高壓直流輸電原理與運(yùn)行（第2版）

電力電子新技術(shù)系列圖書序言

第2版　前言

第1版　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(diǎn)及適用場(chǎng)合

1.3　高壓直流輸電的歷史與國(guó)外的現(xiàn)狀

1.4　高壓直流輸電在我國(guó)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　電容換相換流器

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(shè)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(diǎn)

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(bǔ)償裝置

2.4.1　無功補(bǔ)償裝置類型

2.4.2　無功補(bǔ)償容量確定

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(duì)環(huán)境的影響

2.7.2　接地極運(yùn)行特性

2.7.3　對(duì)極址的要求

2.7.4　接地極材料

2.7.5　接地極設(shè)計(jì)

第3章　換流器工作原理

3.1　6脈波整流器工作原理

3.1.1　正常運(yùn)行方式――工況2-3

3.1.2　非正常運(yùn)行方式――工況3

3.1.3　故障運(yùn)行方式――工況3-4

3.1.4　6脈波整流器外特性曲線

3.2　12脈波整流器工作原理

3.2.1　正常運(yùn)行方式――工況4-5

3.2.2　橋間相互影響

3.2.3　相關(guān)計(jì)算公式

3.3　6脈波逆變器工作原理

3.3.1　正常運(yùn)行方式――工況2-3

3.3.2　故障運(yùn)行方式――工況3-4

3.3.3　6脈波逆變器外特性曲線

3.4　12脈波逆變器工作原理

3.4.1　12脈波逆變器實(shí)現(xiàn)逆變的條件

3.4.2　12脈波逆變器可能發(fā)生換相失敗

3.4.3　12脈波逆變器整流電壓平均值計(jì)算公式

第4章　高壓直流輸電的諧波抑制與無功補(bǔ)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(shè)備

4.4.1　增加脈波數(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(shè)備

4.5　交流濾波器設(shè)計(jì)

4.6　直流濾波器設(shè)計(jì)

4.6.1　直流濾波器常規(guī)設(shè)計(jì)

4.6.2　直流有源濾波器

4.7　高壓直流輸電的無功補(bǔ)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(jì)算工程方法

4.7.3　容性無功補(bǔ)償設(shè)備容量確定

4.7.4　感性無功補(bǔ)償設(shè)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(bǔ)償設(shè)備

4.9　無功功率控制

4.9.1　分段調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償設(shè)備控制

4.9.2　連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償設(shè)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(hù)

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(hù)用互感器

5.2　保護(hù)方式

5.2.1　故障的分類與保護(hù)動(dòng)作

5.2.2　換流站內(nèi)的故障與保護(hù)示例

5.2.3　直流線路的故障與保護(hù)示例

5.2.4　交流側(cè)的故障與保護(hù)示例

第6章　電網(wǎng)換相直流輸電的運(yùn)行特性與系統(tǒng)控制

6.1　電網(wǎng)換相直流輸電的運(yùn)行特性

6.1.1　系統(tǒng)故障時(shí)的運(yùn)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(yīng)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(hù)方式

6.3.1　控制保護(hù)方式

6.3.2　系統(tǒng)故障時(shí)的運(yùn)行特性

6.3.3　起?？刂?

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(yīng)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　電壓源換流器的工作原理和基本特點(diǎn)

7.2.3　接入系統(tǒng)時(shí)的有功、無功功率特性

7.2.4　換流器各部分電壓、電流波形

7.3　器件換相直流輸電的控制與保護(hù)方式

7.3.1　只采用器件換相的直流輸電

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(yīng)用示例

7.4.1　電壓源器件換相直流輸電系統(tǒng)的應(yīng)用范圍

7.4.2　VSC-HVDC系統(tǒng)工程實(shí)例

7.5　器件換相直流輸電的發(fā)展

7.5.1　模塊化多電平換流器技術(shù)

7.5.2　換流器的發(fā)展趨勢(shì)與開發(fā)現(xiàn)狀

第8章　高壓直流輸電的新技術(shù)及新發(fā)展

8.1　基于電容換相技術(shù)的換流器

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　基于電容換相技術(shù)的換流器特點(diǎn)

8.1.4　電容換相技術(shù)的工程應(yīng)用

8.2　特高壓直流輸電

8.2.1　特高壓直流輸電發(fā)展概況

8.2.2　特高壓直流輸電的特點(diǎn)及我國(guó)特高壓直流輸電發(fā)展的必要性

8.2.3　特高壓直流輸電接線方式

8.2.4　特高壓直流輸電運(yùn)行方式

8.2.5　特高壓直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)

8.2.6　特高壓直流輸電工程簡(jiǎn)介

8.3　光觸發(fā)晶閘管

參考文獻(xiàn)

高壓直流輸電是電力電子技術(shù)應(yīng)用為重要、為傳統(tǒng)，也是發(fā)展為活躍的領(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(shè)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(hù)、直流輸電與交流系統(tǒng)的相互作用及對(duì)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(jìn)展。 本書的目的在于強(qiáng)調(diào)電力電子技術(shù)應(yīng)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(yīng)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(xué)習(xí)、研究及工程應(yīng)用的參考書。

