高壓直流輸電分析高壓直流輸電具有明顯的優(yōu)勢。直流輸電是電力系統(tǒng)中近年來迅速發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)。將其與交流輸電相互配合，構(gòu)成了現(xiàn)代電力傳輸系統(tǒng)，并隨著電力系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)需求的不斷增長和提高，直流輸電受到廣泛的注意并得到不斷的發(fā)展。與直流輸電相關(guān)的技術(shù)，如電力電子、微電子、計算機(jī)控制、絕緣新材料、光纖、超導(dǎo)、仿真以及電力系統(tǒng)運(yùn)行、控制和規(guī)劃等的發(fā)展為直流輸電開辟了廣闊的應(yīng)用前景。國家電網(wǎng)公司表示，根據(jù)有關(guān)部門對2010年－2020年用電量預(yù)測和電源規(guī)劃，以及對國家電網(wǎng)基本功能的要求，到2015年，我國可能形成覆蓋華北、華中、華東地區(qū)的特高壓交流同步電網(wǎng)，含蒙西、陜北、晉東南、淮南、徐州煤電基地及西南水電基地電力外送的特高壓骨干電網(wǎng)（由1000kv級交流電網(wǎng)和800kv級直流系統(tǒng)構(gòu)成）。據(jù)了解，目前世界上只有日本和俄羅斯兩國擁有1000千伏特高壓交流電網(wǎng)，且都是短距離輸電。正負(fù)800千伏直流輸電技術(shù)國際上尚無運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備有待進(jìn)一步研究開發(fā)。南方電網(wǎng)采用特高壓輸電技術(shù)，可以有效緩解長距離“西電東送”輸電走廊資源緊張局面，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平，輸電能力也將明顯提高。高壓直流輸電的發(fā)展歷史，包括國外的發(fā)展概況以及我國高壓直流輸電的發(fā)展情況直流輸電的基本原理直流輸電系統(tǒng)的分類：單極線路方式；雙極線路方式直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)交流輸電與直流輸電比較的等價距離直流輸電的發(fā)展前景1.1高壓直流輸電概況一、直流輸電的發(fā)展二、我國直流輸電概況三、直流輸電技術(shù)的主要用途（類型）一.直流輸電的發(fā)展早期階段（1930以前）直流輸電→交流研究階段（1930～1950）：（因交流輸電的缺點(diǎn)）研制了可控汞弧閥換流器，重新興起階段（1954～1970）但受換流閥（容量和電壓）的限制迅速發(fā)展時期（1970～）：條件：可控硅換流器、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)二十世紀(jì)90年代后，輕型直流輸電（HVDCLight），采用脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)，應(yīng)用絕緣柵雙極晶體管（IGBT）組成的電壓源換流器進(jìn)行換流。主要應(yīng)用于向孤立的遠(yuǎn)方小負(fù)荷區(qū)供電、小型水電站或風(fēng)力發(fā)電站與主干電網(wǎng)的連接、小型背靠背換流站以及輸送功率較小的配電網(wǎng)絡(luò)。二.我國直流輸電現(xiàn)況到2004年我國已投入的有：葛洲壩－南橋1989年投入500kV雙極1200MW1080km天生橋－廣州1998年500kV12脈波雙極雙橋1800Mw980km三峽－常州三峽－廣東貴州－廣東靈寶背靠背直流輸電舟山嵊泗2006年12月19日開工，云南楚雄—廣東±800kV，500萬kW，1438km，2009年單極投產(chǎn)，2010年雙極投產(chǎn)2007年5月21日，四川—上?！?00kV特高壓直流輸電示范工程在上海奠基。向家壩—四川—（途徑重慶、湖南、湖北、安徽、浙江）上海奉賢，1600萬kw，2000km，投資180億，計劃于2011年建成。三.直流輸電技術(shù)的主要用途1、遠(yuǎn)距離大容量直流架空線路工程直流輸電在遠(yuǎn)距離大容量輸電方面比交流輸電有明顯的優(yōu)勢。