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第1章 绪论1

1.1 高压直流输电的构成1

1.1.1 高压直流输电的概念1

1.1.2 高压直流输电的分类1

1.1.3 直流系统的构成3

1.2 高压直流输电的特点及适用场合7

1.3 高压直流输电的历史与国外的现状10

1.4 高压直流输电在我国的发展13

1.5 直流输电技术新发展14

1.5.1 器件换相直流输电14

1.5.2 电容换相换流器16

1.5.3 特高压直流输电17

第2章 高压直流输电系统的主要设备19

2.1 换流装置20

2.1.1 器件21

2.1.2 换流阀25

2.1.3 换流单元接线方式29

2.2 换流变压器32

2.2.1 功能与特点32

2.2.2 换流变压器型式33

2.2.3 换流变压器接入阀厅的方式35

2.3 平波电抗器36

2.3.1 功能36

2.3.2 平波电抗器型式36

2.4 无功补偿装置38

2.4.1 无功补偿装置类型38

2.4.2 无功补偿容量确定40

2.5 滤波器43

2.5.1 滤波器类型43

2.5.2 交流滤波器49

2.5.3 直流滤波器51

2.6 直流输电线路52

2.6.1 直流输电架空线路54

2.6.2 直流输电电缆线路58

2.6.3 直流接地极引线60

2.7 接地极63

2.7.1 接地极地电流对环境的影响63

2.7.2 接地极运行特性66

2.7.3 对极址的要求67

2.7.4 接地极材料67

2.7.5 接地极设计68

第3章 换流器工作原理70

3.1 6脉波整流器工作原理71

3.1.1 正常运行方式——工况2-372

3.1.2 非正常运行方式——工况380

3.1.3 故障运行方式——工况3-482

3.1.4 6脉波整流器外特性曲线82

3.2 12脉波整流器工作原理84

3.2.1 正常运行方式——工况4-584

3.2.2 桥间相互影响89

3.2.3 相关计算公式90

3.3 6脉波逆变器工作原理93

3.3.1 正常运行方式——工况2-394

3.3.2 故障运行方式——工况3-497

3.3.3 6脉波逆变器外特性曲线97

3.4 12脉波逆变器工作原理99

3.4.1 12脉波逆变器实现逆变的条件99

3.4.2 12脉波逆变器可能发生换相失败99

3.4.3 12脉波逆变器整流电压平均值计算公式99

第4章 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿101

4.1 高压直流输电谐波的基本问题101

4.1.1 谐波的危害101

4.1.2 谐波的基本概念106

4.2 特征谐波109

4.2.1 换流器交流侧的特征谐波109

4.2.2 换流器直流侧的特征谐波113

4.3 非特征谐波115

4.3.1 换流器交流侧的非特征谐波115

4.3.2 换流器直流侧的非特征谐波116

4.4 谐波抑制及抑制设备117

4.4.1 增加脉波数抑制谐波117

4.4.2 安装滤波器抑制谐波118

4.4.3 谐波抑制设备118

4.5 交流滤波器设计120

4.6 直流滤波器设计128

4.6.1 直流滤波器常规设计128

4.6.2 直流有源滤波器130

4.7 高压直流输电的无功补偿和功率因数131

4.7.1 电网换相换流器无功特性131

4.7.2 无功功率消耗计算工程方法133

4.7.3 容性无功补偿设备容量确定133

4.7.4 感性无功补偿设备容量确定134

4.7.5 功率因数135

4.7.6 无功分组容量确定135

4.8 无功补偿设备136

4.9 无功功率控制138

4.9.1 分段调节无功补偿设备控制138

4.9.2 连续调节无功补偿设备控制139

4.9.3 换流器参与无功电压控制146

第5章 电网换相直流输电的控制与保护148

5.1 基本控制方式148

5.1.1 控制原理148

5.1.2 相位控制方式150

5.1.3 换流器控制方式151

5.1.4 整流器、逆变器的协调154

5.1.5 控制保护用互感器158

5.2 保护方式158

5.2.1 故障的分类与保护动作158

5.2.2 换流站内的故障与保护示例162

5.2.3 直流线路的故障与保护示例165

5.2.4 交流侧的故障与保护示例167

第6章 电网换相直流输电的运行特性与系统控制169

6.1 电网换相直流输电的运行特性169

6.1.1 系统故障时的运行特性169

6.1.2 交流电压稳定性172

6.1.3 高次谐波稳定性174

6.1.4 轴系扭振现象176

6.2 直流输电在交流系统控制中的应用178

6.2.1 系统频率控制178

6.2.2 交流电压、无功控制181

6.2.3 系统稳定控制185

6.3 多端直流输电的控制保护方式188

6.3.1 控制保护方式188

6.3.2 系统故障时的运行特性191

6.3.3 起停控制193

6.3.4 潮流反转193

第7章 器件换相直流输电技术194

7.1 全控型功率器件发展概况194

7.1.1 全控型功率器件的发展与应用概况194

7.1.2 器件换相直流输电采用的典型全控型功率器件195

7.2 器件换相直流输电换流装置工作原理198

7.2.1 换流器198

7.2.2 电压源换流器的工作原理和基本特点199

7.2.3 接入系统时的有功、无功功率特性202

7.2.4 换流器各部分电压、电流波形204

7.3 器件换相直流输电的控制与保护方式205

7.3.1 只采用器件换相的直流输电205

7.3.2 器件、电网换相换流器混合型直流输电213

7.3.3 混合型器件换相直流输电示例217

7.4 器件换相直流输电的应用示例218

7.4.1 电压源器件换相直流输电系统的应用范围218

7.4.2 VSC-HVDC系统工程实例218

7.5 器件换相直流输电的发展224

7.5.1 模块化多电平换流器技术224

7.5.2 换流器的发展趋势与开发现状227

第8章 高压直流输电的新技术及新发展229

8.1 基于电容换相技术的换流器229

8.1.1 电容换相换流器229

8.1.2 可控串联电容换流器232

8.1.3 基于电容换相技术的换流器特点233

8.1.4 电容换相技术的工程应用236

8.2 特高压直流输电245

8.2.1 特高压直流输电发展概况245

8.2.2 特高压直流输电的特点及我国特高压直流输电发展的必要性246

8.2.3 特高压直流输电接线方式249

8.2.4 特高压直流输电运行方式251

8.2.5 特高压直流输电控制保护系统256

8.2.6 特高压直流输电工程简介259

8.3 光触发晶闸管260

参考文献262