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超高压直流输电技术研究
庞娥 （中国南方电网有限责任公司超高压输电公司，广东广州５１ ０６２０）
【摘要ｌ随着科学技术的进步，电力系统部分的配合和支持，使得输变设备不断依附于超高压、特高压输电技术，因此，应研究符合我国发展的 具有自主研发权的新技术。但是随着电力系统结构不断变的复杂，很容易出现限制短路电流、稳定运行以及调频调压问题，为了有效的提高输送功率 增加电力系统的稳定性，需要不断研究新技术。高压直流输电是主要的发电厂发电方式，其中换流站是最主要的技术。本文主要分析了超高压技术的 无功补偿和谐波以及构成，分析直流输电技术，促进整个系统的发展和进步。 【关键词】超高压直流输电单机系统
高压直流输电实际上是利用升压变压器将发电厂输出的交流 电升压之后适当的把系统电流变为直流电，通过直流输电线路把电 能送到需要用的地方，利用逆变阀变换为交流电，送到电网中。在直 流输电技术中最主要的就是换流站设备，这种方式可以很好的实现 输电工程交流和直流进行一定的转换，换流站最主要的设备就是换 流阀。经过多年的发展，逐渐从贡弧阀到光控晶闸管、大功率相控 等，容量也在不断增加，需要不断提高技术水平，因此，研究超高压 直流输电技术变的十分重要。 １超高压直流输电系统的构成 ｌ ● ３ １ ３
图一双极一端接地 ・ ３ ３
图二双极两端接地
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图三双极金属中线 现阶段，世界上使用的大部分都是两端超高压直流输电系统， 可以分为三种类型，包括双极系统、单级系统以及背靠背直流系统。 １．１单级系统 ＋ 单级系统可以适当的使用负极陛或者正极陛。正极性是说换流 站出现位置与对地电位之间形成的极性为正，负极性就是为负的时 候。一般情况下，使用负极性来设置单级直流架空线路，相比较于负 极性导线来说，正极性导线具有更大的噪音和电磁干扰，而且一般 来说雷电大都是负极性，因此，正导线很容易出现雷电闪落的问题。 单级系统还包括单级金属回线以及单级大地回线两种方式，此外， 当把双极系统当做单级使用的时候，可以形成双导线并联接地的运 行形式。主要是使用已经存在的线路来适当降低损耗的单级接地的 方式【”。 ‘ 单级大地回线主要是使用大地和一根导线形成相应的直流单 级回路，换流站需要两侧都进行接地。大地相当于一根导线，可以当 做运行过程中的电流。这种形式具有简单的结构。合理使用具有良 好导性的大地，因为相对少的使用了导线，具有一定的降低成本作 用，但是没有很好的灵活性和可靠性，并且严格要求接地极，导致成 本增加。比较适合使用在高压海底电缆中，对于节省投资具有重要 意义。 单级金属回线的形式主要就是通过两根导线形成的单级回路， 可以利用地绝缘金属返回线来适当的取代单级回路的地回线。为了 有效的提高固定直流一侧的安全运行以及对地电压。需要适当的进 行接地，但是不接地一侧运行过程中的最高直流电流实际上就是金 属返回线的压降。相比较单级大地方式，具有相对比较高的运行和 线路投资费用，增加了使用成本。一般情况下，不会把输电距离不是 很长或者大地回线应用到输电系统中【２】。 一 １．２双级系统 双极系统是直流输电过程中比较常用的形式，可以分为三种类 型，主要包括双极一端接地、如图一，双极两端接地、如图二，以及双 极金属中线、如图三等。三种方式如图１２３所示。 １．３背靠背直流系统 这种系统实际上是输电线路长度为零的一种两端直流输电系 统。一般情况下，比较适合使用在具有相同频率不同步交流系统或 者不同频率的系统形成的送电线路或者电网中嗍。 ２超高压直流输电系统的无功补偿和谐波抑制 谐波不但会影响质量，还会干扰保护装置、电力设备、通信系统 等，所以合理配置分析滤波装置具有十分重要的意义和作用。现阶 段，最主要使用的就是晶闸管的方式，在使用中不会出现比较大的 谐波干扰。依据无功功率的特性在换流站中选择合适的补偿装置和 控制方式，可以有效的保障系统安全、稳定的运行。 一 ２．１调谐滤波器以及交流侧阻尼滤波器 传统的阻尼滤波器运用到ＨＶＤＣ输电系统的时候，不管是多调 型还是单调型，应用到低奇次和低偶次的时候，会在一定程度上消 耗大量的有功功率，为了能够尽可能的降低阻尼滤波器的损耗问 题，适当的使用新型的双调谐波设备，在双调谐波装置中，利用一定 的参数来合理的选择并联的阻尼电阻电路在基波频率影响下出现 ２０１５年９月上第１ ７期总第２２１期ｌ１５ ６＠ ６
特高压直流输电
特高压直流输电的技术
随着国民经济的持续、高速增长，电力需求日益旺盛，电力工业的发展速度加快。2004年新增发电装机容量50 5GW，全国发电总装机容量达到440GW；2005年新增发电装机容量约70GW，全国发电总装机容量突破500GW；预计到2010年、2020年，全国发电总装机容量将分别达到700GW和1200GW。
新增电力装机有很大数量在西部大水电基地和北部的火电基地。这些集中的大电站群装机容量大，距离负荷中心远。如金沙江的溪洛渡、向家坝水电厂，总装机容量达到18.6GW，计划送电到距电厂1000～2000km的华中、华东地区；云南的水电有约20GW容量要送到1500km外的广东；筹划中的陕西、山西、宁夏、内蒙古的大火电基地将送电到华北、华中和华东的负荷中心，距离近的约1000km，远的超过2000km。
