高压直流输电工程技术PDF电子书下载

第一章 直流输电概论 1

第一节 直流输电工程系统构成 1

一、两端直流输电系统 1

二、多端直流输电系统 6

第二节 直流输电工程特点 7

一、直流输电优点 7

二、直流输电缺点 9

第三节 直流输电应用与工程类型 10

一、直流输电应用 10

二、直流输电工程类型 14

第四节 直流输电发展 16

一、国外直流输电发展 16

二、中国直流输电发展 18

第二章 直流输电换流技术 30

第一节 直流输电与换流技术 30

第二节 换流站基本换流单元 30

一、6脉动换流单元 31

二、12脉动换流单元 31

第三节 6脉动整流器工作原理 33

一、不可控整流器理想空载直流电压 33

二、可控整流器理想空载直流电压 34

三、有载整流器直流电压 35

第四节 6脉动逆变器工作原理 37

第五节 12脉动换流器 41

第六节 直流输电稳态工况计算常用公式 44

第七节 直流输电换流技术新发展 47

一、光直接触发晶闸管应用 47

二、电容换相换流器 47

三、轻型直流输电 51

第三章 直流输电稳态特性 57

第一节 直流输电工程额定值 57

一、额定直流功率 57

二、额定直流电流 58

三、额定直流电压 58

第二节 直流输电最小输送功率 58

第三节 直流输电过负荷 59

第四节 直流输电降压运行 61

第五节 直流输电功率反送 63

第六节 直流输电稳态运行特性 65

一、换流器运行外特性 66

二、换流器功率特性 69

第七节 直流输电工程运行方式 74

一、运行接线方式 74

二、全压运行与降压运行方式 77

三、功率正送与功率反送方式 78

四、双极对称与不对称运行方式 78

五、直流输电工程控制方式 80

第八节 直流输电系统损耗 82

一、换流站损耗 82

二、直流输电线路损耗 90

三、接地极系统损耗 91

第四章 直流输电控制系统与控制保护装置 93

第一节 控制系统配置要求 93

一、控制系统多重化 93

二、控制系统分层结构 94

第二节 换流器触发相位控制 96

一、等触发角控制 96

二、等相位间隔控制 96

第三节 直流系统基本控制原理 97

第四节 换流器基本控制方式及其配置 97

一、换流器基本控制方式 97

二、换流器基本控制配置 100

第五节 直流输电控制系统功能 103

一、直流输电起停控制 103

二、直流输电功率控制 105

三、换流站无功功率控制 107

四、换流变压器分接头控制 109

五、直流输电潮流反转控制 110

六、直流输电系统调制功能 110

七、直流输电运行人员控制 112

八、直流输电顺序控制 113

第六节 直流输电系统控制保护装置 114

一、控制保护装置基本组成 114

二、控制保护系统结构配置工程实例 118

第五章 直流输电系统故障分析与保护 122

第一节 直流输电系统故障分析 122

一、换流器故障 122

二、直流开关场与接地极故障 130

三、换流站交流侧故障 131

四、直流线路故障 135

第二节 直流输电保护系统 136

一、直流保护配置原则与特点 136

二、直流保护功能配置 140

三、直流保护工程实例 149

第六章 换流站无功补偿与交流侧滤波 163

第一节 换流器消耗无功分析 163

一、电网换相换流器无功特性 163

二、无功消耗工程计算方法 164

三、无功消耗计算实例 166

第二节 换流站无功平衡与无功补偿 168

一、交流系统无功支持能力与无功需求 168

二、无功补偿设备类型 169

三、容性无功补偿设备容量确定 169

四、感性无功补偿设备容量确定 170

五、无功补偿设备分组 171

第三节 无功与电压控制 172

一、无功补偿设备投切控制 172

二、可投切高压电抗器控制 176

三、交流系统其他无功补偿设备投切控制 176

四、连续调节无功补偿设备控制 177

五、换流器参与无功电压控制 177

第四节 换流站交流侧谐波分析 179

一、特征谐波 179

二、非特征谐波 180

三、其他谐波源 183

四、实际谐波电流选取 183

第五节 换流站交流侧滤波 184

一、滤波系统性能要求 184

二、滤波系统构成 187

三、滤波系统计算分析与滤波器设计 192

四、无功补偿与交流侧滤波的关系和协调 196

五、交流滤波技术发展 196

第七章 换流站直流侧滤波 198

第一节 直流侧谐波分析 198

一、特征谐波 198

二、非特征谐波 199

