全国工程硕士专业学位教育指导委员会推荐教材：高压直流输电原理与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张勇军，陈碧云 编

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• 电力系统
• 高压直流输电
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• HVDC
• 输电技术
• 电网
• 工程硕士

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302300908

版次：1

商品编码：11138387

品牌：清华大学

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-08-01

用纸：胶版纸

页数：296

字数：423000

正文语种：中文

内容简介

　　《全国工程硕士专业学位教育指导委员会推荐教材：高压直流输电原理与应用》介绍高压直流输电基本原理和工程应用，内容共11章，涉及直流输电的基本概念和原理、换流电路工作原理、换流站及主设备、直流输电线路、谐波与滤波器、直流系统的控制和保护、直流系统的功率损耗及可靠性评估、特高压直流输电以及直流输电新技术。
　　《全国工程硕士专业学位教育指导委员会推荐教材：高压直流输电原理与应用》主要供电气工程专业硕士研究生、工学硕士研究生，以及电气工程及其自动化等相关专业的本科生教学和科研使用，并可供直流输电工程的设计与运行人员参考。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 直流输电的发展历史
1.1.1 早期电力传输技术回顾
1.1.2 高压直流输电技术的发展
1.1.3 高压直流输电的基本概念
1.1.4 国外高压直流输电工程代表性案例
1.1.5 高压直流输电在中国的发展
1.2 高压直流输电的基本接线方式
1.2.1 单极线路方式
1.2.2 双极线路方式
1.2.3 背靠背换流方式
1.2.4 多端方式
1.3 直流输电的优缺点
1.3.1 直流输电的优势
1.3.2 直流输电的不足
1.3.3 直流输电的应用场合
习题1

第2章 换流电路的工作原理
2.1 晶闸管与相控换流
2.1.1 晶闸管的特性
2.1.2 换流电路
2.1.3 多桥换流器
2.2 整流器的工作原理
2.2.1 理想情况下的工作原理
2.2.2 考虑触发延迟角的情况
2.2.3 同时考虑触发延迟角和换相电感的情况
2.2.4 换流装置的功率因数
2.3 逆变器的工作原理
2.3.1 触发延迟角与直流电压的关系
2.3.2 逆变器的运行
2.3.3 换相失败的概念
2.3.4 换相失败的影响因素
2.3.5 换相失败的预防措施
2.4 直流输电的运行方式及其稳态特性
2.4.1 直流输电工程的额定值
2.4.2 直流输电的运行方式
2.4.3 稳态工况的计算
2.4.4 换流器的功率特性
2.4.5 换流器的无功功率特性
习题2

第3章 换流站及其主设备
3.1 换流站概况
3.1.1 主设备及其功能
3.1.2 换流站的平面布置
3.2 晶闸管换流器
3.2.1 性能要求
3.2.2 晶闸管阀的结构
3.2.3 晶闸管的触发方式
3.3 换流变压器
3.3.1 换流变压器的特点
3.3.2 换流变压器的选择
3.3.3 换流变压器的选型方案
3.4 平波电抗器
3.4.1 平波电抗器的结构和功能
3.4.2 平波电抗器的选择
3.5 无功补偿装置
3.5.1 静态无功补偿装置
3.5.2 动态无功补偿装置
……
第4章 高压直流输电线路
第5章 高压直流系统的谐波和滤波器
第6章 高压直流系统的控制
第7章 高压直流输电的保护
第8章 直流输电系统的损耗计算
第9章 高压直流输电的可靠性评估
第10章 特高压直流输电
第11章 现代高压直流输电新技术
附录 部分专业词汇对照表
参考文献