目前在已運(yùn)行和正在建設(shè)的直流工程中，此類工程約占1/3，并且在今后它也具有較好的發(fā)展前景。此類工程大多是解決大型水電站或火電廠（煤炭基地的坑口電站）向遠(yuǎn)方負(fù)荷中心送電問題。比如巴西的伊泰普為兩回±600kV，約800km長，容量6300MW加拿大的納爾遜河兩回±500kV，約940km4000MW三峽——華東三回±500kV，約900～1100km7200MW三峽——廣東一回±500kV960km3000MW2、背靠背直流聯(lián)網(wǎng)工程3、跨海峽直流海底電纜工程英法海峽±270kV72km2000MW波羅底海（瑞典－德國）單極450kV海底250km，架空12km600MW日本紀(jì)伊±500kV海底51km，架空51km2800MW巴坤（馬來西亞）三回±500kV，海底670km，架空660km2130MW舟山嵊泗4、向大城市送電的直流地下電纜工程5、向孤立負(fù)荷點(diǎn)送電或從孤立電站向電網(wǎng)送電的直流工程6、與交流輸電并聯(lián)的直流輸電工程一.直流輸電的基本概念1.2直流輸電系統(tǒng)的構(gòu)成直流輸電是將發(fā)電廠發(fā)出的交流電經(jīng)過升壓變壓器后，又換流設(shè)備（整流器）整成直流，通過直流線路送到受端，再經(jīng)換流設(shè)備（逆變器）換成交流供給交流系統(tǒng)。按它與交流系統(tǒng)連接的節(jié)點(diǎn)數(shù)可分為兩端多端~~換流變壓器1換流變壓器2Vd1Vd2整流器逆變器＋＋－－IdId交流電力系統(tǒng)I交流電力系統(tǒng)Ⅱ換流站1（整流站）換流站2（逆變站）直流線路

工作原理：有交流電力系統(tǒng)I送出交流功率給整流站的交流木锨，經(jīng)換流變壓器1，送到整流器，把交流功率轉(zhuǎn)換成直流功率，然后由直流線路把直流功率輸送給逆變站內(nèi)的逆變器，逆變器姜直流功率變換成交流功率，再經(jīng)換流變壓器2送入受端的交流電力系統(tǒng)Ⅱ。直流輸電系統(tǒng)的構(gòu)成直流輸電系統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)接線示意圖eabeacecbeabecbecaebaebcP1P2P6P5P4P3二、兩端直流輸電系統(tǒng)指具有一個整流站和一個逆變站的輸電系統(tǒng)構(gòu)成單極雙極無直流輸電線路（也叫兩側(cè)換流器背靠背地裝設(shè)在一起1、單極系統(tǒng)的構(gòu)成方式換流站出線端對地電位為正的稱為正極，與之相連的導(dǎo)線稱為正極導(dǎo)線，對地電位為負(fù)的稱為負(fù)極。一般采用正極接地，采用一根負(fù)極性的導(dǎo)線，而由大地或水提供回路。單極系統(tǒng)以負(fù)極運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)：線路受雷擊的幾率及電暈引起的無線干擾比正極運(yùn)行時小。優(yōu)點(diǎn)：線路投資較省，且是建立雙極系統(tǒng)的第一步~~換流變壓器1換流變壓器2Vd1Vd2整流器逆變器＋＋－－IdId大地（海水）回流方式（一線一地制）/導(dǎo)線回流方式（兩線制）2、雙極系統(tǒng)的構(gòu)成方式有兩根導(dǎo)線，一正一負(fù)，每端有兩個為額定電壓的換流器串聯(lián)在直流側(cè)，兩個換流器間的連接點(diǎn)接地。正常時兩極電流相等，無接地電流，兩極可獨(dú)立運(yùn)行。若因一條線路故障而導(dǎo)致一極隔離，另一極可通過大地運(yùn)行，能承擔(dān)一半的額定負(fù)荷，或利用換流器及線路的過載能力，承擔(dān)更多的負(fù)荷。~~＋＋I(xiàn)dIdeabeacecbeabecbecaebaebceabeaceaceabecbecaebaebc1.3HVDC運(yùn)行特性及其與交流輸電的比較因素（1）可靠性（2）技術(shù)性能（3）經(jīng)濟(jì)性一、技術(shù)性能（一）HVDC運(yùn)行特性1、功率傳輸性（1）對于交流：在一定輸電電壓下，交流輸電線路容許輸送功率受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)的限制。