高压直流输电技术的发展及前景

高压直流输电技术的发展及前景

1引言

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同压直流输电技术的发展及

马涛

(武汉大学电气工程学院湖北武汉430072)

日刖录

摘要:综述了高压直流输电的背景及其优缺点,指出了高压直流输电在我国的发展现状及趋势.介绍了高

压直流输电新技术的发展现状.

关键词:直流输电:高压直流:直流输电新技术

中图分类号:TM8文献标识码:A

电力技术的发展是从直流电开始的.

早期的直流输电是直接从直流电源送往直

流负荷,不需要经过换流.而随着三相交流

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但

是直流输电有着交流输电所不具有的优

点.如远距离大容量输电,不同电力系统联

网等当今.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.能源分布和负荷

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. 利用高压直流输电作异步联网在技术上, 经济上,安全上的优势已经在世界范围内得到证明.因此高压直流输电以其技术上, 经济上,安全上的优势.在远距离大容量和电网互联上对我国电力工业的发展必将起到十分重要的作用我国已经成为世界范围内直流输电应用前景最广阔的国家

2直流输电技术及其优缺点

在直流输电系统中.只有输电环节是

直流.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.整流器将高压交流电变成高压直流电后.送人输电线路直流电经过输电线路进入逆变器中.逆变器将高压直流电变为交流电.再经过换流变压器降压后送人交流系统中

2.1直流输电相对于交流电的优点

(1)输送相同功率时,线路造价低.对

于架空线路.交流输电通常采用3根导线. 收稿El期:2009—09—13

而直流只需1根(单极)或2根(双极)导线.输送相同功率的时候.直流输电所用的线材仅为交流输电的2/3—1/2另外.直

流输电在线路走廊,铁塔高度,占地面积等方面.比交流输电优越.

(2)线路损耗小直流输电只采用1根

或2根导线.所以线路上的有功损耗较小

同时由于直流输电线路上没有感抗和容抗.在线路上也就没有无功损耗另外.由

于直流架空线路具有"空间电荷"效应.其

电晕损耗和无线电干扰均比交流架空线路要小.直流输电没有集肤效应.导线的截面

利用充分

(3)没有系统稳定问题采用直流输电

连接两个交流系统.由于直流线路没有电抗.所以不存在同步稳定运行问题.即直流

输电不受输电距离的限制另外.由于直流输电与系统频率,系统相位差无关.所以直流

线路可以连接两个频率不相同的交流系统(4)能限制系统的短路电流用直流输

电线路连接两个交流系统时.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.有

利于实现交流系统的互联

(5)调节速度快.运行可靠.直流输电

通过晶闸管换流器.能够快速的实现有功

功率和潮流翻转不仅在正常运行时保证

稳定的输出功率.而且在事故情况下.可通

过正常的交流系统一侧由直流线路对另一侧事故系统进行支援.从而提高系统运行

的可靠性

(6)实现交流系统的异步连接频率不

同或相同的交流系统可以通过直流输电或"交流一直流一交流"的"背靠背"换流站实现异步联网运行.既得到联网运行的经济效益. 又避免交流联网在发生事故时的相互影响

2.2直流输电与交流输电相比和缺点

(1)换流站的造价高.换流站设备种类

74科技创业月刊服务科学2009年第10期繁多.其造价比交流变电站要高很多.而且运行维护也比较复杂,对运行人员要求较

高这是限制高压直流输电发展的最主要

原因.

(2)换流装置要消耗大量的无功功率

直流输电换流器要消耗一定的无功功率. 一

般情况下.约为直流输送功率的50%～60%.因此.换流站的交流侧需要安装一定

数量的无功补偿设备.一般由电容性的交

流滤波器提供无功功率

(3)产生谐波影响.换流器运行时在交

流侧和直流侧都将产生谐波电流和电压. 使电容器和发电机过热.换流器控制不稳定.对通信系统产生干扰.一般在交流侧安装滤波器限制谐波影响

(4)换流装置几乎没有过载能力.所以

对直流系统的运行不利

(5)缺乏高压直流开关.由于直流输电

不存在零点.以致灭弧比较困难.现在一般采用外加振荡器来产生过零点.增加了成本(6)直流输电利用大地(海水)为回路

带来的一些技术问题接地极附近地下(或

海水)中的直流电流对技术构件,管道,电

缆等埋设物有腐蚀作用:地中直流电流通

过中性点变压器使变压器直流偏磁.产生

局部过热,震动,噪声;以海水为回路时,对

通信系统和航海磁性罗盘产生干扰

(7)直流输电线路难以引出分支线路.

绝大部分只用于端对端输电

根据以上优缺点.直流输电适用于以

下场合:远距离大功率输电:海底电缆输电:不同频率或同频率非周期运行的交流系统之间的连接;用地下电缆向大城市供电: 交流系统互联或配电网增容时.作为增大短路容量的措施之一:配合新能源的输电. 3直流输电技术的现状及前景

鉴于高压直流输电在技术上和经济上

高压直流输电技术的发展及前景

的特点.目前.世界上很多国家都采用了这种技术目前.在五大洲都分布有高压直流输电工程.且密集于北美和欧洲等经济发达地区.

伴随着我国经济的快速发展.高压直

流输电工程也得到了蓬勃的发展1987年建成的浙江舟山直流输电工程是我国第一条直流输电线路.其额定电压为_+100KV. 额定电流为500A.额定容量为50MW.线

路全长54kin1990年.从湖北葛洲坝到上

海的葛南双极直流输电线路投人商业运行.其额定容量为1200MW.额定电压为±500kv.输送距离l045km它既是我国第

一

条远距离大容量高压直流输电线路.也

是区域电网直流互联工程中国电力从此