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第一节　直流输电工程系统构成1

一、两端直流输电系统1

目录序前言第一章　直流输电概论1

二、多端直流输电系统6

第二节　直流输电工程特点7

一、直流输电优点8

二、直流输电缺点9

第三节　直流输电应用与工程类型10

一、直流输电应用10

二、直流输电工程类型14

一、国外直流输电发展17

第四节　直流输电发展17

二、中国直流输电发展18

第二章　直流输电换流技术26

第一节　直流输电与换流技术26

第二节　换流站基本换流单元26

一、6脉动换流单元（27） 二、12脉动换流单元27

第三节　6脉动整流器工作原理29

一、不可控整流器理想空载直流电压29

二、可控整流器理想空载直流电压30

三、有载整流器直流电压31

第四节　6脉动逆变器工作原理33

第五节　12脉动换流器37

第六节　直流输电稳态工况计算常用公式40

第七节　直流输电换流技术新发展43

一、光直接触发晶闸管应用43

二、电容换相换流器44

三、轻型直流输电48

第三章　直流输电稳态特性53

第一节　直流输电工程额定值53

一、额定直流功率53

第二节　直流输电最小输送功率54

三、额定直流电压54

二、 定直流电流54

第三节　直流输电过负荷55

第四节　直流输电降压运行58

第五节　直流输电功率反送60

第六节　直流输电稳态运行特性62

一、换流器运行外特性62

二、换流器功率特性66

第七节　直流输电工程运行方式71

一、运行接线方式71

三、功率正送与功率反送方式75

二、全压运行与降压运行方式75

四、双极对称与不对称运行方式76

五、直流输电工程控制方式78

第八节　直流输电系统损耗80

一、换流站损耗80

二、直流输电线路损耗89

三、接地极系统损耗89

第四章　直流输电控制系统与控制保护装置91

第一节　控制系统配置要求91

一、控制系统多重化91

二、控制系统分层结构92

第二节　换流器触发相位控制94

一、等触发角控制94

二、等相位间隔控制95

第三节　直流系统基本控制原理95

第四节　换流器基本控制方式及其配置96

一、换流器基本控制方式96

二、换流器基本控制配置98

第五节　直流输电控制系统功能102

一、直流输电起停控制102

二、直流输电功率控制104

三、换流站无功功率控制106

四、换流变压器分接头控制108

五、直流输电潮流反转控制109

六、直流输电系统调制功能110

七、直流输电运行人员控制111

八、直流输电顺序控制113

第六节　直流输电系统控制保护装置114

一、控制保护装置基本组成114

二、控制保护系统结构配置工程实例119

第一节　直流输电系统故障分析122

一、换流器故障122

第五章　直流输电系统故障分析与保护122

二、直流开关场与接地极故障131

三、换流站交流侧故障132

四、直流线路故障136

第二节　直流输电保护系统137

一、直流保护配置原则与特点137

二、直流保护功能配置141

三、直流保护工程实例150

第六章　换流站无功补偿与交流侧滤波165

第一节　换流器消耗无功分析165

一、电网换相换流器无功特性165

二、无功消耗计算工程方法166

三、无功消耗计算实例168

第二节　换流站无功平衡与无功补偿170

一、交流系统无功支持能力与无功需求170

二、无功补偿设备类型171

三、容性无功补偿设备容量确定172

四、感性无功补偿设备容量确定172

五、无功补偿设备分组173

第三节　无功与电压控制174

一、无功补偿设备投切控制174

二、可投切高压电抗器控制178

三、交流系统其他无功补偿设备投切控制179

四、连续调节无功补偿设备控制180

五、换流器参与无功电压控制180

第四节　换流站交流侧谐波分析182

一、特征谐波182

二、非特征谐波183

三、其他谐波源186

四、实际谐波电流选取187

第五节　换流站交流侧滤波187

一、滤波系统性能要求188

二、滤波系统构成191

三、滤波系统计算分析与滤波器设计196

四、无功补偿与交流侧滤波的关系和协调200

五、交流滤波技术发展200

第七章　换流站直流侧滤波202

