高压直流输电及其应用前景

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1、高压直流输电及其应用前景　　(神华亿利能源有限责任公司电厂，内蒙古达拉特旗014300) 　　摘要：文章叙述了高压直流输电技术的特点及我国电网的发展形势，介绍了高压直流输电的应用现状，同时预测了高压直流输电在我国的发展前景，指出了高压直流输电在我国电网发展中的 重要作用。 关键词：高压直流输电；应用；发展前景 　　中图分类号：TM721.1文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)05—0067—02 　　自1882年开创用直流输电输送电能的历史以来，随着电力电子技术的突飞猛进，

2、高压直流输电技术也得到飞速发展。由于高压直流输电在长距离输电、电网互联等方面具有独特的优点，当今，作为高压交流输电技术的有力补充，高压直流输电技术已在全世界得到越来越多的应用。 　　由于我国地域辽阔，能源分布及负荷发展很不平衡，水利资源主要集中在西南数省，煤炭资源主要集中在山西、陕西和内蒙古西部，而负荷主要集中在东部沿海地区，因此远距离大容量输电势在必行。另一方面，电网互联是电力工业发展的必然趋势，我国各大区和独立省网的互联已进入实施阶段，利用高压直流输电作异步联网在技术上、经济上和安全性等方面的

3、优势已在世界范围内得到证明。因此高压直流输电技术必将以其技术上和经济上的独特优势，在远距离大容量输电和全国联网两个方面对我国电力工业的发展起到十分重要的作用。我国已成为世界范围内直流输电应用前景最为广阔的国家。 1直流输电系统简介 　　在直流输电系统中，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，发电系统的交流电经换流变压器升压后，送到整流器中去。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

4、输电线路送到逆变器中。逆变器的结构与整流器相同而作用刚好相反，它把高压直流电变为高压交流电。再经过换流变压器降压，交流系统的电能就输送到了交流系统中。在直流输电系统中，通过改变换流器的控制状态，也可以把交流系统中的电能送到直流系统中去，即整流器和逆变器是可以互相转换的。 2高压直流输电的特点 　　相对于交流输电，高压直流输电在经济方面有如下优点： 　　①线路造价低。对于架空输电线，交流用3根导线，而直流一般用2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

5、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，直流电缆的投资少得多。 　　②年电能损失小。直流架空输电线只用2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。 　　相对于交流输电，高压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

6、中所有的同步发电机都保持同步运行。在一定的输电电压下，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2个交流系统，短路容量增大，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

7、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，提高系统的可靠性。 　　④没有电容充电电流。直流线路稳态时无电容电流，沿线电压分布平稳，无空、轻载时交流长线受端及中部发生电压异常升

8、高的现象，也不需要并联电抗补偿。 　　⑤节省线路走廊。按同电压500KV考虑，一条直流输电线路的走廊约40m,一条交流线路的走廊约50m，而前者输送容量约为后者的2倍，既直流传输效率约为交流的2倍。 　　特高压输电的主要缺点是系统的稳定性和可靠性问题不易解决。自1965～1984年世界上共发生了6次交流大电网瓦解事故，其中4次发生在美国，2次在欧洲。这些严重的大电网瓦解事故说明采用交流互联的大电网存在着安全稳定、事故连锁反应及大面积停电等难以解决的问题。特别是在特高压线路出现初期，