電力電子新技術(shù)系列圖書序言

第3版前言

第2版前言

第1版前言

第1章緒論1

11高壓直流輸電的構(gòu)成1

111高壓直流輸電的概念1

112高壓直流輸電的分類1

113直流系統(tǒng)的構(gòu)成4

12高壓直流輸電的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合9

13高壓直流輸電的歷史與國(guó)外的現(xiàn)狀12

14高壓直流輸電在我國(guó)的發(fā)展15

15本書的構(gòu)成和 內(nèi)容簡(jiǎn)介 圖書目錄17

151LCC高壓直流輸電17

152LCC高壓直流輸電技術(shù)的新發(fā)展17

153VSC高壓直流輸電19

154關(guān)于高壓直流輸電技術(shù)的學(xué)習(xí)20

第2章高壓直流輸電系統(tǒng)的主要設(shè)備22

21換流裝置23

211器件24

212換流閥 28

213換流單元接線方式 33

22換流變壓器36

221功能與特點(diǎn)37

222換流變壓器型式38

223換流變壓器接入閥廳的方式39

23平波電抗器40

231功能40

232平波電抗器型式41

24無功補(bǔ)償裝置42

241無功補(bǔ)償裝置類型42

242無功補(bǔ)償容量確定44

25濾波器47

251濾波器類型47

252交流濾波器49

253直流濾波器51

26直流輸電線路52

261直流輸電架空線路53

262直流輸電電纜線路57

263直流接地極引線60

27接地極62

271接地極地電流對(duì)環(huán)境的影響63

272接地極運(yùn)行特性65

273對(duì)極址的要求66

274接地極材料67

275接地極設(shè)計(jì)68

第3章?lián)Q流器工作原理69

316脈波整流器工作原理69

311正常運(yùn)行方式——工況2-371

312非正常運(yùn)行方式——工況379

313故障運(yùn)行方式——工況3-481

3146脈波整流器外特性曲線81

3212脈波整流器工作原理83

321正常運(yùn)行方式——工況4-583

322橋間相互影響88

323相關(guān)計(jì)算公式89

336脈波逆變器工作原理92

331正常運(yùn)行方式——工況2-393

332故障運(yùn)行方式——工況3-496

3336脈波逆變器外特性曲線96

3412脈波逆變器工作原理98

34112脈波逆變器實(shí)現(xiàn)逆變的條件99

34212脈波逆變器可能發(fā)生換相失敗99

34312脈波逆變器整流電壓平均值計(jì)算公式99

第4章高壓直流輸電的諧波抑制與無功補(bǔ)償100

41高壓直流輸電諧波的基本問題100

411諧波的危害100

412諧波的基本概念105

42特征諧波108

421換流器交流側(cè)的特征諧波108

422換流器直流側(cè)的特征諧波112

43非特征諧波114

431換流器交流側(cè)的非特征諧波114

432換流器直流側(cè)的非特征諧波115

44諧波抑制及抑制設(shè)備115

441增加脈波數(shù)抑制諧波116

442安裝濾波器抑制諧波116

443諧波抑制設(shè)備116

45交流濾波器設(shè)計(jì)119

46直流濾波器設(shè)計(jì)126

461直流濾波器常規(guī)設(shè)計(jì)126

462直流有源濾波器128

47高壓直流輸電的無功補(bǔ)償和功率因數(shù)129

471電網(wǎng)換相換流器無功特性129

472無功功率消耗計(jì)算工程方法131

473容性無功補(bǔ)償設(shè)備容量確定131

474感性無功補(bǔ)償設(shè)備容量確定132

475功率因數(shù)133

476無功分組容量確定133

48無功補(bǔ)償設(shè)備134

49無功功率控制135

491分段調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償設(shè)備控制135

492連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償設(shè)備控制137

493換流器參與無功電壓控制146

第5章電網(wǎng)換相直流輸電的控制與保護(hù)147

51基本控制方式147

511控制原理147

512觸發(fā)控制方式149

513換流器控制方式150

514整流器、逆變器的協(xié)調(diào)153

515控制保護(hù)用互感器156

52保護(hù)方式157

521保護(hù)動(dòng)作方式與故障的分類157

522換流站內(nèi)的故障與保護(hù)示例161

523直流線路的故障與保護(hù)示例164

524交流側(cè)的故障與保護(hù)示例 166

53電網(wǎng)換相直流輸電的運(yùn)行特性167

531直流線路故障167

532交流系統(tǒng)故障167

533連續(xù)運(yùn)行控制168

第6章電網(wǎng)換相直流輸電與交流系統(tǒng)的相互作用170

61電網(wǎng)換相直流輸電與交流系統(tǒng)相互作用的基本問題170

611短路比與有效短路比170

612短路比與輸送能力分析171

613交流電壓穩(wěn)定性172

614高次諧波穩(wěn)定性176

615軸系扭振現(xiàn)象178

62直流輸電在交流系統(tǒng)控制中的應(yīng)用180

621系統(tǒng)頻率控制180

622交流電壓、無功控制183

623系統(tǒng)穩(wěn)定控制186

第7章電容換相直流輸電與特高壓直流輸電190

71基于電容換相換流器的高壓直流輸電技術(shù)190

711電容換相換流器191

712可控串聯(lián)電容換流器193