L越長，x∑越大，輸送的功率越??；而遠(yuǎn)距離需輸送大功率。首先采用:強(qiáng)行勵磁，送端切除一部分發(fā)電機(jī)，快速切除故障，自動重合閘（投資相對較少）其次：串連電容補(bǔ)償（減小x∑，但易引起振蕩）增設(shè)開關(guān)站電氣制動或增加線路回路數(shù)提高輸電電壓（增加絕緣投資）解決辦法：（2）對于直流直流輸電無相位和功角，不存在穩(wěn)定問題，只要電壓降和網(wǎng)損符合要求即可。結(jié)論：直流不存在兩端交流系統(tǒng)之間同步運(yùn)行穩(wěn)定性問題，可提高交流系統(tǒng)的穩(wěn)定性2.線路故障時的自防護(hù)能力交流：如單相接地（頻率最高），其消除過程約為0.4～0.8s，加重合閘時間，約為0.6～1s恢復(fù)，如為永久性，則三相跳閘。直流：如單相接地（頻率最高），換流器晶閘管立即閉鎖，電壓降為0，從而Id降為0，不存在不過0，因此恢復(fù)時間約為0.2～0.35s，如為永久性故障，可延長留待去游離時間和降壓方式，進(jìn)行2～3次啟動結(jié)論：直流響應(yīng)快，恢復(fù)時間短，不受穩(wěn)定制約，可多次啟動和降壓運(yùn)行。3、過負(fù)荷能力交流具有較高的持續(xù)運(yùn)行能力。直流受換流站發(fā)熱限制結(jié)論：交流更靈活直流要有更大的過負(fù)荷能力，在選換流器時需考慮，但這降增加投資，利用率低。4、潮流和功率控制：交流輸電取決于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、發(fā)電機(jī)與負(fù)荷的運(yùn)行方式，值班人員需要進(jìn)行調(diào)度，主要是改變輸入到發(fā)電機(jī)的軸功率從而改變功角，但轉(zhuǎn)子的機(jī)械慣性，速度慢，又難于控制。直流輸電線路的電流和功率調(diào)節(jié)受控制系統(tǒng)的電子裝置改變可控硅的觸發(fā)角相位而實(shí)現(xiàn)，響應(yīng)快，可全部自動控制5、短路容量兩個系統(tǒng)以交流互聯(lián)時，將增加兩側(cè)系統(tǒng)的短路容量，有時會造成部分原有斷路器不能滿足遮斷容量要求而需要更換設(shè)備。直流互聯(lián)時，不論在哪里發(fā)生故障，在直流線路上增加的電流都是不大的，因此不增加交流系統(tǒng)斷路器容量6、調(diào)度管理通過直流線路互聯(lián)的兩端交流系統(tǒng)可以有各自的頻率，輸送功率也可以保持恒定（恒功率、恒電流等）。對送端而言，整流站相當(dāng)于交流系統(tǒng)的一個負(fù)荷，對受端而言，逆變站則相當(dāng)于交流系統(tǒng)的一個電源，互相之間的干擾和影響小，運(yùn)行管理簡單方便。7、線路走廊按同電壓500kv考慮，1條500kv直流輸電線路的走廊約40m，1條500kv交流輸電線路的走廊約50m，但是1條同電壓的直流輸電線路輸送容量約為交流線路的2倍，輸送效率約為交流線路的2倍甚至更多。（二）限制直流輸電的因素1、直流斷路器的費(fèi)用高2、不能用變壓器改變電壓等級3、換流設(shè)備費(fèi)用高4、產(chǎn)生諧波，需交流和直流濾波5、控制復(fù)雜二、可靠性強(qiáng)迫停運(yùn)率：直流線路強(qiáng)迫停運(yùn)率低，但兩端變電站（換流站）高電能不可用率：直流線路電能不可用率低，但兩端變電站（換流站）高總的來說從可靠性和可用率兩個指標(biāo)來看，兩種方式相當(dāng)，都是可行的。三、經(jīng)濟(jì)性和等價距離1、直流與交流架空線路的投資三相交流線路一般需3根導(dǎo)線；直流輸電一般采用雙極中性點(diǎn)接地，線路需2根假設(shè)導(dǎo)線截面積相等，電流密度相等，絕緣水平相同進(jìn)行分析結(jié)論：同樣截面積和絕緣水平下，2根直流線路的Pd和3根交流線路所傳送的Pa幾乎相等；相同距離，有色金屬、絕緣子、金具等節(jié)約三分之一；減少走廊寬度，節(jié)約土地。線路投資約為交流的60％～70％2、電纜線路投資比較電纜絕緣在直流電壓和交流電壓作用下的電位