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中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 编

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出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787519811990

版次：1

商品编码：12339152

包装：精装

开本：16开

出版时间：2017-12-01

用纸：胶版纸

页数：1100

正文语种：中文

内容简介

　　《高压直流输电设计手册》系统地介绍了高压直流输电工程设计的内容、要求、方法和技术方案，主要适用于电力系统、送电电气、送电土建、变电一次、变电二次、总图、建筑、结构、水工、暖通等与高压直流输电工程设计相关的专业。
　　《高压直流输电设计手册》主要涵盖电流源型两端换流站和背靠背换流站、直流线路、直流接地极及接地极引线的设计，包括电力系统论证及其对直流输电工程的要求，换流站成套设计和电气接线、布置、设备选择及二次系统设计，通信设计，总图设计，阀厅等建构筑物设计及噪声防护设计，阀冷却、水工及采暖通风系统设计，接地极及接地极引线设计，直流线路电气及杆塔设计等。
　　《高压直流输电设计手册》用作高压直流输电工程设计人员的专业技术工具书，可供从事高压直流输电工程建设、施工、调试、运行、维护及直流输电设备制造等专业人员使用，也可作为大专院校相关专业师生的参考书。

目录

序
前言
第一章 高压直流输电设计技术概论
第二章 高压直流输电系统性能
第三章 电力系统方案论证
第四章 电力系统对直流输电工程的要求
第五章 直流输电系统电磁环境
第六章 换流站电气主接线
第七章 主回路参数计算
第八章 交流滤波器设计
第九章 直流滤波器设计
第十章 换流站电力线载波干扰和无线电干扰
第十一章 换流站过电压保护与绝缘配合
第十二章 暂态过电流计算
第十三章 换流站电气设备选择
第十四章 换流站电气布置
第十五章 换流站站用电系统
第十六章 换流站控制系统
第十七章 高压直流输电系统保护
第十八章 换流站二次辅助系统
第十九章 换流站二次回路设计及布置
第二十章 换流站通信设计
第二十一章 换流站总图设计
第二十二章 换流站建（构）筑物设计
第二十三章 换流站供水及消防
第二十四章 换流站阀冷却系统
第二十五章 换流站供暖通风及空调
第二十六章 换流站噪声控制
第二十七章 接地极及其引线设计
第二十八章 高压直流输电系统试验
第二十九章 电压源型直流输电系统
第三十章 多端直流输电系统
……
索引

