直流输电的特点及发展前景
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【摘 要】近年来，在社会经济发展的过程中，人们为了使得电能输送的质量和效益得到进一步的提升，也将许多先进的科学技术应用到了其中，从而促进社会经济的增长。其中高压直流输电技术的应用，不仅有效的改善了电力资源输送的质量，满足了人们日常生活的相关要求，还使得电网系统的运行性能得到了进一步的优化。下面我们就对高压直流输电技术的相关内容进行介绍。
【关键词】高压直流输电；特点；发展
一、高压直流输电的技术特点
1、高压直流输电的功能
高压直流输电是将三相交流电通过换流站整流变成直流电，然后通过直流输电线路送往另一个换流站逆变成三相交流电的输电方式。它基本上由两个换流站和直流输电线组成，两个换流站与两端的交流系统相连接。在一个高压直流输电系统中，电能从三相交流电网的一点导出，在换流站转换成直流，通过架空线或电缆传送到接受点；直流在另一侧换流站转化成交流后，再进入接收方的交流電网。直流输电的额定功率通常大于100兆瓦，许多在1000-3000兆瓦之间。
高压直流输电用于远距离或超远距离输电，因为它相对传统的交流输电更经济。应用高压直流输电系统，电能等级和方向均能得到快速精确的控制，这种性能可提高它所连接的交流电网性能和效率，直流输电系统已经被普遍应用。直流输电线造价低于交流输电线路但换流站造价却比交流变电站高得多。一般认为架空线路超过600-800km，电缆线路超过40-60km直流输电较交流输电经济。随着高电压大容量可控硅及控制保护技术的发展，换流设备造价逐渐降低，直流输电近年来发展较快。
2、高压直流输电技术的主要特点
（1）高压直流输电系统中间无落点，可实现点对点、大功率、长远距离直接进行电力输送。在输送和接受地点都确定的情况下，使用高压直流输电，可以实现交直流并联输电或非同步联网，这样的话使得电网的结构比较松散和清晰，有利于调控。
（2）大量过网潮流在采用高压直流输电时候是可以减少或避免的，通过改变送受两端的运行方式而改变潮流，该系统潮流方向和大小都可以很方便地进行控制。
（3）使用高压直流输电时，因为其电压很高、输送容量大，这样就比较适合大功率、远距离进行输送电。
（4）当交直流并联输电时，通过调制直流的有功功率，可以有效抑制与其并列的交流线路的功率振荡，包括区域性低频振荡，明显提高交流的暂态、动态稳定性能。
（5）当大功率直流输电发生直流系统闭锁时，输电线路的两端其交流系统则会承受较大的功率冲击。
二、高压直流输电优势和缺点
1、高压直流输电的优势
（1）低耗材
传统的三相交流线路需要三根导线，并且线路走廊宽，而直流输电线路只需正、负两极导线，其杆塔的结构简单，线路走廊窄，此外，一条同电压的直流输电线路输送容量约为交流输电线路的2倍，直流输电的线路走廊，其传输效率约为交流线路的2倍甚至更多一点。
（2）远距离、大容量
直流输电并不存在交流输电的功角稳定问题，因此不会由于静态稳定或暂态稳定性能变差而降低输送容量。这是直流输电传输功率的重要特点，也是它的一大优势。直流输电的输送容量由换流阀电流允许值决定，输送容量和距离不受两端的交流系统同步运行的限制，有利于远距离大容量输电。
（3）易互联
对于交流输电系统，并网中的各个系统必须同步运行，否则可能在设备中形成强大的循环电流而损坏设备，或者停电事故。而直流输电两端的交流系统不需要同步运行，可实现不同额定频率或相同额定频率交流系统之间的非同期联络，提高两侧交流系统互为备用以及事故紧急支援的能力，从而提高交流系统的稳定性和供电的经济性。
2、高压直流输电的缺点
（1）换流器在运行时会产生交流谐波和直流谐波，若处理不当将其引入交流系统会给交流电网带来很多问题。为了降低谐波的影响需在交流侧和直流侧加装滤波器组，这样无形中就增加了换流站的占地面积和运行成本。
（2）晶闸管式换流器在直流电传输过程中会吸收大量的无功功率，高达有功功率的60%，这就需要加装无功功率补偿装置来进行控制，从而增加了换流站的成本和控制的复杂性。
三、直流输电技术的应用
直流输电的应用范围取决于我国目前直流输电技术的发展水平和我国能源需求分布。目前我国实际采用的输电方式有交流输电和直流输电两种。目前我国直流输电的发展水平，直流输电还仅只是交流输电的补充。随着直流输电技术的发展，直流输电的应用范围将会变大。目前，直流输电技术的应用场合可分为以下两大类型。
1、采用交流输电在技术上有困难或者是不可能，而且只能采用直流输电的场合，如不同频率电网之间的联网或向不同频率的电网之间送电；因稳定性问题采用交流输电难以实现要求；长距离电缆送电，采用交流电缆因为电容电流太大而无法实现等。
2、在技术上采用两种输电发送等能实现，但采用直流输电技术比交流输电的技术经济性能好。对于这种情况就需要对输电的方案进行比较和论证，最后根据比较的结果选择技术经济性能优越的输电方案。目前我国直流输电的应用主要在远距离的大容量输电、大型电力系统联网、直流电缆送电、交流输电线路的增容改造为轻型直流输电等。
四、直流输电的发展
早在19世纪20年代，人们就已经发明了直流输电机，通过电力资源的远程输送，满足人们生活的相关要求，这也开创了直流输电技术应用的先河。而且随着科学技术的不断发展，直流电力的输送技术也得到了进一步的发展，并且还建立了相应的直流输电工程，从而使得直流电力资源输送的范围更加的广泛。其中可控硅技术的发展，人们也让直流输电技术的性能得到了进一步的优化，这就标志着直流输电技术的进一步的飞跃，为高压直流技术的发展奠定了扎实的基础。
而在我国电力行业发展的过程中，高压直流输电技术应用得比较晚。但是随着我国社会主义市场经济的飞速发展，人们通过相关的工业试验也对高压直流输电技术进行了适当的改进和完善，这就使得我国的高压直流输电技术的应用水平得到进一步的提升，从而满足了当前社会解决发展的相关要求。目前，在我国电力行业发展中，我国的高压直流电源技术也逐渐的赶上了世界水平，而且我们也在传统的高压输电技术上进行了相应的完善和改进，这就使得高压直流输电技术在我国社会经济发展的过程中，有着十分广阔的发展前景。
另外，在当前我国电力行业发展过程中，人们为了满足用户的用电需求，促进我国社会经济的发展，国家电网公司就提出了相关的管理目标和战略对策，来对高压电网系统进行适当的优化，这就使得高压输电技术的应用效果得到了进一步的提升。其中在高压电网系统进行建设的过程中，我国电网公司也开始对其电网设备进行自主的研究设计，这就使得我国的高压电网系统之间的接近了世界水平，实现了电压等级高、输送两大、输电距离远等方面的特点。
结束语
由此可见，在当前我国电网系统建筑和发展的过程中，高压输电技术的应用有着十分重要的意义，这不仅很好的满足了人们日常生活和生产的相关需求，还进一步的促进了我国国民经济的增长。虽然目前我国的高压输电技术在实际应用的过程中，还存在着许多的问题，但是也具有广阔的发展空间，这样有利于我国经济的稳定发展。
（作者单位：国网汾西县供电公司）
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