特高压直流输电发展分析

特高压直流输电发展分析

摘要：特高压直流输电（UHVDC）是指±800kV（±750kV）及以上电压等级的直

流输电及相关技术。特高压直流输电的主要特点是输送容量大、输电距离远，电

压高，可用于电力系统非同步联网。纵观当前，直流输电技术发展得越来越成熟，并在电力传输中占着举足轻重的地位，由于目前计算机技术应用在了特高压直流

输电中，使得特高压直流输电在调控方面有着更大的发展。本文通过分析我国特

高压直流输电的发展现状，对特高压直流电在今后的发展进行了展望。

关键词：特高压；直流输电；电网；电力传输

1引言

随着科技水平的不断发展，输变电技术也不断发生着变革，以此来满足经济

建设与社会发展中电力使用需求。总的来说，对特高压输电技术现状和发展趋势

进行研究，有利于促进电力系统的稳定发展。

2特高压直流输电系统结构分析及其优势分析

特高压直流输电系统主要包括整流站、逆变站和直流线路3个部分。换流站

中包括换流变压器、换流器、平波电抗器、交流滤波器及交流无功补偿装置、交/直流滤波器、控制与保护装置等主要设备或设施。常规的高压直流系统单极一般

只有一个12脉动换流器，而在特高压直流输电系统中，每极是两组12脉动换流

器串联，从而使得输出电压提高1倍，但同时也使得晶闸管和换流变压器的数量

大大增加，运行方式更复杂，对控制和保护的要求也更高。与交流输电相比，直

流输电其独特经济优势表现在以下几个方面：（1）线路造价低.对于架空输电线，交流系统需要3根导线，而直流一般用两根，当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

的投资少得多，因此直流架空输电线路在线路建设初投资上较交流系统更经济。（2）年电能损失小。一方面，所有直流输电线路只用两根，与交流输电相比导

线电阻损耗小，没有容抗和感抗的无功损耗，也没有集肤效应，直流输电导线的

截面能够得到利用充分。另一方面，直流架空线路存在空间电荷效应使其无线电

干扰和电晕损耗都比交流线路小，因此在年运行费用上直流架空输电线路较交流

系统经济。

3特高压直流输电发展现状

自19世纪采用直流输电技术输送电能以来，经过20世纪50到60年代的汞

弧阀时期，在远距离大容量、不同频率联网和海底电缆输电方面直流输电发挥了

其独特的贡献；经过20世纪70到80年代的晶闸管时期，使直流输电技术得到

了更大发展，在促进大电网互联方面展现了巨大的前景；20世纪90年代，在大

功率可关断器件得到迅猛发展前提下，促进了新型直流输电的快速发展，使直流

输电扩展到了配电网和新能源开发等更为广阔的领域。高压、超高压和特高压交

流输电的主要缺点是系统的稳定性和可靠性问题不易解决。1965-1984年世界上

共发生6次交流大电网瓦解问题，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联网存在着安全稳定、事故连锁反应及大面积停

电等难以解决的问题，另外特高压交流输电对环埃也影响较大。我国地域辽阔，

能源丰富，但是能源的分布与负荷发展很不平衡，表现在水利资源主要集中在西

南地区，煤炭资源主要集中在陕西、山西和内蒙等地区，而负荷主要集中在东部

沿海地区，因此远距离大容量输电发展势在必行。且电网互联是电力发展的必然

趋势，直流输电在我国得到高速发展成为必然，我国己成为世界上直流输电应用

前景最为广阔的国家之一。我国从20世纪50年代起就开始研究直流输电技术，1987年自行研制、建设的浙江舟山直流输电实验工程开始投入运行。我国的直流

输电从无到有，经历了一个快速发展阶段，目前己运行的有三峡一常州、葛洲坝

一南桥、三峡一广东、天生桥一广州、贵州一广一东等多条士500kV直流输电工程。2010年，我国自主研发、设计和建设的世界上电压等级最高、输送容量最大、输电距离最远、技术最先进的具有自主知识产权的向家坝一上海士800kV的特高

压直流输电工程已投入运行。

4特高压直流输电所未来的发展

4.1优化过电压和绝缘技术

如今，特高压直流输电工程在发展过程中也存在明显的不足，比如换流站的

投资成本比较高，一旦出现故障，将会造成非常严重的损失。且由于我国的大气

压环境比较差，在对线路进行绝缘保护过程中带来了很大的困难。时间一长，线

路上很容易积淀尘埃，对线路的绝缘效果也会造成影响。此外，线路的绝缘层的

成本也比较高，所以，一旦出现问题，将会造成很大的经济损失。我国西北部在

水电、风电方面占有非常丰富的资源优势，但这些地区常年存在沙尘暴、暴雪等

恶劣气候，所以，每年对线路造成了很大的损害。因此，要想保障特高压直流输

电的安全、稳定，则必须对过电压以及绝缘层给予高度重视；否则，就会对电力

在往华东、华北等地的运输造成非常大的影响。

4.2处理电磁环境问题

在特高压直流输电运行过程中，由于线路会产生电磁环境，所以，电路下方

经常会出现电场效应、无线电干扰以及噪声等现象。线路下方产生电场效应的原

因主要是特高压直流电在运输的过程中，由于其自身的电压过高，所以，电线的

周边会产生离子流场，进而使得电线周边存在场强，当人靠近时产生的电压场会

对人体造成危害。而我们日常生活中所遇到的无线电干扰现象也主要是因为特高

压直流电在电流传输过程中，线路会产生相应的无线电，进而对周围无线电通信

设备造成干扰。比如，可能会出现突然之间出现手机无法通话、网络断开等。但

在一般情况下，居民密集的地方不会受到无线电的影响；但对于居住比较分散的

区域而言，就有可能会造成影响。为了降低无线电对居民区带来的干扰，一般的

做法是增加导线半径。

4.3具体的发展

4.3.1特高压紧奏型输电技术

截止到目前，我国在高压紧奏型线路建设上已经超过了数千公里，电压范围

主要在220-500kV之间，经过多年的运行之后，呈现出了良好的经济效益。我国

对该方面技术研究十分深入，并在国际上首次开展了特高压单回紧奏型杆塔空气

间隙与相间空气间隙的放电特性实验研究，并对电路中的电磁环境、过电压等进

行了全面研究，确定了电磁运行环境的满足标准以及导线结构布置方式，同时还

制定出了很多带电作业技术参数。但与常规线路和超高压紧凑线路的对比下，特

高压紧凑线路存在明显的电容量增加问题，长此以往，将会引发一系列安全问题，同时也增加了导线的舞动控制难度。因此，在后续研究过程中，需要针对上述问

题对特高压紧凑型线路进行进一步研究。

4.3.2特高压扩径导线技术

在特高压交流输电线路中，电晕损失主要来源于导线表面的场强过大和天气