三、实际谐波电压选取 200

第二节 直流侧滤波系统 201

一、直流侧谐波危害 201

二、滤波系统性能要求 201

三、滤波系统构成 204

四、直流滤波器型式与参数选择 205

五、滤波器性能计算 206

六、直流滤波器稳态额定值计算 207

第三节 直流有源滤波器 207

一、采用有源滤波器理由 207

二、有源滤波器原理 207

三、有源滤波器工程问题 208

第八章 直流输电系统过电压保护与换流站绝缘配合 210

第一节 换流站过电压保护 210

一、换流站过电压保护变迁 210

二、换流站过电压保护与绝缘配合 213

第二节 直流输电系统过电压 213

一、来自换流站交流侧过电压 214

二、来自换流站直流侧过电压 215

三、来自直流线路过电压 216

第三节 换流站绝缘配合 217

一、换流站避雷器配置 217

二、避雷器参数初选 218

三、过电压研究 220

四、换流站主要设备绝缘水平确定 222

五、避雷器参数确定与规范 222

第四节 交直流滤波器过电压保护与绝缘配合 223

一、滤波器过电压保护特点 223

二、避雷器配置 223

三、过电压研究 225

四、绝缘配合 225

第五节 换流站防雷保护 225

一、换流站防雷设计特点 225

二、防雷标准 226

三、防雷措施 226

第九章 直流输电外绝缘 227

第一节 直流输电外绝缘电气特性 227

一、直流电压下空气间隙放电特性 227

二、操作冲击与雷电冲击电压下空气间隙放电特性 229

三、直流电压下绝缘子污闪特性 231

四、直流污秽试验 234

五、换流站设备套管雨闪 236

第二节 大气环境对直流输电外绝缘电气性能影响 239

一、大气污染对直流绝缘子表面积污影响 239

二、覆冰（雪）对绝缘子直流放电电压的影响 243

三、高海拔对空气间隙放电电压与绝缘子污闪电压的影响 248

第三节 直流输电外绝缘选择 250

一、杆塔和换流站空气间隙确定 250

二、直流绝缘子选择 253

三、直流污秽外绝缘设计 256

第十章 直流输电线路环境影响 261

第一节 直流线路电晕 261

一、直流线路电晕现象 261

二、直流线路导线临界电场强度 262

三、直流线路导线表面电场强度计算 262

四、直流线路电晕损失 264

第二节 直流线路电场效应 265

一、空间电场与离子电流分布 266

二、人在直流输电线下活动的感受与效应 267

三、合成电场与离子电流密度测量 270

四、合成电场与离子电流计算 272

第三节 直流线路无线电干扰 276

一、无线电干扰的横向衰减与频谱特性 276

二、大气条件对无线电干扰的影响 276

三、无线电干扰允许电平 277

四、无线电干扰经验公式 277

第四节 直流线路可听噪声 278

一、可听噪声计量 278

二、可听噪声横向衰减 279

三、交直流线路可听噪声差别 279

四、可听噪声的主观评价 280

五、可听噪声的经验公式 281

第十一章 直流输电换流站 282

第一节 换流站概述 282

第二节 换流站主接线 283

一、换流阀组接线 283

二、换流变压器与换流阀连接 285

三、交流滤波器接入系统方式 287

四、直流开关场接线 288

五、换流站特殊接线方式 291

第三节 换流阀 292

一、晶闸管换流阀设计基本要求 292

二、阀电气连接 293

三、阀电气性能与参数选择 294

四、阀热性能 298

五、阀触发 299

六、阀控制与保护 300

七、阀冷却、绝缘与结构 300

八、换流阀对阀厅的要求与阀厅防火 302

九、阀冷却系统 305

第四节 换流变压器 308

一、换流变压器功能与特点 308

二、换流变压器型式 309

三、换流变压器主要参数选择 310

四、换流变压器绕组直流偏磁 314

第五节 平波电抗器 315

一、平波电抗器主要参数选择 315

二、平波电抗器型式 316

第六节 交流滤波器 318

一、交流滤波器设备配置原则 318

二、交流滤波器电路类型 319

三、交流滤波高压电容器选择 319

四、交流滤波器设备安装方式 321

五、交流滤波器设备主要电气应力 321

第七节 直流滤波器 322

一、直流滤波器配置原则 323

二、直流滤波器电路类型 323

三、直流滤波高压电容器选择 324

四、直流滤波器设备主要电气应力 324

第八节 无功补偿装置 326

第九节 换流站避雷器 328

第十节 换流站开关设备 328