精彩书摘

　　7.6.3 高压直流线路的防雷保护措施
　　与交流输电线路相同，高压直流线路的防雷防护措施主要从两方面考虑：
　　（1）减小避雷线保护角以减少发生雷击线路的绕击闪络率。由于高压直流线路只有两极导线，若避雷线采用负保护角，不会因2根避雷线的距离拉大而产生中相绕击问题，这一点与单回交流线路不同。故在不特别加大线路工程造价的情况下，建议高压直流线路避雷线尽可能采用小的保护角，或通过计算确定不同地形条件下避雷线的保护角。
　　（2）增加线路绝缘和减小杆塔接地电阻以减少发生雷击线路反击闪络率。对高压直流线路，因耐污和电磁环境的要求，线路绝缘子较长，且导线极间距较大，使单回线路绝缘水平较高。但对于同塔双回的高压直流线路，由于上导线对下横担的距离不受其他因素控制，为降低杆塔造价，往往设计得较小，此处是雷击闪络的薄弱点。
　　从我国±500kV高压直流输电运行经验可知，发生雷击闪络故障主要以绕击为主，故高压直流线路的防雷措施重点应放在防线路绕击方面。旁直流输电系统过电压保护和绝缘配合。
　　7.7.1 过电压保护和绝缘配合
　　高压直流输电系统中换流站过电压保护和绝缘配合的目的，是合理地选择最合适、费用最节省的过电压保护配置方案，并使所有设备能安全、可靠地运行。直流输电系统绝缘配合为使绝缘故障率降低到经济上和运行上可以接收的水平，综合考虑直流输电系统中可能出现的过电压、保护装置的特性和设施的绝缘特性，以合理地确定各种设备与设施的绝缘水平为主要内容的过电压防护与绝缘的综合设计。按设计对象来分，直流输电系统绝缘配合包括直流输电线路的绝缘配合和换流站的绝缘配合。
　　（1）直流输电线路绝缘配合。直流架空线路的绝缘配合的主要内容包括选择线路绝缘子串的绝缘水平，确定线路绝缘子的型式与每串的片数，确定杆塔的空气间隙等；直流电缆线路绝缘配合的内容主要是选择直流电缆本体及附件的绝缘水平。无论是哪一类线路，其绝缘水平均应同时满足线路上出现的长期运行电压、内部过电压和雷电过电压三方面的要求。
　　（2）换流站绝缘配合，其主要内容包括过电压防护措施与避雷器配置方案的确定，各种避雷器特性参数的选择，换流站内各种设备绝缘水平的确定。
　　……

前言/序言

　　近年来，高压直流输电在世界范围内都得到了快速发展和应用，特别是在我国。目前我国已成为全世界直流输电容量最大、直流工程项目最多、直流电压等级最高的国家。未来20年，随着电网建设和新能源开发利用进程的加快，我国直流输电技术将得到进一步的强化。高压直流输电已经成为当前电力行业中最富有吸引力、最引入关注的一个发展方向。
　　目前越来越多的学生选修高压直流输电方面的课程，工程领域专业培训对此的需求也越来越大，因而对兼顾直流输电基本原理和工程应用两个方面的有系统性、针对性的教材需求非常迫切。本书正因应这一目的而编写。
　　全书共分为11章，内容涉及直流输电的基本概念和原理、换流电路工作原理、换流站及主设备、直流输电线路、谐波与滤波器、直流系统的控制和保护、直流系统的功率损耗及可靠性评估、特高压直流输电以及直流输电新技术等。
　　本书主要面向电气工程专业硕士研究生、工学硕士研究生以及电气工程及其自动化等相关专业的本科生教学和科研，并对直流输电工程的设计与运行提供参考。
　　……

