1.1直流输电工程额定值 1.1.1额定直流功率
额定直流功率
PdN是指在规定的系统条件和环境条件
下，不投入备用设备时，直流输电工程连续输送的有功功率。 直流输电工程是以一个“极”为一个独立的运行单位。每个 极的额定直流功率为极的额定直流电压
UdN和额定直流电流
IdN的乘积。直流输电主回路系统通常包括整流站 (Rectification Plant)、逆变站(Inverter Plant)和直流输电线路 (Line)三部分，由于每一部分都有损耗，因此额定直流功率 的测量点需作出规定。通常规定额定直流功率的测量点在整 流站的直流母线处。
本文设计背景资料中确定，哈密南一郑州换流站额定 流功率PdN为双极8000MW。 1.1.2额定直流电压
额定直流电压 UdN是在额定直流电流下输送额定直流功 率所要求的直流电压的平均值。它的定义是换流站处于额定 交流电压UaN、换流变压器额定抽头以及换流器额定触发角 a N的条件下，运行在额定直流电流 IdN下的直流电压。对于
远距离的直流输电工程，由于两端换流站的额定直流电压不 同(逆变站的低于整流站)，通常规定送端整流站的额定直流 电压为工程的额定直流电压。
已运行工程的额定直流电压有
:17、25、50、70、80、85、
100、125、140、150、160、180、200、250、270、350、400、 500、533、600、660kV和800kV等。未来随着直流输电技 术的发展、成熟以及工程数量的增多，直流输电的额定直流 电压也会像交流输电一样形成一定的电压等级系列，以便于 设备制造和降低工程费用。
在哈郑直流输电工程中确定的额定直流电压 800kV
1.1.3额定直流电流
当额定直流功率确定后，额定直流电流通常是由额定直 流电压的选择来确定。额定直流电流
IdN是直流输电系统中
UdN为
直流电流的平均值，它应能在规定的所有系统条件和环境条 件范围内长期连续运行，无时间的限制。额定直流电流对设 备选型、参数及换流站冷却系统的设计具有重要意义。
本工程额定直流功率为双极
8000MW，额定直流电压为
800kV。由IN 电可得，额定直流电流为 5kA。
U N
1.2直流输电稳态工况计算
由直流输电稳态工况计算可知，工程中直流侧和交流侧 电压、电流、有功和无功功率以及各种角度的关系，对后续 设计中设备选型及参数计算有非常重要的意义。本节中列出
了在进行直流工程设计中进行稳态计算分析时，经常用到的 计算公式。 ⑴直流输电极对地电压 UdN 整流站极对地额定直流电压 UdNR UdNR 800kv 式(2-1) 逆变站极对地额定直流电压 UdNI 在该工程双极额定工况下，由下文 1.2(2)、式(2-3)知 R=21.1239 Q, IdN =5kA , U dNI U dNR A U 747.1855kA 式(2-2) 式中：AUd -------------------△ U 路电压降，kV ; 孕整流站和逆变站之间直流回 1 dd ⑵直流电流Id及直流电阻
2(UdR-UdI)5000kA 式(2-3) 两式中，R为直流回路电阻，主要包括有直流线路电阻、 平波电抗器电阻、接地极引线电阻和接地极电阻等。
本文主要讨论换流站双极额定状态下初步设计， 线路电阻。
该特高压工程直流输电线路约为
2210km，查阅资料得
故R取
此工程采用 6JL/G3A-1000/45 和 6JL/G2A-1000/80 型号的 大截面导线。单位
直流电阻分别为A 0.02862 Q /km和 a 0.02873Q / km 。
由R 2RL, RL r1 ®2 6 L得双极直流线路电阻 Rd为额
定值为21.1239 Q。 (3)直流功率Pd
整流站双极直流功率
PdNR 8000MW
逆变站双极直流功率
PdNi 2U dNi I dN 2 747.1855 5 7471.855MW
⑷直流回路电压降△ Ud
△ Ud UdNR-UdNi 800-747.1855 52.8145kV
(5)直流线路损耗△ Pd
△ Fd PdNR-RNI 8000-7471.855 528.145MW
⑹换流站消耗的无功 Qc
Qc Pita n©
n 180 口 -sin 口 cos 2% 口
tan©
sin 口 sin 2a 口
式中，Pd为直流功率，MW ; ©为整流站逆变站的功率 因数角，°;整流站消耗的无功QcR