一、直流开关设备配置原则 328

二、直流断路器基本构成 329

三、直流断路器设计原则 330

四、换流站交流断路器特点 332

第十一节 直流测量装置 333

一、直流电流测量装置 334

二、直流电压测量装置 335

三、微分电流互感器 335

四、直流线路故障定位仪 336

第十二节 远程通信系统 338

一、电力线载波通信 339

二、光纤通信 340

三、微波中继通信 340

第十三节 站用电系统 340

一、站用交流电源 340

二、站用直流电源与交流不停电电源 341

第十二章 直流输电线路 343

第一节 直流输电架空线路 344

一、架空线路导线截面选择 344

二、架空线路绝缘水平确定 347

三、绝缘子选型与绝缘子片数确定 354

四、铁塔设计原则与塔型分类 358

五、地线选择 362

六、架空线路投资估算 363

第二节 直流电缆线路 365

一、直流电缆应用场合与发展概况 365

二、直流电缆技术特点 367

三、直流电缆种类与结构 369

第三节 直流接地极引线 371

一、接地极引线绝缘水平 371

二、接地极引线导线截面选择 372

三、接地极引线设计原则 373

四、杆塔 373

第十三章 直流输电接地极 374

第一节 接地极要求 374

一、接地极的作用 374

二、接地极运行特性 375

三、对极址的要求 376

第二节 接地极址选择 376

一、极址搜索阶段 377

二、极址论证阶段 378

三、极址大地物理参数测定阶段 378

第三节 极址大地（土壤）参数测量 379

一、大地（土壤）电阻率 379

二、热容率 382

三、热导率 382

四、土壤温度 382

五、地下水位 383

第四节 接地极材料 383

一、馈电材料 383

二、活性填充材料 387

三、工程应用技术 388

四、结论 390

第五节 接地极设计原则 390

一、系统条件 390

二、使用寿命 391

三、最大允许跨步电压 392

四、最大允许温升 394

第六节 接地极设计 395

一、电极型式及其布置 395

二、不同形状电极技术特性分析 396

三、电极形状优化 397

四、电极形状选择 399

五、电极尺寸 399

六、接地极埋设深度 404

七、导流系统 405

八、其他辅助设施 405

第七节 接地极电流场计算 406

一、网络法 406

二、行波法 410

第八节 接地极热扩散方程及其求解 416

一、热扩散方程 416

二、边界条件 417

三、泊松方程有限差分表达式 418

四、接地极热扩散方程稳态解 422

五、接地极热扩散方程暂态解 424

第九节 接地极地电流对环境的影响 425

一、对电力系统影响 425

二、对地下金属构件腐蚀 428

三、对铁路系统影响 432

第十四章 背靠背直流输电工程 434

第一节 背靠背直流输电工程特点 434

一、主回路设计 435

二、换流站主接线 436

三、无功功率（或交流电压）控制 436

四、利用快速控制改善交流系统运行性能 438

五、暂时过电压限制 438

六、谐波影响 439

第二节 背靠背直流输电工程应用与发展 439

第十五章 多端直流输电工程 443

第一节 应用场合与发展概况 443

一、意大利—科西嘉—撒丁岛三端直流输电工程 443

二、魁北克—新英格兰五端直流输电工程 444

三、日本新信侬三端背靠背轻型直流输电工程 446

四、纳尔逊河直流输电工程 447

五、太平洋联络线直流输电工程 448

第二节 构成方式 449

一、基本接线方式 449

二、接线方式比较 450

第三节 控制保护 451

一、基本控制原则 451

二、控制模式 452

三、启停控制 456

四、潮流反转 458

五、基本保护原则 458

六、高压直流断路器作用 459

第四节 发展前景 460

第十六章 直流输电工程可靠性分析 463

第一节 可靠性分析术语定义与设备分类 463

一、术语定义 463

二、设备分类 465

第二节 可靠性评估方法 465

一、可修复元件可靠性模型 466

二、串并联系统可靠性 466

三、高压直流输电系统可靠性与可用率计算举例 470

第三节 提高直流输电工程可靠性措施 477

一、降低元部件故障率 477

二、冗余与多重化 478

三、提高系统可靠性措施实例 478

四、防火考虑 480

附录 国外已运行的架空线路和电缆线路直流输电工程 481

参考文献 483