内容发布更新时间 : 2024/12/23 2:20:53星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

和会通过该两相导线与C相导线间的互感和

向

点的

在C相导线上感应出电动势E，这个电动势E将通过C相导线右端的接地电弧供电，这叫潜供电流的纵分量（即电磁分量）。

图10-7 潜供电流示意图 潜供电流失接地电弧将不能自熄。为消除潜供电流的横分量，可在线间加一组合适的

连接的电抗器将线间互部分电容补偿掉，也可以

用一组中性点不接地的Y连接的等值电抗器来代替。为消除潜供电流的纵分量，需在各相导线首末端对地间各加一组合适的Y0连接的电抗器将导线对地的自部分电容补偿掉。为了方便，这些Y连接的和Y0连接的电抗器又可简化合并成为中性点对地加装小电抗器

的Y连接的电抗器，如图10-8所示。

图10-8 计算各序电抗器

(a)电路图 (b)等效电路

第三节 高压直流输电

高压直流输电是远距离输电的另一重要形式。是用直流电传输电能。直流输电在技术上和经济上有许多不同于交流输电的特点。

一、直流输电和交流输电的比较

（一）经济上 1. 线路

直流：两根导线；交流：三根导线

假设输电线路每根导线截面相等、对地绝缘水平相同，直流输电的最大对地电压为±

，导线允许通过的电流为

，则其输送功率

为

(10-27)

不计集肤效应，在同一导线截面下，导线允许通过的交流电流有效值为

，而在同一

最大对地电压下，交流输电的对地电压有效值则为电的输送功率Pa为：

。据此可求出三相交流输

(10-28) 比较

式(10-27)和式(10-28)不难看出，当

时，有Pd=Pa，即采用二根输电线

的直流输电可以输送采用三根输电线的交流输电相等的功率，从而使线路的造价降低为交流输电的2/3。

导线数目的减少还可使线路的功率损耗减少，设每根导线的电阻为直流输电时的功率损耗

为

，则可求出

(10-29)交流

输电时的功率损耗

为

(10-30)由式

(10-29)和式(10-30)可求得当Pd=Pa时有

(10-31)

即在输送功率相同的条件下，采用直流输电时功率损耗也可下降为交流输电时的2/3。因此采用直流输电线路部分的建设费用和运行费用都更低。 2. 两端设备

与交流系统中的变电站不同，直流系统线路两端是换流站，作用是将交流升压整流

成直流或者将直流逆变成交流降压。因此直流输电系统中两端换流站的设备比交流系统中的变电站复杂得多，造价也更高。

换流站由换流变压器、换流器（整流器或逆变器）、滤波器、平波电抗器、无功补偿设备等组成。换流器是换流站的核心部分，由高压可控硅组成，庞大而复杂，造价昂贵。滤波器和平波电抗器用于消除换流器在交流侧和直流侧产生的谐波。换流器和滤波器是专门为直流输电系统配置，因此换流站的造价比变电站的造价要高出许多。 当输送功率相等时，直流输电系统和交流输电系统相比，单位长度线路造价低，换流站造价高。如果输电距离增加到一定值，直流线路所节省的费用刚好可以补偿换流站所增加的费用，即交直流输电系统的总费用相等，这个距离就称为交直流输电的等价距离。当输电距离大于等价距离时，采用直流输电就比交流更为经济。一般来讲，架空线路>500km时采用直流输电就更加经济。 （二）技术上 1. 接线方式

交流输电系统的接线方式大体包括星形中性点接地和星形中性点不接地两种方式。 直流输电系统有三种基本接线方式：单极直流输电、单极两线直流输电和双极直流输电。

（1）单极线–地直流输电

单极线–地直流输电如图10-9所示，输电线路由一根导线（通常为负极）和大地所形成的回路组成。该接线方式比较经济，但地电流对地下埋设的金属物，如管道等，腐蚀严重。

图10-9 单极直流输电 （2）单极两线直流输电

单极两线接线方式如图10-10所示，其与单极线–地直流输电方式相比，无大地回流所造成的腐蚀问题，且电磁干扰小。

图10-10 单极两线直流输电 （3）双极直流输电

双极直流输电系统（图10-11）具有两条输电线，其中一根为正极性，另一根为负极性，线路两端中点接大地。当电网正常运行时，流经大地的电流为零。若某一根线路发生故障，则另一根线路以大地为回路，还可以传输一半的电能，从而提高了输电可靠性。双极直流输电是工程实际中应用得最多的接线方式。

图10-11 双极直流输电 2. 线路电容电流

直流线路在正常运行时纹波很小，即交流成分很少，所以基本上没有电容电流，沿线电压平稳。交流系统中当线路轻载或空载时，会有电容效应，沿线电压分布不均匀。 3. 可靠性和灵活性

三相交流输电线路任何一相发生故障时，不能以非全相持续运行。而直流输电系统中，一个极发生故障，可利用另一个健全极和大地继续供电。另外，由于直流线路的导线少，架空线路的绝缘子数量也更少，发生故障的几率也减少。 因此直流输电具有优良的可靠性和灵活性。 4. 运行稳定性

如果交流输电线路输送的功率接近稳定极限时，在受到扰动后发电机之间可能失去同步。最大输送功率与输电距离近似成反比，所以系统稳定性是限制交流远距离输电的一个重要因素。

直流输电系统不要求两端的交流系统同步运行。因此直流输电的输送距离和容量不受稳定性限制。 5. 潮流调节

交流输电系统的潮流调节是通过调节功率角的大小来实现的，实际上是调节输入到发电机的机械功率，发电机的转子据有惯性，所以交流输电中潮流调节较慢。 直流输电系统中输送的功率由两端的直流电压决定，直接改变换流器的触发相角就可以实现，功率调节迅速。

二、直流输电的优缺点及适用场合

1. 优点

（1）当输送功率相同时,其线路造价低 （2）当输送功率相同时,其功率损耗小

（3）两端交流电力系统不需要同步运行,输电距离不受电力系统同步运行稳定性的限制

（4）直流线路的电压、电流、功率的调节比较容易和迅速

（5）可以实现不同频率或相同频率交流系统之间的非同步联系 （6）直流输电线路在稳态运行时没有电容电流

（7）每个极可以作为一个独立回路运行，便于检修，分期投资和建设 2. 缺点 （1）谐波 （2）消耗无功 （3）换流站造价高 （4）高压直流断路器

（5）大地回流造成的腐蚀及对交流系统的影响 3. 适用范围

（1）远距离大功率输电 （2）海底电缆送电

（3）不同频率或相同额定频率非同步运行的交流系统之间的联络 （4）用地下电缆向用电密度高的城市供电

三、换流站的工作原理

换流站是直流输电系统中最重要的部分。图10-12是换流站的基本接线图。主要由换流变压器、换流器（整流器或逆变器）、平波电抗器等组成。

图10-12 换流站的基本接线 其中源，流），

为电源电感，~

、

、

为换流变压器提供的三相交流电

为负载电流（直

为减小直流侧电压电流脉动的平波电抗器，

为起换流作用的可控硅阀。在承受正向电压并且施加触发导通的脉冲信

号即可导通，承受反向电压且电流过零时自然关断。改变可控硅的触发角，可以使换流器在整流状态（称整流器）和逆变状态（称逆变器）间变化。 1. 整流工作状态 在分析前先假定： (1)三相电源

、

、

对称：