高压直流输电设计手册 概述 本书是一本面向工程技术人员、科研人员和相关领域学生的综合性设计指导手册，旨在提供高压直流（HVDC）输电系统从概念设计到详细工程实现的全面、深入的指导。本书内容紧密围绕HVDC输电系统的关键技术、设计流程、设备选型、安全规范及工程实践，力求为读者提供一套系统、实用且与时俱进的设计工具和参考依据。 内容详述 第一章：高压直流输电基础理论 直流输电的优势与劣势： 详细阐述直流输电在长距离、大容量输电、海底电缆输送、异步交流系统互联等方面的显著优势，同时客观分析其在换流设备投资、直流线路损耗、谐波治理等方面的局限性。 发展历程与趋势： 回顾HVDC技术的发展脉络，从最初的火计算机换流器到当前主流的晶闸管（Thyristor）换流器，再到新兴的电压源换流器（VSC），梳理各代技术的技术特点、应用场景及发展方向。重点介绍VSC-HVDC（MMC）在柔性输电、暂态稳定性控制等方面的突破性进展。 基本工作原理： 深入解析直流输电系统的基本构成，包括换流站、直流线路（架空线、电缆）、直流滤波器、平波电抗器等。详细讲解换流原理，包括相控整流、逆变过程，以及晶闸管和VSC换流器的阀控方式。 第二章：换流站设计 换流器拓扑选择： 线 LCC（Line Commutated Converter）换流器： 详细介绍单极、双极、多端直流输电系统中的LCC拓扑，包括单相桥、六相桥、十二相桥以及多脉冲换流器，分析其优缺点、适用范围和控制策略。 VSC（Voltage Source Converter）换流器： 重点阐述多重化多电平（MMC）换流器的结构、工作原理、优缺点及控制方法。分析MMC在电网支撑、无功补偿、快速故障穿越等方面的能力。 混合换流器： 探讨LCC与VSC混合应用的优势，例如在高压交流电网接入和无功补偿方面的协同效应。 阀组与阀厅设计： 晶闸管阀组： 详细介绍晶闸管阀组的结构、串并联方式、触发控制、门极驱动、过压与过流保护、门极单元设计。 VSC阀组（IGBT/SiC）： 讲解IGBT、SiC等电力电子器件在VSC中的应用，阀组的子模块设计、均压措施、散热系统、控制单元。 阀厅布置与散热： 讨论阀厅的防火、防潮、通风、照明、起重等设计要求，以及阀组的散热设计，包括自然冷却、强制风冷、油冷等方式。 直流滤波器设计： 谐波产生与危害： 分析换流器产生的直流谐波种类、频率及其对电网的影响。 滤波器类型： 详细介绍低通滤波器、高通滤波器、带阻滤波器、陷波滤波器等不同类型直流滤波器的设计原理、参数计算、结构形式（如RLC滤波器、RC滤波器）。 滤波器补偿： 讨论滤波器在改善功率因数、抑制谐波方面的作用，以及如何选择合适的补偿电容器。 平波电抗器设计： 功能与作用： 解释平波电抗器在平滑直流电流、抑制直流侧谐波、防止直流线路故障时电流过快上升的作用。 参数计算： 详细介绍平波电抗器的电感量、额定电流、短路容量等参数的计算方法。 结构与布置： 介绍平波电抗器的类型（如干式、油浸式）、屏蔽设计、安装位置等。 直流控制与保护系统： 控制策略： 讲解LCC换流器的移相控制、恒定导通角控制、恒定直流电压控制等策略。重点阐述VSC换流器的虚拟同步发电机（VSG）控制、锁相环（PLL）控制、双向功率控制等。 保护系统： 详细介绍换流阀过压保护、过流保护、直流线路接地保护、直流过压保护、直流短路保护等。讲解保护定值整定、保护信息传输（如光纤通信）。 系统集成与协调： 讨论换流站整体控制系统的设计，包括主控制系统、保护控制系统、监测系统等的集成与协调。 第三章：直流线路设计 架空直流线路设计： 导体选型： 考虑导电率、载流量、机械强度、耐候性等因素，选择合适的直流导线（如铝线、钢芯铝线）。 绝缘子选型与设计： 考虑直流电压等级、污秽等级、雷电冲击、操作冲击等因素，选择耐污闪、高绝缘的直流绝缘子。 塔架设计： 考虑线路荷载、地形地貌、风载、覆冰等因素，设计安全可靠的直流输电塔架。 直流线路接地： 讨论直流线路的接地方式、接地电阻要求。 海底/陆地直流电缆设计： 电缆结构： 介绍直流电缆的导体、绝缘层、屏蔽层、铠装层、护套等结构组成。 绝缘材料选择： 讨论XLPE（交联聚乙烯）、EPR（乙烯-丙烯橡胶）等在直流电缆中的应用，以及绝缘厚度的确定。 电缆敷设与防护： 介绍电缆敷设方式（架空、直埋、水下）、防护措施（如套管、保护槽）以及电缆中间接头的设计。 电缆终端设计： 讨论直流电缆终端的设计要求，包括应力锥、绝缘处理等。 直流线路的潮流计算与稳定性分析： 潮流计算： 讲解直流潮流的计算方法，包括节点法、支路法等，以及负序、零序电流在直流系统中的表现。 稳定性分析： 分析直流输电对交流系统稳定性的影响，包括暂态稳定性、频率稳定性、电压稳定性等。讨论直流控制对系统稳定性的作用。 第四章：直流输电系统集成与工程实践 直流输电系统规划与选址： 负荷需求分析： 根据电网的负荷发展趋势，确定直流输电的必要性和容量。 电源与负荷匹配： 考虑直流输电连接的电源侧和负荷侧电网特性，进行初步的系统方案比较。 换流站与线路选址： 综合考虑土地资源、环境影响、交通便利性、电网接入点等因素，进行换流站和线路的选址。 安全与环境影响评估： 电磁兼容（EMC）设计： 评估直流输电系统产生的电磁场对周边环境和设备的影响，并提出相应的防护措施。 直流电晕与电磁辐射： 分析直流线路和设备产生的电晕放电现象，以及对通信、电视信号的干扰。 环境影响评估（EIA）： 遵循相关法规，进行全面的环境影响评估，包括景观、噪声、生态等。 设备选型与制造商选择： 技术参数对比： 提供详细的设备技术参数选型指南，如换流器容量、电压等级、效率、可靠性等。 制造商评估： 介绍如何评估设备制造商的技术实力、生产能力、售后服务等。 工程实施与调试： 项目管理： 概述项目管理的关键环节，如进度控制、质量控制、成本控制。 施工组织： 详细介绍换流站、直流线路的施工组织与工艺要求。 系统调试： 重点阐述换流站、直流线路的联合调试过程，包括单机调试、空载调试、带载调试等。 并网运行与运维： 介绍系统并网运行的注意事项，以及日常运维、检修、故障处理等。 附录 相关标准与规范： 列举国内外主要的HVDC设计、建设、运行相关的国际标准、国家标准、行业标准。 术语解释： 包含HVDC领域常用术语的详细解释。 典型案例分析： 选取国内外知名的HVDC工程项目，对其设计理念、技术难点、工程实践进行深入剖析。 本书内容力求全面、准确、实用，并紧跟HVDC技术发展的最新前沿。希望通过本书的系统阐述，能够为读者在高压直流输电工程的设计、研究与实践中提供有力的支持。