第一节　直流侧谐波分析202

一、特征谐波202

二、非特征谐波204

三、实际谐波电压选取204

二、滤波系统性能要求205

一、直流侧谐波危害205

第二节　直流侧滤波系统205

三、滤波系统构成209

四、直流滤波器型式与参数选择210

五、滤波器性能计算210

六、直流滤波器稳态额定值计算211

第三节　直流有源滤波器212

一、采用有源滤波器理由212

二、有源滤波器原理212

三、有源滤波器工程问题213

第一节　换流站过电压保护214

一、换流站过电压保护变迁214

第八章　直流输电系统过电压保护与换流站绝缘配合214

二、换流站过电压保护与绝缘配合217

第二节　直流输电系统过电压218

一、来自换流站交流侧过电压218

二、来自换流站直流侧过电压220

三、来自直流线路过电压221

第三节　换流站绝缘配合221

一、换流站避雷器配置221

二、避雷器参数初选222

三、过电压研究225

五、避雷器参数确定与规范227

四、换流站主要设备绝缘水平确定227

第四节　交直流滤波器过电压保护与绝缘配合228

一、滤波器过电压保护特点228

二、避雷器配置229

三、过电压研究230

四、绝缘配合230

第五节　换流站防雷保护231

一、换流站防雷设计特点231

二、防雷标准231

三、防雷措施232

一、直流电压下空气间隙放电特性233

第九章　直流输电外绝缘233

第一节　直流输电外绝缘电气特性233

二、直流电压下绝缘子污闪特性236

三、直流污秽试验240

四、换流站设备套管雨闪241

第二节　大气环境对直流输电外绝缘电气性能影响243

一、大气污染对直流绝缘子表面积污影响244

二、覆冰（雪）对绝缘子直流放电电压的影响248

三、高海拔对空气间隙放电电压与绝缘子污闪电压的影响252

第三节　直流输电外绝缘选择255

一、杆塔和换流站空气间隙确定255

二、直流绝缘子选择257

三、直流污秽外绝缘设计262

第十章　直流输电线路环境影响267

第一节　直流线路电晕267

一、直流线路电晕现象267

二、直流线路导线临界电场强度268

三、直流线路导线表面电场强度计算268

四、直流线路电晕损失270

第二节　直流线路电场效应272

一、空间电场与离子电流分布272

二、人在直流输电线下活动的感受与效应274

三、合成电场与离子电流密度测量276

四、合成电场与离子电流计算278

第三节　直流线路无线电干扰283

一、无线电干扰的横向衰减与频谱特性283

二、大气条件对无线电干扰的影响283

三、无线电干扰允许电平284

四、无线电干扰经验公式284

第四节　直流线路可听噪声285

一、可听噪声计量286

二、可听噪声横向衰减286

三、交直流线路可听噪声差别286

四、可听噪声的主观评价287

五、可听噪声的经验公式288

第十一章　直流输电换流站290

第一节　换流站概述290

第二节　换流站主接线291

一、换流阀组接线291

二、换流变压器与换流阀连接293

三、交流滤波器接入系统方式295

四、直流开关场接线298

五、换流站特殊接线方式298

一、晶闸管换流阀设计基本要求301

第三节　换流阀301

二、阀电气连接302

三、阀电气性能与参数选择303

四、阀热性能307

五、阀触发308

六、阀控制与保护309

七、阀冷却、绝缘与结构310

八、换流阀对阀厅的要求与阀厅防火311

九、阀冷却系统315

一、换流变压器功能与特点318

第四节　换流变压器318

二、换流变压器型式319

三、换流变压器主要参数选择320

四、换流变压器绕组直流偏磁324

第五节　平波电抗器325

一、平波电抗器主要参数选择326

二、平波电抗器型式327

第六节　交流滤波器328

一、交流滤波器设备配置原则329

二、交流滤波器电路类型329

三、交流滤波高压电容器选择329

四、交流滤波器设备安装方式331

五、交流滤波器设备主要电气应力332

第七节　直流滤波器333

一、直流滤波器配置原则333

二、直流滤波器电路类型334

三、直流滤波高压电容器选择334

四、直流滤波器设备主要电气应力335

第八节　无功补偿装置336

