第1章緒論

1.1直流輸電的發展歷史

1.1.1早期的電力傳輸技術回顧

1.1.2高壓直流輸電技術的發展

1.1.3高壓直流輸電的基本概念

1.1.4國外高壓直流輸電工程代表性案例

1.1.5高壓直流輸電在中國的發展

1.2高壓直流輸電的基本接線方式

1.2.1單極線路方式

1.2.2雙極線路方式

1.2.3“背靠背”換流方式

1.2.4多端方式

1.3直流輸電的優、缺點

1.3.1直流輸電的優勢

1.3.2直流輸電的不足

1.3.3直流輸電的應用場合

習題

第2章換流電路的工作原理

2.1晶閘管與相控換流

2.1.1晶閘管的特性

2.1.2換流電路

2.1.3多橋換流器

2.2整流器的工作原理

2.2.1理想情況下的工作原理

2.2.2考慮觸發角的情況

2.2.3同時考慮觸發角和換相電感的情況

2.2.4換流裝置的功率因數

2.3逆變器的工作原理

2.3.1觸發角與直流電壓的關繫

2.3.2逆變器的運行

2.3.3換相失敗的概念

2.3.4換相失敗的影響因素

2.3.5換相失敗的預防措施

2.4直流輸電的運行方式及其穩態特性

2.4.1直流輸電工程的額定值

2.4.2直流輸電的運行方式

2.4.3穩態工況的計算

2.4.4換流器的功率特性

2.4.5換流器的無功功率特性

習題

第3章換流站及其主設備

3.1換流站概況

3.1.1換流站主設備及其功能

3.1.2換流站的平面布置

3.2晶閘管換流器

3.2.1晶閘管閥的性能要求

3.2.2晶閘管閥的結構

3.2.3晶閘管的觸發方式

3.3換流變壓器

3.3.1換流變壓器的特點

3.3.2換流變壓器的選擇

3.3.3換流變壓器的選型方案

3.4平波電抗器

3.4.1平波電抗器的結構和功能

3.4.2平波電抗器的選擇

3.5無功補償裝置

3.5.1靜態無功補償裝置

3.5.2動態無功補償裝置

3.6換流站的工程案例

習題

第4章高壓直流輸電線路

4.1概況

4.1.1杆塔

4.1.2直流線路絕緣子

4.1.3直流電纜線路

4.2架空線路的運行特性

4.2.1電暈效應

4.2.2電場效應

4.2.3電暈損耗

4.2.4屏蔽效應與派生效應

4.2.5無線電干擾

4.2.6可聽噪聲

4.3架空線路的參數選擇

4.3.1額定電壓

4.3.2導體截面

4.3.3分裂導線數

4.3.4直流輸電線路工程實例

4.4大地回路

4.4.1電磁效應

4.4.2熱力效應

4.4.3電化效應

4.4.4陸地接地電極

4.4.5海岸電極和海水電極

4.4.6接地極線路工程案例

習題

第5章高壓直流繫統的諧波和濾波器

5.1諧波的基本概念

5.1.1諧波源與諧波

5.1.2諧波的指標

5.1.3直流輸電的諧波

5.2換流裝置交流側的特征諧波

5.2.1換流變壓器閥側線電流

5.2.2換流變壓器交流側線電流

5.2.3雙橋十二脈動換流變壓器交流側線電流

5.3換流裝置直流側的特征諧波

5.3.1換流器直流側的諧波電壓

5.3.2換流器直流側的諧波電流

5.4交流濾波器

5.4.1並聯交流濾波器的阻抗特性

5.4.2交流濾波器的選擇設計

5.4.3交流濾波器的配置

5.4.4交流濾波器的工程案例

5.5直流濾波器

5.5.1直流濾波器的配置

5.5.2直流濾波器的工程案例

5.6有源濾波器

5.6.1基本構成與原理

5.6.2接線方式的選擇

5.6.3混合有源直流濾波繫統

5.6.4有源直流濾波器的工程案例

習題

第6章高壓直流繫統的控制

6.1概述

6.1.1分層控制模式

6.1.2基本控制要求

6.2基本控制方式

6.2.1定電流控制

6.2.2定電壓控制

6.2.3定觸發角控制

6.2.4定熄弧角控制

6.3功率控制和頻率控制

6.3.1定功率控制

6.3.2定頻率控制與功率/頻率控制

6.4兩側換流器控制的配合特性

6.4.1理想控制特性

6.4.2控制特性不穩定的對策

6.4.3低壓限流與觸發角限制

6.4.4換流站的控制特性

6.4.5潮流翻轉控制

6.4.6直流繫統的啟停控制

6.4.7換流變壓器分接頭切換控制

6.5基本的脈衝觸發控制方式

6.5.1分相控制方式

6.5.2等距離脈衝相位控制方式

6.6極控繫統

6.6.1極控繫統的設備配置及其主要功能

6.6.2換流器動作順序

6.6.3非正常閉鎖的控制

6.7直流站控繫統

6.7.1直流站控繫統的主要功能

6.7.2繫統無功功率控制

6.7.3直流繫統控制級別

6.8交流站控繫統

6.8.1交流站控繫統的主要功能

6.8.2交流場設備其他功能的實現方式

習題

第7章高壓直流輸電的保護

7.1高壓直流輸電繫統保護的配置原則與動作策略

7.1.1高壓直流輸電繫統的故障種類

7.1.2直流輸電繫統保護的配置原則

7.1.3直流輸電繫統保護的動作策略

7.2換流站保護的配置

