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1、一、高压直流输电系统发展概况HVDC技术是从20世纪50年代开始得到应用的。经过半个世纪的发展，HVDC技术的应用取得了很大的进步。据不完全统计，目前包括建设工程在内，世界上已有近百个HVDC工程，遍布5大洲20多个国家。HVDC的发达地区在欧洲和北美，ABB和西门子等公司拥有最先进的HVDC技术，美国是HVDC工程最多的国家。HVDC在我国是从20世纪80年代末开始应用的，起步虽然较晚，但发展很快。目前包括建设工程在内，总输送容量已达18000MW以上，总输送距离超过7000km,该两项指标均
2、已成为世界第一。我国第一个HVDC工程是浙江舟山HVDC工程（为工业试验性工程），葛沪HVDC工程是我国第一个远距离大容量HVDC工程，灵宝（河南省灵宝县）HVDC工程是我国第一个背靠背HVDC工程。我国已经邮多条直流线路投入运行，这些直流输电工程的投运标志着我国的直流输电技术有了显著的提高和发展[1]。我国拥有世界上先进的直流输电技术,如换流站中首次采用GIS全封闭组合电气及户内直流开关场,既有传统的电触发也有大功率光触发可控硅换流阀、光TA及有源滤波器技术,直流线路用720mm2大截面导线及
3、OPGW复合地线光缆。我国直流输电技术应用的日益广泛,必将促进直流设备国产化进程的加快。目前,国家计划通过3个阶段逐步实现直流工程的全面国产化。自舟山直流工程开始到三峡第一条直流工程等4个工程,为国产化的初始阶段;再经过三广、贵广直流建设,为国产化的第二阶段(即从阀元件到换流变、平波电抗器等主要设备基本掌握设计、制造、试验技术);再通过华中-西北背靠背工程等二三个工程,实现全面国产化的第三阶段,其主要标志为直流输电工程设计、设备制造、施工调试和运行管理全面实现独立自主,并建立完善的质保体系[2]
4、。随着三峡工程的兴建和贯彻中央“西电东送”的发展战略，我国将陆续兴建一批超高压、大容量、远距离直流输电工程和交直流并联输电工程。此外，在这些新建工程中还将采用直流输电的新技术。随着我国直流输电技术的日益完善，输电设备价格的下降和可靠性的提高，以及运行管理经验的不断积累，直流输电必将得到更快的发展。标志着我国直流输电将进入一个新的发展时期[1]。二、高压直流输电系统构成组成部分有：三相电源，换流站，输电电缆或者架空线，换流站，交流电网。系统的机构图如下[1]：图2-1高压直流输电系统结构图1-换流
5、器（整流器&逆变器）；2-换流变压器；3-直流电抗器；4-交流滤波器；5-直流滤波器；6-调试设备；7-直流输电线。下面分别阐述各组成部分的作用[1]：1、换流器：如上图所示，在直流线路两端都有进行直流转换的换流站，即在送端将交流电转换为直流电，经直流线路送到受端后再将直流电转换为交流电，将交流电转换为直流电得过程称为整流，而将直流电转换为交流电的过程称为逆变，实现整流和逆变的装置分别称为整流器和逆变器，相应的换流站分别称为整流站和逆变站。2、换流变压器换流变压器为换流器提供适当大小和相位的换相
6、电压，在直流系统发生短路故障时，其阻抗还起限制短路电流、避免换流器损坏的作用。3、平波电抗器1）平抑直流线路中的谐波电流；2)减少逆变器的换相失败；3）防止轻载时的电流不连续；4）在直流线路短路时限制换流器的峰值电流。4、交直流滤波器作用是滤除换流器产生的谐波电流，交流滤波器还兼提供换流所需部分无功的任务。5、通信系统在换流站之间传送运行控制和语音信息，以实现HVDC系统的协调控制。为了利用大地（或海水）为回路来提供HVDC系统运行的灵活性和可靠性，HVDC系统还应有接地极及其引线。一、换流技术
7、1、概述在高压直流输电系统中,只有输电环节是直流电,发电系统和用电系统仍然是交流电。在输电线路的始端,发电系统所发出的交流电经升压变压器升压后,送到整流器中。整流器的主要部件是可控硅变流器和进行交直流变换的整流阀,它的功能是将高压交流电变为高压直流电后送入输电线路。直流电通过高压直流输电线路传输后送到逆变器中,逆变器的结构与整流器相同而作用刚好相反,它把高压直流电转化为高压交流电,再经过降压变压器降压后以交流的形式输送到用电系统中。由于整流和逆变是可以互相转换的,故通过改变换流器的控制状态,既可
8、以把能量从直流系统传递到交流系统中,也可以从交流系统中传递到直流系统中去,这样就更增加了直流输电的用途,由此实现电网之间的互联以及电能的反送。这就是高压直流输电系统的换流过程。直流输电的发展与换流技术密切相关，其中特别是大功率换流器件起着关键的作用。直流输电换流技术包括实现换流的高压大功率换流阀和控制保护装置，以及进行换流的理论方法，而前者往往起决定性作用。例如，用普通晶闸管换流阀进行换流，只能采用6脉动或12脉动电网换相换流器进行自然换流，换流阀无关断电流的能力，换流器在运行中需要大量的无功功