第九节　换流站避雷器339

第十节　换流站开关设备339

一、直流开关设备配置原则339

二、直流断路器基本构成340

三、直流断路器设计原则342

四、换流站交流断路器特点343

第十一节　直流测量装置345

一、直流电流测量装置345

二、直流电压测量装置346

三、微分电流互感器347

四、直流线路故障定位仪348

第十二节　远程通信系统350

一、电力线载波通信351

二、光纤通信351

一、站用交流电源352

三、微波中继通信352

第十三节　站用电系统352

二、站用直流电源与交流不停电电源353

第十二章　直流输电线路355

第一节　直流输电架空线路356

一、架空线路导线截面选择356

二、架空线路绝缘水平确定359

三、绝缘子选型与绝缘子片数确定366

四、铁塔设计原则与塔型分类370

五、地线选择374

六、架空线路投资估算375

第二节　直流电缆线路378

一、直流电缆应用场合与发展概况378

二、直流电缆技术特点379

三、直流电缆种类与结构382

第三节　直流接地极引线383

一、接地极引线绝缘水平384

二、接地极引线导线截面选择385

三、接地极引线设计原则385

四、杆塔386

一、接地极的作用387

第一节　接地极要求387

第十三章　直流输电接地极387

二、接地极运行特性388

三、对极址的要求389

第二节　接地极址选择390

一、极址搜索阶段390

二、极址论证阶段391

三、极址大地物理参数测定阶段392

第三节　极址大地（土壤）参数测量392

一、大地（土壤）电阻率393

二、热容率395

三、热导率396

四、土壤温度396

五、地下水位396

第四节　接地极材料397

一、馈电材料397

二、活性填充材料401

三、工程应用技术402

四、结论404

第五节　接地极设计原则404

一、系统条件404

二、设计寿命405

三、最大允许跨步电压406

四、最大允许温升408

第六节　接地极设计409

一、电极型式及其布置409

二、不同形状电极技术特性分析410

三、电极形状优化412

四、电极形状选择413

五、电极尺寸414

六、接地极埋设深度419

八、其他辅助设施420

七、导流系统420

第七节　接地极电流场计算421

一、网络法421

二、行波法425

第八节　接地极热扩散方程及其求解431

一、热扩散方程431

二、边界条件433

三、泊松方程有限差分表达式434

四、接地极热扩散方程稳态解438

五、接地极热扩散方程暂态解440

一、对电力系统影响441

第九节　接地极地电流对环境的影响441

二、对地下金属构件腐蚀445

三、对铁路系统影响449

第十四章　背靠背直流输电工程450

第一节　背靠背直流输电工程特点450

一、主回路设计451

二、换流站主接线452

三、无功功率（或交流电压）控制453

四、利用快速控制改善交流系统运行性能454

六、谐波影响455

五、暂时过电压限制455

第二节　背靠背直流输电工程应用与发展456

第十五章　多？直流输电工程459

第一节　应用场合与发展概况459

一、意大利—科西嘉—撒丁岛三端直流输电工程459

二、魁北克—新英格兰五端直流输电工程461

三、纳尔逊河直流输电工程462

四、太平洋联络线直流输电工程463

第二节　构成方式464

一、基本接线方式464

二、接线方式比较465

一、基本控制原则467

第三节　控制保护467

二、控制模式468

三、起停控制472

四、潮流反转474

五、基本保护原则474

六、高压直流断路器作用476

第四节　发展前景476

第十六章　直流输电工程可靠性分析479

第一节　可靠性分析术语定义与设备分类479

一、术语定义479

第二节　可靠性评估方法481

二、设备分类481

一、可修复元件可靠性模型482

二、串并联系统可靠性483

三、高压直流输电系统可靠性与可用率计算举例486

第三节　提高直流输电工程可靠性措施494

一、降低元部件故障率494

二、冗余与多重化494

三、提高系统可靠性措施实例495

四、防火考虑497

附表　国外巳运行的架空线路和电缆线路直流输电工程498

参考文献500