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第1章 绪论1

1.1 直流输电的发展历史1

1.1.1 早期电力传输技术回顾1

1.1.2 高压直流输电技术的发展2

1.1.3 高压直流输电的基本概念6

1.1.4 国外高压直流输电工程代表性案例7

1.1.5 高压直流输电在中国的发展9

1.2 高压直流输电的基本接线方式11

1.2.1 单极线路方式11

1.2.2 双极线路方式12

1.2.3 背靠背换流方式14

1.2.4 多端方式15

1.3 直流输电的优缺点17

1.3.1 直流输电的优势17

1.3.2 直流输电的不足20

1.3.3 直流输电的应用场合22

习题123

第2章 换流电路的工作原理24

2.1 晶闸管与相控换流24

2.1.1 晶闸管的特性24

2.1.2 换流电路25

2.1.3 多桥换流器26

2.2 整流器的工作原理27

2.2.1 理想情况下的工作原理29

2.2.2 考虑触发延迟角的情况31

2.2.3 同时考虑触发延迟角和换相电感的情况32

2.2.4 换流装置的功率因数36

2.3 逆变器的工作原理39

2.3.1 触发延迟角与直流电压的关系39

2.3.2 逆变器的运行41

2.3.3 换相失败的概念43

2.3.4 换相失败的影响因素44

2.3.5 换相失败的预防措施47

2.4 直流输电的运行方式及其稳态特性49

2.4.1 直流输电工程的额定值49

2.4.2 直流输电的运行方式50

2.4.3 稳态工况的计算52

2.4.4 换流器的功率特性54

2.4.5 换流器的无功功率特性54

习题255

第3章 换流站及其主设备56

3.1 换流站概况56

3.1.1 主设备及其功能56

3.1.2 换流站的平面布置58

3.2 晶闸管换流器59

3.2.1 性能要求60

3.2.2 晶闸管阀的结构60

3.2.3 晶闸管的触发方式62

3.3 换流变压器64

3.3.1 换流变压器的特点64

3.3.2 换流变压器的选择65

3.3.3 换流变压器的选型方案67

3.4 平波电抗器69

3.4.1 平波电抗器的结构和功能69

3.4.2 平波电抗器的选择70

3.5 无功补偿装置71

3.5.1 静态无功补偿装置72

3.5.2 动态无功补偿装置73

3.6 换流站的工程实例75

习题380

第4章 高压直流输电线路81

4.1 概况81

4.1.1 杆塔81

4.1.2 直流线路绝缘子82

4.1.3 直流电缆线路83

4.2 架空线路的运行特性84

4.2.1 电晕效应84

4.2.2 电场效应85

4.2.3 电晕损耗86

4.2.4 屏蔽效应与派生效应87

4.2.5 无线电干扰87

4.2.6 可听噪声88

4.3 架空线路的参数选择89

4.3.1 额定电压89

4.3.2 导体截面90

4.3.3 分裂导线数91

4.3.4 直流输电线路工程实例91

4.4 大地回路92

4.4.1 电磁效应93

4.4.2 热力效应93

4.4.3 电化效应94

4.4.4 陆地接地电极94

4.4.5 海岸电极和海水电极95

4.4.6 接地极线路工程实例97

习题498

第5章 高压直流系统的谐波和滤波器99

5.1 谐波的基本概念99

5.1.1 谐波源与谐波99

5.1.2 谐波的指标100

5.1.3 直流输电的谐波101

5.2 换流装置交流侧的特征谐波102

5.2.1 换流变压器阀侧线电流102

5.2.2 换流变压器交流侧线电流103

5.2.3 双桥12脉动换流变压器交流侧线电流104

5.3 换流装置直流侧的特征谐波104

5.3.1 换流器直流侧的谐波电压105

5.3.2 换流器直流侧的谐波电流106

5.4 交流滤波器106

5.4.1 并联交流滤波器的阻抗特性106

5.4.2 交流滤波器的选择设计110

5.4.3 交流滤波器的配置111

5.4.4 交流滤波器的工程实例112

5.5 直流滤波器114

5.5.1 直流滤波器的配置114

5.5.2 直流滤波器的工程实例116

5.6 有源滤波器117

5.6.1 基本构成与原理119

5.6.2 接线方式的选择120

5.6.3 混合有源直流滤波系统121

5.6.4 直流有源滤波器的工程实例123

习题5124

第6章 高压直流系统的控制125

6.1 概述125

6.1.1 分层控制模式125

6.1.2 基本控制要求126

6.2 基本控制方式127

6.2.1 定电流控制128

6.2.2 定电压控制130

6.2.3 定触发角控制130

6.2.4 定熄弧角控制131

6.3 功率控制和频率控制133

6.3.1 定功率控制133

6.3.2 定频率控制与功率／频率控制135

6.4 两侧换流器控制的配合特性136

6.4.1 理想控制特性136

6.4.2 控制特性不稳定的对策138

6.4.3 低压限流与触发角限制139

6.4.4 换流站的控制特性140

6.4.5 潮流翻转控制142

6.4.6 直流系统的启停控制143

6.4.7 换流变压器分接头切换控制144

6.5 基本的脉冲触发控制方式145

6.5.1 分相控制方式146

6.5.2 等距离脉冲相位控制方式147

6.6 极控系统149

6.6.1 极控系统设备配置及其主要功能152