评分☆☆☆☆☆

终于有机会拜读这本《高压直流输电设计手册》了，实在是让人爱不释手，翻开第一页就有一种被严谨的学术氛围所包裹的感觉。作者的功力可见一斑，对于高压直流输电（HVDC）这个庞大而复杂的系统，他没有流于表面，而是深入到每一个细微之处，娓娓道来。我最欣赏的是书中对基础理论的阐述，从电磁场的基本原理出发，一步步引申到直流输电的独特优势，以及其背后的物理机制。尤其是在电网稳定性分析部分，书中不仅提供了经典的李雅普诺夫稳定性理论的详细推导，还结合了实际工程中的各种干扰因素，例如暂态过电压、系统振荡等，是如何影响HVDC系统稳定性的。这种理论与实际相结合的叙述方式，让我这个之前对HVDC了解不深的技术爱好者，也能茅塞顿开，理解其精髓。 让我印象深刻的还有书中对不同类型HVDC换流站拓扑结构的比较分析。从早期的晶闸管换流阀（LCC）到如今广泛应用的电压源换流器（VSC），书中都进行了详尽的论述，包括它们的优缺点、控制策略、以及在不同应用场景下的适用性。特别是VSC-HVDC部分，作者详细介绍了PWM（脉冲宽度调制）技术在VSC中的应用，以及如何通过灵活的控制实现对功率流的双向调节，甚至还能提供无功功率补偿和黑启动能力。这对于我理解现代HVDC技术的发展趋势至关重要，也让我看到了HVDC在构建现代化、智能电网中的巨大潜力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排逻辑严谨，结构清晰，就像一张精密的蓝图，引领着读者一步步构建起对高压直流输电系统的整体认知。我尤其喜欢书中对高压直流输电线路的电缆设计与敷设的章节。在现实工程中，线路的安全性、经济性和可靠性是至关重要的，而书中对直流电缆的绝缘性能、热稳定性、以及在不同地质条件下的敷设方式都进行了细致的探讨。比如，书中详细介绍了不同类型直流电缆（如交联聚乙烯绝缘电缆、油纸绝缘电缆）的结构特点、性能参数，以及如何根据输电距离、容量和环境条件来选择最合适的电缆类型。 更难能可贵的是，书中还涉及到了电缆的连接技术和附件设计，这往往是容易被忽视但却至关重要的环节。作者不仅解释了电缆终端、中间接头的电气和机械设计要求，还对热胀冷缩、电晕放电等潜在问题提出了预防措施。对于我这样一个对细节要求较高的人来说，这样的深度分析无疑是宝贵的财富，让我对HVDC输电线路的建造有了更直观、更全面的认识。

评分☆☆☆☆☆

对于工程技术人员而言，一本优秀的参考书不仅要提供理论知识，更要具备指导实际操作的能力，而《高压直流输电设计手册》在这方面做得相当出色。我特别关注了书中关于直流换流阀的设计与选型部分，这简直是一本“活字典”。作者并没有仅仅罗列各种换流阀的参数，而是深入剖析了晶闸管、IGBT等关键器件的工作原理，以及它们在换流阀中的具体应用。 书中对换流阀的门极触发控制、门极保护、以及冷却系统的设计都进行了详细的讲解，这些都是确保换流阀长期稳定运行的关键。我尤其欣赏作者在讨论换流阀故障诊断和维修策略时所展现出的实践经验，这对于减少系统停机时间、提高运行可靠性具有极高的参考价值。书中提供的案例分析，更是让我看到了理论知识如何在实际工程中得到应用，并解决了哪些棘手的问题。

评分☆☆☆☆☆

随着全球对清洁能源的需求日益增长，高压直流输电作为远距离、大容量输送电力的关键技术，其地位愈发凸显。这本书的内容，特别是关于直流输电系统保护的部分，为我打开了新的视野。书中详细阐述了直流输电系统面临的各种故障类型，例如接地故障、短路故障等，以及相应的保护策略。 我被书中关于直流线路故障的快速检测和切除技术所吸引，特别是多端直流输电系统中的保护协调问题，作者给出了非常详尽的分析。书中不仅介绍了传统的保护方法，还探讨了基于人工智能和大数据分析的智能保护技术，这让我看到了HVDC保护技术未来的发展方向。对各种保护装置（如直流断路器、直流熔断器）的原理和选型的深入讲解，更是为实际工程应用提供了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

