高压直流输电与特高压交流输电的比较研究

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1、高压直流输电与特高压交流输电的比较研究　　我国电网的特点是能源资源与经济发展地理分布极不均衡，必须发展长距离、大容量电能传输技术，采用新的或更高一级电压等级，实现西南水电东送和华北火电南送。目前国内外的研究集中在高压直流(HVDC)和特高压交流(UHV)输电技术。本文试就这两种技术的应用现状、优缺点进行比较，并预计这两种技术在我国的发展前景。　　1国内外高压直流与特高压交流输电的应用概况　　随着电力电子和计算机技术的迅速发展，直流输电技术日趋完善，在输送能力和送电距离上已可和特高压交流竞争。多端

2、直流输电技术也取得了一些运行经验：意大利到撒丁岛和柯西岛的三端直流输电工程于80年代投运；美国波士顿经加拿大魁北克到詹姆斯湾拉迪生的五段直流输电工程，全长1500km，1992年全线建成投入五端。到1996年底全世界已投运的直流输电工程有56个，输电容量达54.166GW［1］。　　我国的葛洲坝—上海500kV双极联络直流输电工程1989年投运，额定容量为1200MW，输电距离为1080km。天生桥—广州500kV直流输电线路全长980km，额定输送功率1800MW。此外，三峡—华东两回直流输电

3、方案已审定。　　目前国外单个直流输电项目的输电容量正在逐步增加，表1为其中典型代表。　　　　特高压交流输电技术的研究始于60年代后半期，前苏联从80年代开始建设西伯利亚—哈萨克斯坦—乌拉尔1150kV输电工程，输送容量为5000MW，全长2500km，从1985年起已有900km线路按1150kV设计电压运行。1988年日本开始建设福岛和柏崎—东京1000kV400余km线路。意大利也保持了几十km的无载线路作特高压输电研究。美国AEP则在765kV的基础上研究1500kV特高压输电技术。　

4、　但是，80年代中期以后世界经济发展减缓，美国和其他一些国家都推迟或暂时放弃特高压交流输电技术，只有前苏联的1150kV工程投运，日本的特高压输电线路降压至500kV运行。　　2高压直流输电与特高压交流输电的优缺点比较　　从经济方面考虑，直流输电有如下优点：　　(1)线路造价低。对于架空输电线，交流用三根导线，而直流一般用两根采用大地或海水作回路时只要一根，能节省大量的线路建设费用。对于电缆，由于绝缘介质的直流强度远高于交流强度，如通常的油浸纸电缆，直流的允许工作电压约为交流的3倍，直流电缆

5、的投资少得多。　　(2)年电能损失小。直流架空输电线只用两根，导线电阻损耗比交流输电小；没有感抗和容抗的无功损耗；没有集肤效应，导线的截面利用充分。另外，直流架空线路的“空间电荷效应”使其电晕损耗和无线电干扰都比交流线路小。　　所以，直流架空输电线路在线路建设初投资和年运行费用上均较交流经济。　　直流输电在技术方面有如下优点：　　(1)不存在系统稳定问题，可实现电网的非同期互联，而交流电力系统中所有的同步发电机都保持同步运行。两端交流输电系统的等值电路见图1。输送功率为：P=(E1E2/X

6、Σ)sinδ，式中：E1、E2分别为受送端交流系统的等值电势；XΣ为线路、发电机、变压器的等值电抗；δ为两电势的相角差。　　　　由此可见，在一定输电电压下，交流输电容许输送功率和距离受到网络结构和参数的限制，还须采取提高稳定性的措施，增加了费用。而用直流输电系统连接两个交流系统，由于直流线路没有电抗，不存在上述稳定问题。因此，直流输电的输送容量和距离不受同步运行稳定性的限制，还可连接两个不同频率的系统，实现非同期联网，提高系统的稳定性。　　(2)限制短路电流。如用交流输电线连接两个交流系统，短路容

7、量增大，甚至需要更换　　　　断路器或增设限流装置。然而用直流输电线路连接两个交流系统，直流系统的“定电流控制”将快速把短路电流限制在额定功率附近，短路容量不因互联而增大。　　　　(3)调节快速，运行可靠。直流输电通过可控硅换流器能快速调整有功功率，实现“潮流翻转”(功率流动方向的改变)，在正常时能保证稳定输出，在事故情况下，可实现健全系统对故障系统的紧急支援，也能实现振荡阻尼和次同步振荡的抑制。在交直流线路并列运行时，如果交流线路发生短路，可短暂增大直流输送功率以减少发电机转子加速，提高系统的可

8、靠性。