7.2.1主要保護配置

7.2.2其他輔助保護配置

7.2.3極控保護

7.3換流器的保護

7.3.1換流器的故障分析

7.3.2換流器的保護配置

7.4高壓直流輸電線路的保護

7.4.1直流線路的故障類型

7.4.2直流線路故障過程

7.4.3高壓直流線路保護的要求與配置

7.4.4直流線路行波保護

7.4.5直流線路的主要後備保護

7.4.6直流線路故障的恢復順序

7.5換流站的過電壓與防護

7.5.1換流站交流側過電壓

7.5.2換流站直流側過電壓

7.5.3換流站過電壓保護

7.5.4換流站過電壓保護和絕緣配合

7.5.5換流站防雷保護

7.6直流輸電線路的過電壓與防雷保護

7.6.1直流線路過電壓

7.6.2直流輸電線路的耐雷性能

7.6.3高壓直流線路的防雷保護措施

7.7直流輸電繫統過電壓保護和絕緣配合

7.7.1過電壓保護和絕緣配合

7.7.2過電壓保護和絕緣配合的工程案例

習題

第8章直流輸電繫統的損耗計算

8.1概述

8.1.1直流輸電線路的損耗

8.1.2接地極繫統的損耗

8.1.3直流換流站的損耗

8.2晶閘管閥的損耗

8.2.1閥損耗分量

8.2.2閥的總損耗

8.3其他設備的損耗

8.3.1換流變壓器的損耗

8.3.2並聯電容器組的損耗

8.3.3交流濾波器的損耗

8.3.4直流濾波器的損耗

8.3.5平波電抗器的損耗

8.3.6輔助設備和站用電的損耗

8.3.7PLC濾波器的損耗

8.4功率損耗計算的工程算例

8.4.1貴廣一回/二回直流繫統的損耗計算

8.4.2計算結果分析

習題

第9章特高壓直流輸電

9.1概況

9.1.1特高壓輸電的定義

9.1.2推動特高壓輸電發展的因素

9.1.3特高壓直流輸電在中國的發展

9.1.4特高壓直流輸電的技術難點

9.2特高壓直流輸電繫統的工程案例

9.2.1主回路接線方式

9.2.2換流閥

9.2.3換流變壓器

9.2.4濾波器

9.2.5接地極

9.2.6控制繫統與保護

9.3特高壓直流對受端繫統電壓穩定的影響

9.3.1電壓穩定的概念

9.3.2電壓穩定與無功補償

9.3.3大型受端電網的電壓穩定問題

9.3.4特高壓直流對受端繫統電壓穩定性的影響

9.4特高壓直流輸電的過電壓與絕緣配合

9.4.1直流輸電繫統的過電壓保護

9.4.2換流站電氣設備的絕緣配合

習題

第10章柔性直流輸電

10.1概述

10.2兩電平VSC的工作原理

10.3MMC的工作原理

10.3.1MMC子模塊的工作原理

10.3.2MM的工作原理

10.3.3MMC的調制策略

10.4柔性直流換流器的四像限運行特性

10.5柔性直流輸電與傳統直流輸電的對比

10.6柔性直流輸電的幅相控制

10.7柔性直流輸電的矢量控制

10.7.1內環電流控制

10.7.2外環功率控制

10.8柔性直流輸電的虛擬同步機控制

10.9柔性直流輸電的應用

習題

第11章多端柔性直流輸電繫統

11.1概述

11.2多端柔性直流輸電繫統的控制策略

11.2.1主從控制

11.2.2功率電壓下垂控制

11.2.3帶下垂的主從控制

11.3多端柔性直流輸電繫統的關鍵裝置

11.3.1直流斷路器

11.3.2直流潮流控制器

11.3.3直流變壓器

習題

第12章混合直流輸電繫統

12.1概述

12.2端混合型直流輸電

12.2.1拓撲結構

12.2.2運行範圍

12.2.3潮流翻轉

12.2.4直流故障清除

12.3極混合型直流輸電

12.3.1拓撲結構

12.3.2運行範圍

12.3.3潮流翻轉

12.3.4直流故障清除

12.4換流器串聯型混合直流輸電

12.4.1拓撲結構

12.4.2運行範圍

12.4.3潮流翻轉

12.4.4直流故障清除

12.5換流器並聯型混合直流輸電

12.5.1拓撲結構

12.5.2運行範圍

12.5.3潮流翻轉

12.5.4直流故障清除

12.64種混合直流輸電繫統的比較

習題

附錄部分專業詞彙對照表

參考文獻

自本書第1版出版以來，高壓直流輸電技術有了更加快速的發展。在遠距離、大容量輸電場合，高壓直流輸電已成為優選方案。隨著基於電壓源換流器的柔性直流輸電技術日益成熟，高壓直流輸電得到了更加廣泛的應用。在此背景下，我們對第1版進行了修訂。與第1版相比，第2版擴充了柔性直流輸電、多端柔性直流輸電和混合直流輸電等內容，刪除了“高壓直流輸電的可靠性評估”章節。
本書由張勇軍、劉子文、肖晃慶編著，陳碧雲、李曉華參加了編寫工作。其中第10、11、12章由肖晃慶執筆，陳碧雲參與了第4、6章部分內容的撰寫，李曉華參與了第7章前4節的撰寫，其餘部分主要由張勇軍和劉子文執筆。全書由劉子文統稿和校對。書稿由王渝紅、韓永霞審核，編寫過程還先後得到了李立浧院士等多位專家的指導和幫助，在此表示感謝。
限於編者水平和時間倉促，書中難免有錯漏之處，希望廣大讀者批評和指正。
作者
2021年7月