n 180 卩- sin 卩 cos 2a 卩
tan ©R
式(2-4)
式(2-5)
式(2・6)
式(2-7)
式(2-7)
亠、式(2-8)
sin 卩 sin 2a 卩
n 180
0.5653
25.3680 -sin25.3680 cos 2 15 sin25.3680 sin 2 15
25.3680
25.3680
QCR PiRtan ©R 8000 0.5653 4522.3221 Mvar
逆变站消耗的无功Qci为
式(2-9)
丄, n 180 卩-sin Y cos 2丫 卩 tan £
sin 卩 sin 2丫 卩
n 180
0.5925
24.21 -sin24.21 cos 2 17 sin24,21 sin 2 17 24.21
24.21
Qd PdI ta7471.855 0.5925 4426.7721Mvar
式(2・10)
(7) 换流站与交流系统交换无功功率
Qsys Qtotal -Qdc
式(2・11)
Qtotal为
式中：Qsys表示交流系统与换流站之间交换的无功。 换流站无功补偿装置所提供的无功总量。 的无功总量
(8)
换流器换向角卩
Qdc为换流站所消耗
cos a (1 R cos a - 2dxNR I d U di0NR I dN U di0R 式(2-12)
整流站的换向角卩R 逆变站的换向角1 I
cos Y 1I COSY-2dxNI
I dN U di0I
鯉 式(2-13)
式中：dxNR、dxNI为两端换流站的相对感性压降；
Udi0R和Udi0I ,分别为整流器和逆变器的理想空载直流电 压；Id为直流电流。在双极平衡额定运行工况下，两式中的 比列部分都为1，根据后文：
整流侧：
cos a 1R
cosa-2dxNR^^
U
^^NR cos15 -2 0.102 0.7619
1 dN U di0R
IR arccos (a IR) - a arccos (0.7619) -15
25.3680
式(2-14) 逆变侧：
cos a 11 cos Y -2d XNI U di0NI
cos17 -2 0.102 0.7523 1 dN U di0 I
(11 arccos (Y 口I)-Y arccos (0.7523)-17
式(2-15)
整流站的功率因数 COS (JR COS(R cos a cos(a UR)
1 cos15 0.7619
0.8639 2 式(2-16) 逆变站的功率因数 COS( 1 cos 丫 COS(Y 1I) - cos17 0.7523 0.8543
2 式(2-17) 换流站功率因数cos $ 24.2100
(9)
(10)换流器交流侧电流 Iv
整流器、逆变器交流侧电流与直流电流的关系可近似表 示为
(11)换流变视在功率S
n
S Udi°ld 3
整流站一个极的换流变压器视在总功率
SR
n
n
5 一Udi0Rld — 930.6260 5 4872.7463MVA
3
3
逆变站一个极的换流变压器视在总功率 SI
式(2-18)
式(2-19)
式(2-20)
n
3
n
SI — Udioild — 879.1040 5 4602.9778MVA
式(2-21)
3
(12)直流输电最小输送功率 Pmin
Pmin主要取决于工程的最小直流电流，而最小直流电流 是由直流断续电流来决定的。通常取工程的最小直流电流限 值等于或大于连续电流临界值 的两倍⑹，即Idmin 2ldd12
12脉动换流器的连续电流临界值可分别用以下近似公 式进行计算。
2U
Idd12 -^L^(0.023si na)
(即不产生断续的电流临界值 )
式(2-22)
通常直流输电工程的最小直流电流选择为其额定直流
电流的5%〜10%。直流输电工程大多都具有降压运行的功能， 其降压运行方式的直流电压通常为额定直流电压的 70%~80%。
根据工程经验，本设计中最降压运行幅值按 虑，即卩
UdminR 70
70%进行考
% dNR
U
560kV
最小直流电流按照额定的
1 dmin 10
1
0
10%进行考虑，即
% d .5kA
则双极最小输送功率
Pmin 2U dminR I dmin 2* 560* 0.5 560MW
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