無功補償設備4.9 無功控制4.9.1 分段凋節(jié)無功補償設備控制4.9.2 連續(xù)調(diào)節(jié)無功補償設備控制4.9.3 換流器參與無功電壓控制第5章 電網(wǎng)換相直流輸電的控制與保護5.1 基本控制方式5.1.1 控制原理5.1.2 相位控制方式5.1.3 換流器控制方式5.1.4 整流器、逆變器的協(xié)調(diào)5.1.5 控制保護用互感器5.2 保護方式5.2.1 故障的分類與保護動作5.2.2 換流站內(nèi)的故障與保護示例5.2.3 直流線路的故障與保護示例5.2.4 交流側(cè)的故障與保護示例第6章 電網(wǎng)換相直流輸電的運行特性與系統(tǒng)控制6.1 電網(wǎng)換相直流輸電的運行特性6.1.1 系統(tǒng)故障時的運行特性6.1.2 交流電壓穩(wěn)定性6.1.3 高次諧波穩(wěn)定性6.1.4 軸系扭振現(xiàn)象6.2 直流輸電在交流系統(tǒng)控制中的應用6.2.1 系統(tǒng)頻率控制6.2.2 交流電壓、無功控制6.2.3 系統(tǒng)穩(wěn)定控制6.3 多端直流輸電的控制保護方式6.3.1 控制保護方式6.3.2 系統(tǒng)故障時的運行特性6.3.3 起停控制6.3.4 潮流反轉(zhuǎn)第7章 器件換相直流輸電技術(shù)7.1 全控型功率器件發(fā)展概況7.1.1 全控型功率器件的發(fā)展與應用概況7.1.2 器件換相直流輸電采用的典型全控型功率器件7.2 器件換相直流輸電換流裝置工作原理7.2.1 換流器7.2.2 電壓源型換流器的工作原理和基本特點7.2.3 接入系統(tǒng)時的有功、無功功率特性7.2.4 換流器各部分電壓、電流波形7.2.5 發(fā)展趨勢與開發(fā)現(xiàn)狀7.3 器件換相直流輸電的控制與保護方式7.3.1 只采用器件換相換流器的換相直流輸電7.3.2 器件、電網(wǎng)換相換流器混合型直流輸電7.3.3 混合型器件換相直流輸電示例7.4 器件換相直流輸電的應用示例7.4.1 電壓源型器件換相直流輸電系統(tǒng)的應用范圍7.4.2 VSC-HVDC系統(tǒng)工程實例第8章 常規(guī)高壓直流輸電的新技術(shù)及新發(fā)展8.1 強迫換相換流器8.1.1 電容換相換流器8.1.2 可控串聯(lián)電容換流器8.1.3 強迫換相換流器特點8.2 特高壓直流輸電8.2.1 概述8.2.2 特高壓直流輸電的特點8.2.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8.2.4 特高壓直流輸電的運行方式8.3 光觸發(fā)晶閘管參考文獻電力電子新技術(shù)系列圖書目錄已出版相關(guān)工具書目錄

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　1.1　高壓直流輸電的構(gòu)成　　1.1.1　高壓直流輸電的概念　　高壓直流輸電技術(shù)是電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)輸電領(lǐng)域中應用最早同時也是較為成熟的技術(shù)。高壓直流輸電由將交流電變換為直流電的整流器、高壓直流輸電線路以及將直流電變換為交流電的逆變器三部分構(gòu)成，因此從結(jié)構(gòu)上看，高壓直流輸電是交流-直流-交流形式的電力電子換流電路。到目前為止，工程上絕大部分直流輸電的換流器（又稱為換流閥，包含整流器和逆變器）由半控型的晶閘管器件組成，稱采用這種換流器的直流輸電為常規(guī)高壓直流輸電。常規(guī)高壓直流輸電的換流器是采取電網(wǎng)（源）實現(xiàn)換相的。近10年才投入使用的一種新型高壓直流輸電，即能夠基于器件實現(xiàn)換相的輕型高壓直流輸電，這種直流輸電系統(tǒng)的換流器則采用全控型電力電子器件，如GTO晶閘管、IGBT、IGCT（Intergrated Gate Commutated Thyristors，集成門極換向晶閘管）等。高壓直流輸電也是目前電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)應用中最為全面、最為復雜的系統(tǒng)，已成為一門關(guān)于電力電子技術(shù)應用的專門學科?！　?.1.2　高壓直流輸電的分類　　高壓直流輸電依據(jù)不同的換相方式、不同的端子數(shù)目或與交流系統(tǒng)的不同連接關(guān)系可以有不同的分類方法。前已述及，換流器由于所采用的電力電子器件控制特性的不同，可分為電網(wǎng)換相方式和器件換相方式。有關(guān)全控器件的特性及換相方式的類別將在第7章中論述，這里主要針對傳統(tǒng)的電網(wǎng)換相方式的分類進行討論?！　。?）長距離直流輸電這種方式的典型接線如圖所示，為高壓直流輸電的主要形式，主要用來實現(xiàn)從電源中心到負荷中心的電能的輸送。從本土向離島經(jīng)過電纜的直流輸電也屬于這種方式。這種方式依據(jù)電能只沿一個方向輸送或可雙方向輸送，又可進一步分為單方向直流送電方式和雙方向直流送電方式。通常從水電或火電能源基地向負荷中心的送電、向存在弱交流電網(wǎng)的離島的送電多為單方向直流送電方式。

編輯推薦

　　《高壓直流輸電原理與運行》的目的在于強調(diào)電力電子技術(shù)應用領(lǐng)域中高壓直流輸電的重要作用，可作為站在電力電子技術(shù)角度探討其在電力系統(tǒng)中的應用或站在電力系統(tǒng)角度探討電力電子技術(shù)的作用等相關(guān)領(lǐng)域的學習、研究及工程應用的參考書。

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