远方的电力之歌：点亮现代文明的希望 在科技飞速发展的时代，能源的稳定、高效输送是支撑现代社会运转的基石。我们赖以生存的灯火，驱动着工厂运转的机器，信息传递的脉搏，无一不依赖于庞大而复杂的电力系统。而在这张纵横交错的电网中，一种无形却至关重要的力量，正以其独特的优势，不断拓展着能源传输的边界，编织着连接世界的电力丝绸。 本书并非高压直流输电领域枯燥的理论手册，而是邀您踏上一段探索之旅，揭示隐藏在电力传输背后，那股强大而灵活的直流力量如何改变着我们的世界。我们将深入浅出地剖析，为何在某些极端条件下，传统的交流输电方式显得力不从心，而直流输电，特别是高压直流输电（HVDC），却能展现出其无与伦比的优越性。 想象一下，广阔的地域，绵延的山脉，甚至是浩瀚的海洋，都可能成为电力传输的天然屏障。在这样的挑战面前，高压直流输电以其独特的“桥梁”作用，跨越障碍，将远方的清洁能源高效送达，为偏远地区带去光明，为城市发展注入活力。我们不会止步于冰冷的公式，而是将带您走进真实的应用场景： 连接遥远的心脏： 从大型水电站，到远离负荷中心的风电场、光伏电站，这些蕴藏着巨大清洁能源的宝藏，如何才能将它们的能量源源不断地输送到城市和工业中心？我们将揭示高压直流输电如何成为连接这些“能源心脏”与“城市动脉”的最优解，大大降低能量损耗，提高输电效率。 跨越山海的桥梁： 崎岖的山地、辽阔的海洋，这些曾经是电力传输的巨大障碍。本书将带您领略高压直流输电如何以其灵活性和强大的跨越能力，如同巨龙般横跨山川湖海，将电力输送到以前难以触及的角落。我们将探讨其在海底电缆、架空线路穿越复杂地形中的独特优势。 优化电网的智慧： 现代电力系统日益复杂，如何保证电网的稳定运行，如何应对大规模电力负荷波动？高压直流输电并非仅仅是简单的能量传输，它更像是电网中的“智慧节点”。我们将深入研究其在电网互联、异步系统连接、提升电网稳定性和控制能力方面的关键作用，让您理解它如何为全球电网的智能化升级贡献力量。 绿色能源的助推器： 随着全球对可持续能源的日益重视，风能、太阳能等清洁能源的开发利用正在以前所未有的速度发展。然而，这些分散的、间歇性的能源如何高效整合并输送到需要的地方，成为了一个严峻的挑战。本书将重点阐述高压直流输电在接入大规模可再生能源方面所扮演的关键角色，如何为构建清洁、低碳的未来能源体系提供强大的技术支撑。 城市发展的新引擎： 随着城市化进程的加速，电力负荷需求持续增长，对电网的可靠性和灵活性提出了更高要求。我们将探讨高压直流输电如何在满足城市负荷增长的同时，提升电网的韧性，甚至在特殊情况下承担起“孤岛运行”的角色，保障关键区域的供电安全。 本书将以一种更加生动、更具启发性的方式，带领您走进高压直流输电的世界。我们相信，通过深入的案例分析、清晰的原理阐释，您将不仅仅是了解一项技术，更能体会到它如何深刻地影响着我们的生活、经济发展乃至环境保护。从发电端到用电端，从宏观的电网规划到微观的技术细节，您将有机会瞥见电力传输的未来图景，感受科技的力量如何点亮现代文明的希望。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度和广度都达到了相当高的水平，对于我这样一个希望深入理解高压直流输电原理的读者来说，无疑是一次宝贵的学习机会。书中对高压直流输电的数学模型进行了严谨的推导，包括稳态模型和暂态模型，并且详细解释了这些模型在系统分析和仿真中的应用。我花了大量时间去理解书中关于直流输电系统频率响应和阻尼特性的分析，这对于理解系统在扰动下的动态行为至关重要。书中还对直流输电的绝缘配合和闪络防护进行了深入的探讨，这涉及到高压电气设备的绝缘设计和运行维护。我发现，在高压直流输电领域，确保设备的绝缘可靠性是保障系统安全运行的基础。书中还对直流输电的电磁兼容性问题进行了分析，这包括了设备产生的电磁干扰以及如何进行抑制。这本书为我提供了一个全面而深入的知识体系，让我能够从多个角度去理解高压直流输电。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点在于它能够将抽象的理论概念转化为生动的工程实践。我特别喜欢书中关于直流输电系统中电磁暂态过程的分析，以及如何利用仿真软件来模拟这些过程。书中提供了大量的仿真算例和分析结果，这让我能够直观地理解直流输电系统在各种运行工况下的表现。我尝试着使用书中介绍的一些仿真方法，去模拟一些简单的直流输电回路，虽然只是初步尝试，但已经让我对仿真技术在电力系统分析中的应用有了初步的认识。书中对直流输电接入交流系统的无功补偿问题也进行了详细的探讨，这涉及到同步补偿机、静止无功补偿器等多种补偿方式的设计和应用。我发现，理解这些补偿机制对于保证交流系统的电压稳定至关重要。这本书不仅仅是提供知识，更重要的是培养解决实际工程问题的思维方式。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容组织非常合理，从理论基础到实际应用，层层递进，非常适合我这种想要系统学习高压直流输电的读者。在学习过程中，我发现书中对直流输电的控制系统部分进行了深入的讲解。这包括了对换流站的控制策略，比如恒流控制、恒压控制、功率控制等，以及如何通过这些控制策略来保证系统的稳定运行和电能质量。书中还对直流保护和故障诊断进行了详细的介绍，这对于理解一旦发生故障，系统如何快速响应并恢复正常至关重要。我尤其对书中关于直流线路故障的分析和处理方法很感兴趣，这涉及到复杂的瞬态过程和保护动作的设计。我发现，通过书中提供的分析工具和方法，我能够更清晰地理解直流输电系统中存在的各种风险，以及如何通过技术手段来规避和应对这些风险。这本书的知识密度很高，但我认为每一页都充满了价值，值得反复咀嚼。

