高压直流输电技术.ppt

文档介绍：高压直流输电技术
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关于本次课程的安排
课时数： 32学时 上课地点：教五A105
上课时间：第1－16周；每周一第5，6节
授课教师：赵成勇教授，郭春义讲师（赵成勇负责前10周，郭春义照明提供直流电力。
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早期的直流输电系统
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托马斯·爱迪生（1847年－1931年），有1093项专利。1892年创立爱迪生通用电气公司。
爱迪生力挺直流电，是为了让他发明的电灯泡有用武之地，不然人们不会使用电灯泡，他也赚不到钱。
因为爱迪生错误的打压了交流电的应用，爱迪生通用电气公司的股东以此为耻，一致通过将他赶出公司，更名为通用电气公司。
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早期的直流输电系统
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直流电压的提升和降低是困难的。为了提高直流电压，提出了串联直流输电系统（发电侧和配电侧均串联），但是经济性低，可靠性差，缺少电气隔离。
Rene Thury对串联系统进行了重大改进：在直流电机上加装自动调节器、并联短路器的方法，实现了串联系统中任何一台发电机或电动机的故障退出与重新接入以及运行调整，极大地提高了可靠性。
典型的Thury串联系统
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由于直流输电的诸多困难，交流输电应运而生
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1884年到1885年，匈牙利Károly Zipernowsky 、Ottó Bláthy 和Miksa Déri提出了心式和壳式铁心变压器技术。
1888年5月16日，美国科学家Nikola Tesla（特斯拉）在美国电气工程师学会（AIEE）上，发表了题为A New System of Alternating Current Motors and Transformers的著名演讲。
1889年，英国工程师Charles Parsons制造出汽轮发电机。
1891年，欧洲建设了第一个三相交流输电系统，工作电压和输送距离分别为25kV和175km。
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交流发电机的发明者
尼古拉·特斯拉诞生于1856年。1882年，他继爱迪生推广直流电后不久，即发明了并制造出世界上第一台交流电发电机。
实验物理学派领导人，军事派科学家（区别于爱因斯坦的理论物理学派）
于1912年和爱迪生共同获得诺贝尔奖，但他拒绝和爱迪生一起领奖而放弃。
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早期的直流输电很快不再存在
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随着三相交流同步发电机、变压器、异步电动机等技术的日益成熟，特别是交流输电系统的低成本投入和高额的回报，使早期的直流输电系统很快就被三相交流输电系统所替代。
到1937年，早期的直流输电系统不再存在，越来越多的三相交流输电系统出现在世界各地。
由于正弦交流电有便于变压（升降压）、产生旋转磁场等技术特点，逐渐形成了今天占统治地位的三相交流电网。
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交流电为什么要选用正弦函数波形？
1893年4月，，他说如果交流电采用正弦波，就可以引入“阻抗”概念，和直流电路一样可利用欧姆定律来计算交流电路。
这篇文章发表后，正弦波立即在电气工程领域得到应用。
论文中提出，正弦交流电路如同直流电路一样，电压和电流有效值之比为一常数，称之为阻抗；因此，在线性电路中是遵守欧姆定律的。他从电气参数计算上说明了采用正弦函数波形交流电的理由。
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传统的直流输电系统
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直流输电再次兴起
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20世纪50年代后，电力需求日益增长，三相交流输电线路和交流电网迅速发展。
尽管如此，交流输电技术在实际应用中也遇到了难题。
在远距离大容量输电方面，由于交流架空输电线路存在电容效应、趋肤效应和传输线效应，其输电容量和输送距离受到限制。
在交流电网联网方面，一是无法实现两个不同工作频率的交流电网的 联网；二是当两个相同工作频率的交流电网联网形成更大的交流电网后，受到系统运行稳定性差和短路容量增大等限制。
在电缆输电方面，由于电缆电容远大于架空线路，电缆电容的充放电电流产生很大损耗，严重限制了电缆输电距离和效率。
在一定条件下的技术经济比较结果表明，采用直流输电更为合理，且比交流输电有更好的经济效益和优越的运行特性。因而，直流输电重新被人们重视。
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直流输电的优点及特点： 1、输送相同容量下，线路造价低，适合于远距离输电； 直流架空线路的走廊宽度约为交流线路的一半，可以充分利用线路走廊的资源；等价距离概念。 
2、适合于海下电缆输送 在同等绝缘材料条件下，直流电缆的允许工作电压比在交