高压直流输电

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1、第1章导论1.1高压直流输电概况1.1.1交流输电还是直流输电？关于电能的输送方式，是采用直流输电还是交流输电，在历史上曾引起过很大的争论。美国发明家爱迪生、英国物理学家开尔文都极力主张采用直流输电，而美国发明家威斯汀豪斯和英国物理学家费朗蒂则主张采用交流输电。在早期，工程师们主要致力于研究直流电，发电站的供电范围也很有限，而且主要用于照明，还未用作工业动力。例如，1882年爱迪生电气照明公司（创建于1878年）在伦敦建立了第一座发电站，安装了三台110伏“巨汉”号直流发电机，这是爱迪生于1880年研制的，这种发电机

2、可以为1500个16瓦的白炽灯供电。这一阶段发电、输电和用电均为直流电。如1882年在德国建成的57km向慕尼黑国际展览会送电的直流输电线路（2kV，1.5kW）；1889年在法国用直流发电机串联而得到高电压，从毛梯埃斯（Moutiers）到里昂（Lyon）的230km直流输电线路（125kV，20MW）等，均为此种类型。　　但是随着科学技术和工业生产发展的需要，电力技术在通信、运输、动力等方面逐渐得到广泛应用，社会对电力的需求也急剧增大。由于用户的电压不能太高，因此要输送一定的功率，就要加大电流（P＝IU）。而电流

3、愈大，输电线路发热就愈厉害，损失的功率就愈多；而且电流大，损失在输电导线上的电压也大，使用户得到的电压降低，离发电站愈远的用户，得到的电压也就愈低。直流输电的弊端，限制了电力的应用，促使人们探讨用交流输电的问题。爱迪生虽然是一个伟大的发明家，但是他没有受过正规教育，缺乏理论知识，难以解决交流电涉及到的数学运算，阻碍了他对交流电的理解，所以在交、直流输电的争论中，成了保守势力的代表。爱迪生认为交流电危险，不如直流电安全。他还打比方说，沿街道敷设交流电缆，简直等于埋下地雷。并且邀请人们和新闻记者，观看用高压交流电击死野狗

4、、野猫的实验。那时纽约州法院通过了一项法令，用电刑来执行死刑。行刑用的电椅就是通以高压交流电，这正好帮了爱迪生的大忙。在他的反对下，交流电遇到了很大的阻碍。但是为了减少输电线路中电能的损失，只能提高电压。在发电站将电压升高，到用户地区再把电压降下来，这样就能在低损耗的情况下，达到远距离送电的目的。而要改变电压，只有采用交流输电才行。1888年，由费朗蒂设计的伦敦泰晤士河畔的大型交流电站开始输电。他用钢皮铜心电缆将1万伏的交流电送往相距10公里外的市区变电站，在这里降为2500伏，再分送到各街区的二级变压器，降为100

5、伏供用户照明。以后，俄国的多利沃──多布罗沃斯基又于1889年最先制出了功率为100瓦的三相交流发电机，并被德国、美国推广应用。事实成功地证实了高压交流输电的优越性。并在全世界范围内迅速推广。随着三相交流发电机，感应电动机和变压器的迅速发展，发电和用电领域很快被交流电所取代。同时变压器又可方便地改变交流电压，从而使交流输电和交流电网得到迅速的发展，并很快占据了统治地位。随着科学的发展，为了解决交流输电存在的问题，寻求更合理的输电方式。由于直流输电具有远距离海底电缆或地下电缆输电，不同频率电网之间的联网或送电等优点，人

6、们现在又开始采用直流超高压输电。但这并不是简单地恢复到爱迪生时代的那种直流输电。发电站发出的电和用户用的电仍然是交流电，只是在远距离输电中，采用换流设备，把交流高压变成直流高压。这样做可以把交流输电用的3条电线减为2条，大大地节约了输电导线。如莫桑比克的卡布拉巴萨水电站至阿扎尼亚的线路架空直流输电线路，长1414公里，输电电压为50万伏，可输电220万千瓦。1954年HVDC输电首次商业性成功地应用于瑞典大陆与哥特兰岛之间的输电线路，这套系统采用汞弧阀，通过90km的水下电缆供给20MW的功率。从此高压直流输电得到了

7、稳步发展。随着晶闸管阀的出现，高压直流输电更加具有吸引力。第一个采用晶闸管阀HVDC系统是于1972年建立的依尔河系统，它是连接加拿大新不伦威克省和魁北克省的一个320MW背靠背直流输电系统。晶闸管阀已成为直流换流站的标准设备。换流设备的新发展，使其体积减小、成本降低，而可靠性得到了提高。这些发展使高压直流输电得以更广泛地应用，电力电子技术和计算机技术的迅速发展使直流输电技术日趋完善，多端直流输电技术也已取得运行经验。1.1.2我国直流输电现状（1）早在50年代初，中国就已关注直流输电，当时政府派人去学习苏联的高压汞

8、弧阀设计制造。1978年上海投运一条31kV、150A、送电电缆长9km的直流输电试验线，累计运行2300h。（2）舟山直流输电工程于20世纪70年代后期开始进行调查研究与可行性分析。1980年底由中国国家计委和国家科委正式批准建设。1981年国家科委与浙江省电力工业局、西安电力机械制造公司（简称西电公司）签订了科研总合同。1982年签订了新产