在这种背景下，要求输电工程具有更高的输电能力和输电效率，实现安全可靠、经济合理的大容量、远距离送电。特高压直流输电是满足这种要求的关键技术之一。
1 特高压直流输电的技术特点
特高压直流输电的电压等级概念与交流输电不一样。对于交流输电来说，一般将220kV 及以下的电压等级称为高压，330～750kV的称为超高压,1000kV及以上的称为特高压。直流输电则稍有不同，±100kV以上的统称为高压；±500kV和±600kV仍称为高压，一般不称为超高压；而超过±600kV的则称为特高压。
对于单项直流输电工程而言，通常根据其送电容量、送电距离等因素进行技术、经济方面的综合比较，对工程进行个性化设计而确定相应的直流电压等级。我国对特高压直流输电的电压等级进行研究和论证时，考虑到我国对直流输电技术的研发水平和直流设备的研制能力，认为确定一个特高压直流电压水平是必要的，并把±800kV确定为我国特高压直流输电的标称电压。这有利于我国特高压直流输电技术和设备制造的标准化、规范化、系列化开发，有利于进行我国特高压直流输电工程的规划、设计、实施和管理。
特高压直流输电技术研究
随着经济的持续发展和城市化进程的加速，能源的需求量不断增加。而随着国家能源政策的转变，清洁能源逐渐成为了一个不可逆转的趋势。在这个背景下，电力系统建设成为了一个重要的领域。然而，由于能源的不稳定性和区域分布的不均衡性，电力系统的规模和跨区域输电的难度越来越大。
在传统的交流输电方式中，随着输电距离的增加和电网传输能力的限制，直接盈亏和信号干扰等问题日益凸显，这为电网安全和稳定运行带来了很大的挑战。而此时特高压直流输电技术的出现为这些问题提供了一种解决方案，节省了大量的电线杆和输电线路等资源，减少了电能损耗，实现了远距离高容量输电。
特高压直流输电技术基本原理
特高压直流输电技术是利用直流电进行能量传输的一种先进输电技术，其落地于20世纪50年代。该技术通过把直流电由一个点转移到另一个点实现能量的传递，主要包括输电线路、换流站、直流逆变器、直流输电电缆、直流耦合器和控制保护系统等。
其基本原理是，通过高压大电流输电，摆脱了传统输电技术在输电线路本身和电流大小上的限制，实现了输电距离的大幅度延伸。同时，其采用的直流电系统能够实现自远端向近端的无感应电流，大幅减少了电器设备的过载问题，提高了电力传输的安全性和可靠性。另一方面，直流电的特性也决定了其在输电过程中能够进行很低程度的损耗，减少了其他复杂的输电设备所带来的效率损失，提高了电力传输效率。
特高压直流输电技术应用现状
目前，特高压直流输电技术已经成功地被应用到多个领域中，其中最为成功的是大型能源工程和远距离的交流电力传输。 在我国，直流输电相关技术的研究和应用发展日益成熟。特高压直流输电系统已成为国家“西电东送”等大型能源工程的重要组成部分，解决了国内能源调度和供应不平衡的难题，提高了能源的可靠性和供应跨区域传输的处理能力。截至2020年，我国特高压直流输电线路长度已达到30,000公里以上，覆盖了绝大部分城市和地区。
特高压直流输电技术未来发展方向
超高压输电技术PK特高压输电技术谁更优？
超高压输电技术PK特高压输电技术 谁更优？
根据“十二五”规划，“十二五”期间中国电网五年的投资规模将达到1.58万亿元，年均为3000亿
元，其中交直流特高压电网预计占三分之一，110千伏的以下预计占三分之一，220至750千伏
之间也将占到三分之一。由此可见，高压，超高压和特高压在电网建设中各自占据着举足轻重
的地位。超高压输电技术和特高压输电技术和研究和应用都不可小视。
超高电压是指330千伏至765千伏的电压等级，即330(345)千伏、400(380)千伏、500(550)
千伏、765(750)千伏等各种电压等级。特高压输电是指交流1000千伏或直流±800千伏电压等
级。
超高压直流输电的优点和特点
①输送容量大。现在世界上已建成多项送电3GW的高压直流输电工程。②送电距离远。世
界上已有输送距离达1700km的高压直流输电工程。我国的葛南(葛洲坝-上海南桥)直流输电工程
输送距离为1052km，天广(天生桥-广东)、三常(三峡-常州)、三广(三峡-广东)、贵广(贵州-广东)
等直流输电工程输送距离都接近1000km。③输送功率的大小和方向可以快速控制和调节。④直
流输电的接入不会增加原有电力系统的短路电流容量，也不受系统稳定极限的限制。⑤直流输电
可以充分利用线路走廊资源，其线路走廊宽度约为交流输电线路的一半，且送电容量大，单位
走廊宽度的送电功率约为交流的4倍。如直流±500kV线路走廊宽度约为30m，送电容量达3GW;
而交流500kV线路走廊宽度为55m，送电容量却只有1GW。直流电缆线路不受交流电缆线路那
样的电容电流困扰，没有磁感应损耗和介质损耗，基本上只有芯线电阻损耗，绝缘水平相对较
低。⑥直流输电工程的一个极发生故障时，另一个极能继续运行，并通过发挥过负荷能力，可保
持输送功率或减少输送功率的损失。⑦直流系统本身配有调制功能，可以根据系统的要求做出反
应，对机电振荡产生阻尼，阻尼低频振荡，提高电力系统暂态稳定水平。⑧能够通过换流站配置