书中关于直流滤波器设计的内容，着实让我受益匪浅。在直流输电系统中，滤波器的作用是滤除谐波，保证电力质量，这对于系统的稳定运行至关重要。作者从谐波的产生机理出发，详细介绍了不同类型的直流滤波器（如无源滤波器、有源滤波器）的设计原则和计算方法。 书中对滤波器参数的选取，如电抗器的电感值、电容器的容值，以及阻尼电阻的设置，都进行了严谨的推导和分析。我特别赞赏书中对于滤波器动态响应和稳定性评估的讨论，这对于确保滤波器在各种运行工况下都能有效工作至关重要。通过阅读这部分内容，我对如何设计出高效、可靠的直流滤波器有了更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的另一个亮点在于其对高压直流输电系统的通信与控制策略的深入探讨。在现代智能电网中，HVDC系统不仅仅是输送电力的通道，更是信息交互的重要节点。书中详细介绍了HVDC通信系统的构成、传输协议，以及信息安全的重要性。 特别是在控制策略方面，作者对直流输电系统的稳定控制、功率控制、以及电压控制等都进行了详尽的阐述。我被书中关于基于模型预测控制（MPC）和自适应控制等先进控制理论在HVDC系统中的应用所吸引，这为实现HVDC系统的智能化和优化运行提供了新的思路。对各种控制回路的设计和参数整定方法的介绍，也为工程实践提供了宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

关于高压直流输电的经济性分析和技术经济评估，书中提供的内容让我耳目一新。在实际工程项目中，技术可行性固然重要，但经济可行性更是决定项目成败的关键。作者从投资成本、运行成本、以及社会效益等多个维度，对HVDC项目的经济性进行了全面的分析。 书中详细对比了不同输电方案（如交流输电、直流输电）的经济性，以及不同HVDC技术方案（如LCC-HVDC、VSC-HVDC）的经济性。特别是对经济损耗模型和可靠性经济性分析的深入探讨，让我对如何量化HVDC系统的经济效益有了更清晰的认识。这种将技术与经济紧密结合的分析方式，对于决策者和项目管理者来说，无疑是极具价值的。

评分☆☆☆☆☆

书中关于高压直流输电系统运行与维护的内容，为我提供了宝贵的实践指导。理论知识的学习固然重要，但如何将理论转化为实际操作，以及如何确保系统的长期稳定运行，是工程师们面临的实际挑战。作者在这一部分内容中，详细介绍了HVDC系统的日常运行管理、故障监测、以及应急处理规程。 我被书中对不同故障场景下的应急预案和抢修措施的详细说明所吸引，这对于减少故障损失、缩短停电时间至关重要。书中对设备维护、状态监测和预测性维护的建议，也为我提供了如何提高系统可用性的有效方法。这些接地气的实践经验，让我感受到了作者在工程实践中的深厚积累。

评分☆☆☆☆☆

这本书在对高压直流输电工程案例的介绍上，也做得非常出色。理论结合实际，才能更好地理解和掌握知识。书中选取了国内外多个经典的HVDC工程案例，从项目背景、技术方案、设备选型、建设过程到运行效果，都进行了详尽的介绍。 我尤其对书中对一些大型、复杂HVDC工程的分析感到震撼，例如海底电缆输电、多端直流输电等。通过对这些案例的学习，我不仅能够更直观地理解HVDC技术在不同场景下的应用，还能够学习到工程项目管理中的成功经验和遇到的挑战。这种深入的案例分析，为我提供了宝贵的参考，也激发了我对HVDC工程实践的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

最后，不得不提的是，《高压直流输电设计手册》在对未来HVDC技术发展趋势的展望部分，也展现了作者的远见卓识。随着科技的不断进步，HVDC技术也在持续演进。书中对柔性直流输电（LCC-MMC）的深入探讨，以及对其在电网接入、多端互联、以及系统支撑等方面的巨大潜力进行了展望，让我对HVDC技术的未来充满期待。 作者还对智能电网环境下HVDC系统的应用前景，以及与其他新兴技术的融合（如大数据、人工智能、物联网）进行了预测，这为我们理解HVDC技术的未来发展方向提供了重要的参考。这本书不仅是一本优秀的设计手册，更是一本引领行业发展的启示录，它让我看到了HVDC技术在构建更加清洁、高效、智能的未来能源体系中所扮演的关键角色。