特高压交流输电技术输电能力

输电线路的传输能力与输电电压的平方成正比，与线路阻抗成反比。一般来说，1100kV输电线路的输电能力为500kV输电能力的4倍以上，但产生的容性无功也为500kV输电线路的4.4倍及以上。因此，特高压输电线路的输送功率较小时，送、受端系统的电压将升高。为抑制特高压线路的工频过电压，需要在线路两端并联电抗器以补偿线路产生的容性无功。

特高压交流输电技术线路特性

特高压输电线路单位长度的电抗和电阻一般分别为500kV输电线路的85%和25%左右，但其单位长度的电纳可为500kV线路的1.2倍。

特高压交流输电技术稳定性

特高压输电线路的输电能力很大程度上是由电力系统稳定性决定的。对于中、长距离输电（300km及以上），特高压输电线路的输电能力主要受功角稳定的限制（包括静态稳定、动态稳定和暂态稳定）；对于中、短距离输电（80~300km），则主要受电压稳定性的限制；对于短距离输电（80km以下），主要受热稳定极限的限制。

特高压交流输电技术功率损耗

输电线路的功率损耗与输电电流的平方成正比，与线路电阻成正比。在输送相同功率的情况下，1000kV输电线路的线路电流约为500kV输电线路的1/2，其电阻约为500kV线路的25%。因此，1000kV特高压输电线路单位长度的功率损耗约为500kV超高压输电的1/16。