评分☆☆☆☆☆

这本书我读了差不多一个月了，总体来说，它的内容深度和广度都让我印象深刻。从最基础的电磁场理论开始，它逐步深入到高压直流输电的核心技术。我特别欣赏它在理论推导过程中的严谨性，每一个公式的出现都伴随着清晰的解释和物理意义的阐述，这对于我这种非电气工程科班出身但又想深入了解这个领域的人来说，简直是福音。书中对不同拓扑结构的高压直流输电系统（例如MMC、LCC等）的介绍，不仅仅是罗列参数，而是深入分析了它们各自的优缺点、适用场景以及背后的控制策略。我花了很多时间去理解MMC的模块化特性，以及它在应对谐波和故障方面的优势，这让我对未来电网的发展有了更清晰的认识。此外，书中对于直流输电系统的稳定性问题也进行了详细的探讨，包括暂态稳定性、稳态稳定性等，并给出了相应的分析方法和设计原则。这部分内容让我意识到，高压直流输电不仅仅是“直流电”的传输，而是一个复杂的系统工程，需要考虑的因素远比想象中要多。尽管有些章节的数学推导比较复杂，但我认为这是为了确保理论的准确性所必需的。总体而言，这本书为我构建了一个扎实的高压直流输电知识体系。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用性是我最看重的一点，而它在这方面做得非常出色。它不仅仅停留在理论层面，更重要的是将理论与实际工程应用紧密结合。书中有很多案例分析，这些案例都是真实的高压直流输电工程项目，从项目的背景、设计理念、设备选型到运行维护，都进行了详尽的阐述。我尤其对书中关于直流输电经济性分析的部分很感兴趣，它详细对比了直流输电和交流输电在不同输电距离和输电容量下的成本效益，这对于理解为什么在高压长距离输电领域直流输电越来越受欢迎至关重要。书中还涉及到了直流输电的接地极问题，以及对环境和通信的影响，这些都是在实际工程中不可忽视的细节。另外，关于直流输电设备的保护技术，比如过电压保护、过电流保护等，书中也给出了详细的设计思路和实现方法，这让我对如何保障电网的安全稳定运行有了更深的认识。我尝试着根据书中的一些方法，去分析一些自己遇到的实际问题，发现书中的理论和方法确实具有很强的指导意义。这本书不仅仅是学术研究的参考，更是工程师的案头必备。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容组织结构清晰，逻辑性很强，让我能够循序渐进地学习高压直流输电的知识。我尤其喜欢书中关于直流输电系统可靠性和可用性分析的部分。它详细阐述了如何对直流输电系统进行可靠性评估，以及如何通过冗余设计和故障诊断来提高系统的可用性。书中还对直流输电系统的运行和维护进行了深入的探讨，这包括了设备的定期巡检、故障排除以及预防性维护等。我发现，在实际工程中，系统的可靠性和可用性是至关重要的，这直接关系到电能供应的稳定性和经济性。书中还对直流输电的经济性进行了详细的分析，这包括了设备投资、运行维护成本以及输电损耗等。我发现，通过对这些经济因素的全面分析，能够为直流输电项目的决策提供有力的支持。这本书让我对高压直流输电的系统性有了更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格清晰流畅，即便是一些复杂的概念，也能被解释得通俗易懂。我特别喜欢书中对高压直流输电历史发展和未来趋势的介绍。它不仅回顾了直流输电技术的发展历程，也展望了未来直流输电技术的发展方向，例如智能直流输电、交直流混合输电等。书中还对高压直流输电在智能电网建设中的作用进行了详细的阐述，这包括了如何利用直流输电技术来提高电网的灵活性、可靠性和经济性。我被书中关于“柔性直流输电”（VSC-HVDC）的讨论所吸引，它展示了这种新技术在控制性能和电网支撑能力方面的巨大优势，这让我对未来电网的发展充满了期待。书中还对高压直流输电的国际标准和规范进行了介绍，这对于从事相关工程技术人员来说具有重要的参考价值。这本书让我看到了高压直流输电技术的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

