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智能电器结课论文 高压直流输电的原理与发展 专业： 姓名： 学号： 高压直流输电的原理与发展 在电力系统形成的初期，最初人们所采用的输电方式为直流输电方式。随着直流发电机制造技术的提高，在1885年，直流输电电压已经可以达到6000V等级。但是想要进一步提高大功率的直流发电机的额定电压越来越困难。这是受制于绝缘技术等一系列问题的原因[1]。而且，众所周知，当采用直流输电技术的时候，随着传输线路的加长，距离直流电源越远的地方，由于线路的分压作用，其电压会越来越低，最终达不到设备的额定要求。因此，远距离的传输便受到了限制。而且，由于采用直流电，无法利用变压器进行升压，使得传输线路的功率损耗较高。出于这些原因，在近一个多世纪以来，人们普遍采用高压交流输电技术。这是由于交流输电技术可以利用升压变压器来进行升压，从而减小线路的功率损耗，达到远距离输电的目的。这也形成了现代的电力系统。尽管如此，世界上有许多科学家和工程技术人员根据直流输电和交流输电各自的特点，特别是交流远距离输电会受到同步运行稳定性的限制，预见到继续发展直流输电的必要性，并陆续地建设了一些试验性工程。20世纪50年代以后，电力需求增长得更快，电力系统的规模发展得更快，交流输电的局限性表现得也更为明显，于是直流输电技术又重新为人们所重视[2]。 在现代的高压直流输电系统中，只有输电环节是直流电，发电系统和用电系统仍然是交流电。在输电线路的送端，交流系统的交流电经换流站内的换流变压器送到整流器，将高压交流电变为高压直流电后送入直流输电线路。直流电通过输电线路送到受端的换流站内的逆变器，将高压直流电又变为高压交流电，再经过换流变压器将电能输送到交流系统。在直流输电系统中，通过控制换流器，可以使其工作与整流或逆变状态。简单而言，其系统的组成如图1所示。当然，所有的这些工作基本上都是建立在电力电子器件的迅速发展之上的。电力电子器件向高频化，大功率化方向的发展极大地推动了高压直流输电技术的前进脚步。并且，随着电压源换流器（VSC）技术以及基于脉宽调制技术（PWM）的不断发展，高压直流输电技术在此基础上，其应用变得越来越越容易，应用范围也越来越广。 图1 高压直流输电系统接线原理图 在1954年瑞典哥特兰的世界上第一项高压直流输电工程投入运行以来，高压直流输电技术已经随着电力电子技术的突飞猛进而飞速发展，它在长距离输电，电网互联等方面有独特的优点，已作为高压交流输电技术的有力补充而在全世界得到广泛应用。介于750kV~800kV理想运行电压范围的若干超高压直流输电项目已在中国和印度得到落实，其在单一双极性直流线路上的输电需求高达6400MW。直流输电线路长度不低于2000km[3]。目前，许多中小功率的高压直流输电工程即轻型HVDC在国外也投入了运行。它们的功率只有几MW到几十MW。这种小功率的HVDC有很好的应用前景。目前我国的高压直流输电工程也有不少投入了运行。1990年湖北葛洲坝至上海的葛南双极性直流输电线路投运，额定容量为1.2GW，额定电压为，送电距离为1045km。它既是我国第一条长距离大容量高压直流输电线路，又是区域电网直流互联工程。中国电力从此进入了交直流混合输电的时代；我国为将三峡电力东送至华东地区，计划建两条高压直流输电线路。第一条从三峡左岸至江苏常州，已于2003年5月投产，额定容量为3GW，额定电压为，送电距离为970km，第二条从三峡右岸至上海地区，额定容量3GW，额定电压为，输电距离1000km。我国规划2020年前兴建一系列高压直流输电工程。如：（1）小湾—广东，思茅—广东，上虎跳—广东，景洪—泰国；（2）西洛渡—华东1，西洛渡—华东2，向家坝—华东，锦屏—华东；（3）西洛渡—华中，向家坝—华中，华中—华北背靠背；（4）宁夏—山东，甘肃—华北，三峡地下电站—华北，宝鸡—德阳。上述工程输电距离多为1000km~1000km，输电容量3GW，为降低输电损耗，其直流电压宜于600kV。因此，我国的高压直流输电技术无论是输电容量或是直流电压水平都将超过现有的国际水平。 高压直流输电相比于交流输电而言，有一系列的特点优势，因而，在许多场合得到了应用。它的优势概括起来有以下的几点： （1）高压直流输电与与其相联的两个交流系统的频率和相位无关，据此可以通过直流输电环节连接两路独立交流系统，既能获取减小了热备用容量等的联网效益，又可以各自保持有功及无功功率平衡等电网管理的独立性。另外，一个电网短路可因直流环节的隔离作用而不直接株连另一电网，从而避免全系统大面积停电。故高压直流输电很适用于电网的互联。 （2）高压直流输电只传送有功功率，故不会增大所联交流电网的短路容量，且直流电缆无充电电流，可以长距离送电。 （3）高压直流输电的传送功率（包括大小和方向）快速可控，故