713基于電容換相技術(shù)的換流器特點(diǎn)194

714電容換相技術(shù)的工程應(yīng)用197

72特高壓直流輸電206

721特高壓直流輸電發(fā)展概況206

722特高壓直流輸電的特點(diǎn)及我國(guó)特高壓直流輸電發(fā)展的必要性207

723特高壓直流輸電接線方式210

724特高壓直流輸電運(yùn)行方式212

725特高壓直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)216

726特高壓直流輸電工程簡(jiǎn)介219

第8章器件換相直流輸電技術(shù)221

81全控型功率器件發(fā)展概況221

811全控型功率器件的發(fā)展與應(yīng)用概況221

812器件換相直流輸電采用的典型全控型功率器件222

82器件換相直流輸電換流裝置工作原理225

821換流器225

822電壓源換流器的工作原理和基本特點(diǎn)226

823接入系統(tǒng)時(shí)的有功、無功功率特性230

824基于Park 變換的d-q解耦控制 232

825換流器各部分電壓、電流波形233

83器件換相直流輸電的協(xié)調(diào)控制與保護(hù)方式235

831只采用器件換相的直流輸電235

832器件、電網(wǎng)換相換流器混合型直流輸電240

833混合型器件換相直流輸電示例243

84器件換相直流輸電的應(yīng)用示例244

841電壓源器件換相直流輸電系統(tǒng)的應(yīng)用范圍244

842VSC-HVDC系統(tǒng)工程實(shí)例245

85模塊化多電平換流器（MMC）技術(shù)251

851模塊化多電平換流器技術(shù)簡(jiǎn)介251

852全橋結(jié)構(gòu)的MMC技術(shù)255

第9章多端直流輸電與高壓直流電網(wǎng)256

91多端直流輸電與高壓直流電網(wǎng)的基本概念256

911多端直流輸電與高壓直流電網(wǎng)的定義256

912發(fā)展多端直流輸電與直流電網(wǎng)的驅(qū)動(dòng)力257

913發(fā)展概況258

914直流電網(wǎng)的分類及其特征259

92多端直流輸電相關(guān)設(shè)備261

921直流斷路器261

922全固態(tài)直流斷路器262

923主動(dòng)混合式直流斷路器262

924高壓DC/DC換流器264

93多端直流控制與保護(hù)267

931分層控制方式與多換流器協(xié)調(diào)控制267

932潮流控制274

933多端直流輸電的故障保護(hù)與控制277

934混合多端直流輸電系統(tǒng)278

參考文獻(xiàn)281

本書在論述直流輸電基本概念、分類、構(gòu)成、發(fā)展及主要設(shè)備的基礎(chǔ)上，針對(duì)電網(wǎng)換相直流輸電，討論了其基本工作原理，諧波與無功問題，直流輸電的控制與保護(hù)，直流輸電與交流系統(tǒng)的相互作用及對(duì)交流系統(tǒng)的控制作用。介紹了特高壓直流輸電等電網(wǎng)換相直流輸電的新發(fā)展。在論述了器件換相直流輸電技術(shù)和基本原理的基礎(chǔ)上，探討了多端直流輸電及直流電網(wǎng)發(fā)展相關(guān)的基本問題。本書在內(nèi)容定位上突出：①把直流輸電的基本原理與運(yùn)行控制相結(jié)合，在介紹直流輸電功率變換特性的同時(shí)，完整描述直流輸電與交流系統(tǒng)相互作用的基本問題；②作為電力電子新技術(shù)系列圖書之一，強(qiáng)調(diào)電力電子技術(shù)在大容量電能傳送中的作用，強(qiáng)調(diào)直流輸電技術(shù)及其發(fā)展相應(yīng)的器件、電路及系統(tǒng)的特點(diǎn)；③注重直流輸電技術(shù)的新發(fā)展，全面論述特高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，指出了特高壓直流輸電技術(shù)面臨的問題及其解決方案，系統(tǒng)討論了基于全控器件的高壓直流輸電技術(shù)的原理、工程應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)。

韓民曉，教授，博導(dǎo),柔性電力技術(shù)研究所所長(zhǎng)。全國(guó)電壓電流和頻率專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員，中電聯(lián)直流配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)副主任委員，北京電工技術(shù)學(xué)會(huì)理事，IEEE高級(jí)會(huì)員。研究領(lǐng)域?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。承擔(dān)過國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家科技重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目及電網(wǎng)公司重大專項(xiàng)等重要項(xiàng)目。完成了國(guó)際能源基金、國(guó)際合作專項(xiàng)等國(guó)際合作項(xiàng)目。與包括英國(guó)、日本、加拿大、丹麥在內(nèi)的多個(gè)國(guó)家開展學(xué)術(shù)交流和項(xiàng)目合作。先后發(fā)表論文120多篇，完成專著5部，獲得中國(guó)電力科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)等省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)4項(xiàng)。