特高压交流输电技术经济性

同超高压输电相比，特高压输电方式的输电成本、运行可靠性、功率损耗以及线路走廊宽度方面均优于超高压输电方式。

第1章 高压输电的发展 1

1.1 电网发展历程 3

1.2 电网互联现状 8

1.3 未来电网发展 12

1.4 特高压输电发展动因 16

1.5 特高压电压等级选择的原则 21

1.6 国外特高压输电发展情况 26

1.7 国内特高压输电发展情况 30

1.7.1 中国特高压交流输电技术的发展 30

1.7.2 中国特高压直流输电技术的发展 32

第2章 高压交直流输电系统特性与经济分析 37

2.1 交流输电系统特性 39

2.1.1 可靠性与稳定性 39

2.1.2 输电特性与输电能力 41

2.2 直流输电系统特性 47

2.2.1 可靠性与稳定性 47

2.2.2 输电特性与输电能力 49

2.3 特高压交直流混合电网特征 51

2.4 交直流输电的经济性分析 54

2.4.1 交流特高压/超高压输电的经济性比较 54

2.4.2 交流/直流特高压输电的经济性比较 56

2.5 交流/直流特高压输电的适用场合 59

第3章 高压交直流混联系统特点及影响 65

3.1 直流系统接入交流系统的安全稳定 67

3.1.1 交流系统对直流系统运行的支撑 67

3.1.2 特高压直流系统接入交流系统的方式 68

3.1.3 特高压直流系统与交流系统的相互影响 70

3.2 交直流混联电网运行特征 73

3.2.1 直流电网运行特点 73

3.2.2 受端电网运行特性 79

3.3 交直流混联系统的相互影响 81

3.3.1 交直流混联电网相互影响途径 81

3.3.2 交直流混联电网相互影响评价 82

3.3.3 慢速变化工况 84

3.3.4 快速变化工况 85

第4章 高压交直流混联电网故障分析 91

4.1 故障特征变异的概念 93

4.2 基于竞争的故障特征变异机理分析 96

4.2.1 竞争的基本分析方法 96

4.2.2 交直流系统电气竞争范围分析 97

4.3 扰动下直流系统动态特性分析 99

4.3.1 直流系统电气量的扰动强度分析 100

4.3.2 直流系统电气量的特征分析 103

4.4 交直流混联电网故障对交流保护的影响 105

4.4.1 变化量方向元件 105

4.4.2 零序元件 109

4.4.3 负序元件 111

4.4.4 距离元件 118

4.4.5 差动元件 122

4.5 交流系统不接地故障时直流系统变化对交流零序保护的影响 126

4.6 交流系统接地故障时直流系统变化对交流零序保护的影响 130

4.7 交直流混联电网故障暂态功率导向分析 133

4.7.1 暂态快速功率倒向机理研究 133

4.7.2 影响保护动作的因素分析 138

4.8 保护运行环境对保护动作行为的影响及建议 142

4.8.1 纵联保护通道分析 142

4.8.2 正、反方向元件灵敏度的考虑 145

4.8.3 系统中运行交流保护的建议 147

第5章 高压交直流混联电网直流偏磁 149

5.1 直流偏磁的物理现象及来源 151

5.1.1 直流偏磁的物理现象 151

5.1.2 直流偏磁的来源 152

5.2 直流偏磁的影响 156

5.2.1 直流偏磁对系统的影响 156

5.2.2 直流偏磁对变压器的影响 158

5.2.3 直流偏磁产生的谐波对电容器的影响 165

5.3 变压器直流偏磁的影响 167

5.3.1 变压器结构对变压器偏磁影响 167

5.3.2 变压器直流偏磁对继电保护的影响 169

5.4 变压器直流偏磁的抑制措施 171

5.4.1 反向电流法 173

5.4.2 变压器电阻法 177

5.4.3 接电容器抑制法 178

5.5 直流偏磁抑制措施比较及其对继电保护的影响 183

5.5.1 受中性点串联电阻或电容影响的变压器和线路保护 184

5.5.2 中性点串联电阻法对继电保护的影响 187

第6章 高压交直流混联电网潮流计算分析 193

6.1 交直流混联系统潮流计算中换流器标幺值方程 195

6.2 交直流电力系统数学模型 199

6.3 交直流混联系统潮流计算的牛顿迭代法 202

6.3.1 整流侧定电流控制和逆变侧定电压控制 204

6.3.2 整流侧定电流控制和逆变侧定关断角控制 205

6.4 交直流混联系统潮流计算的快速解耦法 208

6.4.1 整流侧定电流控制和逆变侧定电压控制 209

6.4.2 整流侧定电流控制和逆变侧定关断角控制 209

6.5 交直流混联系统潮流计算示例 211

第7章 高压交直流混联电网系统仿真 215

7.1 电磁暂态与机电暂态数字仿真初始化 217

7.1.1 发电机及其控制器的初始化问题 217

7.1.2 直流输电系统的初始化问题 219

7.1.3 输电线路的初始化问题 220

7.1.4 负荷的初始化问题 220

7.2 交直流混联电网电磁暂态数字仿真 222

7.2.1 交直流电力系统电磁暂态数字仿真的实现途径 222

7.2.2 用于模型离散化的常用数值积分公式及其特点 224

7.2.3 集中参数元件的离散化伴随模型 227

7.2.4 集中参数多相输电线路的离散化伴随模型 229

7.2.5 分布参数单根无损线的Bergeron模型 231

7.2.6 分布参数单根小损耗线路的Dommel模型 233

7.2.7 分布参数多相耦合输电线路的K. C. Lee模型 236

7.2.8 分布参数多相耦合输电线路的扩展Bergeron模型 240

7.2.9 输电线路电磁暂态计算示例 244

7.3 交直流混联电网机电暂态数字仿真 246

7.3.1 交直流电力系统机电暂态仿真的基本原理 246

7.3.2 直流输电系统的响应特性模型 247

7.3.3 机电暂态仿真中与发电机模拟相关的几个问题 249

参考文献 257

特高压输送容量大、送电距离长、线路损耗低、占用土地少。100万伏交流特高压输电线路输送电能的能力（技术上叫输送容量）是50万伏超高压输电线路的5倍。所以有人这样比喻，超高压输电是省级公路，顶多就算是个国道，而特高压输电是“电力高速公路”。

大家都知道，中国的高速公路经过近几年的快速发展，已经基本成网，四通八达。而中国的特高压输电这个“电力高速公路”，2008年底才刚刚建成一个试验示范工程，线路全长只有640公里。所以，要建成特高压电网这个电力高速公路网，还需要较长时间，也必然要花费不少的人力、物力、财力，为的就是要在全国范围内方便、快捷、高效地配置能源资源。

在电力工程技术上有一个名词叫“经济输送距离”，指的是某一电压等级输电线路最经济的输送距离是多少，因为输电线路在输送电能的同时本身也有损耗，线路太长损耗太大经济上不合算。

50万伏超高压输电线路的经济输送距离一般为600～800公里，而100万伏特高压输电线路因为电压提高了，线路损耗减少了，它的经济输送距离也就加大了，能达到1000～1500公里甚至更长，这样就能解决前面说到的把西部能源搬到中东部地区使用的问题。

建设输电线路同样也要占用土地，工程上叫“线路走廊”。前面说过，建一条100万伏特高压输电线路能顶5条50万伏超高压输电线路，而线路走廊所占用的土地只相当于2条50万伏输电线路，所以相对来说，建特高压输电线路能少占土地，这对土地资源稀缺的中东部地区来说尤其有利。

当然，特高压输电，特别是建设特高压电网，还有很多好处。它能把中国电网坚强地连接起来，使建在不同地点的不同发电厂（比如火电厂和水电厂之间）能互相支援和补充，工程上叫“实现水火互济，取得联网效益”；能促进西部煤炭资源、水力资源的集约化开发，降低发电成本；能保证中东部地区不断增长的电力需求，减少在人口密集、经济发达地区建火电厂所带来的环境污染；同时也能促进西部资源密集、经济欠发达地区的经济社会和谐发展。