我一直对清洁能源的输送问题很关注，而这本书正好聚焦于高压直流输电在这个领域的应用。书中详细阐述了高压直流输电在连接可再生能源基地（如风电、光伏）与负荷中心方面的重要作用。它解释了为什么直流输电更适合远距离、大功率地输送这些分散且往往位于偏远地区的能源。书中还探讨了直流输电在电网互联中的作用，特别是在异步交流系统之间的连接，以及如何通过直流输电实现电网的互联互通，提高电网的稳定性和可靠性。我被书中关于“虚拟同步机”概念的讨论所吸引，它展示了如何利用直流输电技术来增强弱交流电网的同步运行能力，这对于提高可再生能源的消纳能力具有革命性的意义。书中还列举了一些实际的国际直流输电项目，例如跨海输电项目，这些项目的设计难度和技术挑战都非常大，读来令人振奋。这本书让我看到了高压直流输电在构建未来绿色能源网络中的巨大潜力。

评分☆☆☆☆☆

读这本书的过程，我感觉自己仿佛置身于一个高压直流输电的实验室，每一个概念都得到了清晰的解释和直观的展示。书中对各种高压直流输电关键设备，如换流阀、变压器、电抗器、电容器等，都进行了详细的介绍，包括它们的原理、结构、性能特点以及在系统中的作用。我特别喜欢书中对于换流阀的讲解，它深入剖析了晶闸管和IGBT等半导体器件在高压直流输电中的应用，以及它们如何实现直流电和交流电之间的能量转换。书中还介绍了阀控技术，比如触发脉冲的生成和控制，这对于理解整个换流过程至关重要。此外，书中关于直流滤波器和交流滤波器的设计原理和计算方法也给我留下了深刻的印象，它们对于抑制谐波、保证电能质量起着至关重要的作用。我甚至尝试着根据书中的公式，对一些简单的滤波器进行初步设计，虽然只是理论上的计算，但这个过程本身就极大地加深了我对滤波器作用的理解。这本书不仅让我知道了“是什么”，更让我明白了“为什么”和“怎么做”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的插图和图表运用非常得当，使得原本枯燥的理论内容变得生动形象。我尤其喜欢书中关于换流阀内部结构的详细图解，这让我能够清晰地看到每一个元器件是如何连接和工作的。书中还提供了大量的实际工程案例图片，例如直流输电的换流站、输电线路等，这让我对高压直流输电的实际建设有了更直观的认识。我发现，通过这些图表，我能够更快速地理解书中的概念，并且更容易将理论与实际联系起来。书中对直流输电系统接地极的设计和敷设方式也进行了详细的图示说明，这让我了解到接地极在直流输电系统中的重要作用。此外，书中还对直流输电系统的环境影响评估进行了图表分析，这有助于我理解如何在保证电能传输的同时，最大限度地减少对环境的影响。

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适合初学者，挺好的，实用

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