6.6.2 换流器动作顺序154

6.6.3 非正常闭锁的控制156

6.7 直流站控系统157

6.7.1 直流站控系统的主要功能157

6.7.2 系统无功功率控制158

6.7.3 直流系统控制级别159

6.8 交流站控系统159

6.8.1 交流站控系统的主要功能159

6.8.2 交流场设备其他功能的实现方式160

习题6160

第7章 高压直流输电的保护161

7.1 高压直流输电系统保护的配置原则与动作策略161

7.1.1 高压直流输电系统故障种类161

7.1.2 直流输电系统保护配置原则162

7.1.3 直流系统保护动作策略164

7.2 换流站保护的配置165

7.2.1 主要保护配置166

7.2.2 其他辅助保护169

7.2.3 极控保护170

7.3 换流器的保护172

7.3.1 换流器的故障分析172

7.3.2 换流器的保护配置175

7.4 高压直流输电线路的保护179

7.4.1 直流线路故障类型179

7.4.2 直流线路故障过程180

7.4.3 高压直流线路保护的要求与配置181

7.4.4 直流线路行波保护183

7.4.5 直流线路的主要后备保护186

7.4.6 直流线路故障恢复顺序188

7.5 换流站的过电压与防护189

7.5.1 换流站交流侧过电压189

7.5.2 换流站直流侧过电压191

7.5.3 换流站过电压保护192

7.5.4 换流站过电压保护和绝缘配合193

7.5.5 换流站防雷保护193

7.6 直流输电线路的过电压与防雷保护196

7.6.1 直流线路过电压196

7.6.2 直流输电线路的耐雷性能196

7.6.3 高压直流线路的防雷保护措施198

7.7 直流输电系统过电压保护和绝缘配合198

7.7.1 过电压保护和绝缘配合198

7.7.2 过电压保护和绝缘配合的工程实例199

习题7201

第8章 直流输电系统的损耗计算202

8.1 概述202

8.1.1 直流输电线路的损耗202

8.1.2 接地极系统的损耗202

8.1.3 直流换流站的损耗203

8.2 晶闸管阀的损耗205

8.2.1 阀损耗分量206

8.2.2 阀的总损耗208

8.3 其他设备的损耗208

8.3.1 换流变压器的损耗208

8.3.2 并联电容器组的损耗210

8.3.3 交流滤波器的损耗210

8.3.4 直流滤波器的损耗211

8.3.5 平波电抗器的损耗211

8.3.6 辅助设备和站用电的损耗212

8.3.7 PLC滤波器的损耗212

8.4 功率损耗计算的工程实例212

8.4.1 贵广一回／二回直流系统的损耗计算212

8.4.2 计算结果分析213

习题8214

第9章 高压直流输电的可靠性评估215

9.1 基本概念215

9.1.1 目标、任务和评估手段216

9.1.2 可靠性准则217

9.1.3 高压直流输电系统的可靠性指标218

9.1.4 提高高压直流输电系统的可靠性措施220

9.2 可靠性评估的数学基础220

9.2.1 马尔可夫方程220

9.2.2 频率－持续时间法222

9.3 等值模型法224

9.3.1 子系统及等值模型224

9.3.2 子系统状态空间图的建立及等效模型226

9.3.3 组合模型和整个高压直流输电系统的状态空间图229

9.4 交直流并联输电系统的可靠性评估231

9.4.1 运算条件232

9.4.2 交直流并联输电系统的可靠性指标236

9.4.3 交直流并联输电系统可靠性的蒙特卡洛模拟237

9.4.4 计算实例241

习题9242

第10章 特高压直流输电243

10.1 概况243

10.1.1 特高压输电的定义243

10.1.2 推动特高压输电发展的因素244

10.1.3 特高压直流输电在中国的发展247

10.1.4 特高压直流输电的技术难点250

10.2 特高压直流系统的工程实例252

10.2.1 主回路接线方式252

10.2.2 换流阀253

10.2.3 换流变压器256

10.2.4 滤波器257

10.2.5 接地极258

10.2.6 控制系统与保护259

10.3 特高压直流对受端系统电压稳定的影响260

10.3.1 电压稳定的概念260

10.3.2 电压稳定与无功补偿261

10.3.3 大型受端电网的电压稳定问题262

10.3.4 特高压直流对受端系统电压稳定性的影响264

10.4 特高压直流输电的过电压与绝缘配合266

10.4.1 直流输电系统过电压保护267

10.4.2 换流站电气设备的绝缘配合268

习题10269

第11章 现代高压直流输电新技术270

11.1 电压源换流器的换流原理与柔性直流输电270

11.1.1 电压源换流器与IGBT271

11.1.2 柔性直流输电与传统直流输电的差异273

11.1.3 柔性直流输电的应用274

11.2 多端直流输电277

11.2.1 多端直流输电的发展现状278

11.2.2 多端直流输电的关键技术279

11.2.3 新型多端直流输电技术的发展趋势281

11.3 电容换相换流器281

11.3.1 工作机理282

11.3.2 运行特性283

11.3.3 无功功率特性285

11.3.4 串、并联电容器组的基波无功功率288

11.3.5 CCC的经济补偿度289

习题11289

附录 部分专业词汇对照表290

参考文献295