高壓直流輸電發(fā)展與新技術(shù)研究與探索

趙宇卿

摘要：高壓直流輸電技術(shù)在世界各國的很多輸電場合應(yīng)用的比較廣泛，尤其是遠(yuǎn)距離大容量場合。我國也因“西電東送，南北互供，全國聯(lián)網(wǎng)”使得高壓直流輸電成為電力建設(shè)的熱點(diǎn)，相關(guān)的技術(shù)也比較完善、比較先進(jìn)。但是，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時(shí)代，高壓直流輸電技術(shù)還有很多問題沒有得到解決，如：如何確保電網(wǎng)能夠安全運(yùn)行，也成為人們研究的重點(diǎn)，本文將對這些問題進(jìn)行研究分析，為電網(wǎng)技術(shù)提出一些建議。

關(guān)鍵詞：高壓直流輸電；技術(shù)；發(fā)展

直流輸電系統(tǒng)簡介在直流輸電系統(tǒng)中，只有輸電環(huán)節(jié)是直流電，發(fā)電系統(tǒng)和用電系統(tǒng)仍然是交流電。在輸電線路的始端，發(fā)電系統(tǒng)的交流電經(jīng)換流變壓器升壓后，送到整流器中去。整流器的主要部件是可控硅變流器和進(jìn)行交直流變換的整流閥，它的功能是將高壓交流電變?yōu)楦邏褐绷麟姾螅腿溯旊娋€路。直流電通過輸電線路送到逆變器中。逆變器的結(jié)構(gòu)與整流器相同而作用剛好相反，它把高壓直流電變?yōu)楦邏航涣麟姟Ｔ俳?jīng)過換流變壓器降壓，交流系統(tǒng)的電能就輸送到了交流系統(tǒng)中。在直流輸電系統(tǒng)中，通過改變換流器的控制狀態(tài)，也可以把交流系統(tǒng)中的電能送到直流系統(tǒng)中去，即整流器和逆變器是可以互相轉(zhuǎn)換的。

一、特高壓輸電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

（1）直流輸電與交流輸電架設(shè)線路的方面。一般情況下，直流輸電和交流輸電有很大的區(qū)別，前者使用的是雙極中性點(diǎn)接地的方式，在使用的過程中，只需要兩根導(dǎo)線連接。而交流電路不同，至少要三根導(dǎo)線才能運(yùn)行。如果材料相同、絕緣水平相同，那么直流線路和交流線路輸送的功率相同。相比之下，直流線路更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保，能夠節(jié)省材料減少成本。（2）在配電和發(fā)電方而的方面。交流輸電的優(yōu)勢非常明顯，如果我們利用交流發(fā)電機(jī)就能把其他形式快速轉(zhuǎn)化為電能。這些交流電能夠借助變壓器實(shí)現(xiàn)升壓和降壓，給配電提供了更多的優(yōu)勢，提高了配電的效率。而且，安裝交流電源配電站不用耗費(fèi)大量的時(shí)間，技術(shù)上也更加簡單快捷，和其他直流電站相比成本更低。（3）輸電線路的功率損耗方面。直流輸電在傳輸?shù)倪^程中會(huì)產(chǎn)生功率損耗，這是因?yàn)閮?nèi)部產(chǎn)生了阻抗。所以，我們要重視線路在運(yùn)行中產(chǎn)生的功能損耗。一般情況下，高壓輸電線都是以地下電纜的形式存在于大城市的，如果經(jīng)過海峽就需要安裝海底電纜。也正因?yàn)檫@樣，交流高壓輸電線損耗的功率更小，產(chǎn)生的電流更加客觀。

二、高壓直流輸電系統(tǒng)的發(fā)展優(yōu)勢

供電公司為了取得更多的經(jīng)濟(jì)效益，提高工作效率，采取了一定的戰(zhàn)略對策，提出了一些管理目標(biāo)，這在一定程度上也優(yōu)化了高壓電網(wǎng)系統(tǒng)，也提高了工作效率和應(yīng)用效果。目前我們國家投入了大量的人力物力財(cái)力，致力于建設(shè)電網(wǎng)系統(tǒng)。這是因?yàn)槲覀儑业陌l(fā)展生活都離不開電力行業(yè)的支持，只有確保電力行業(yè)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，才能保證生活和生產(chǎn)的需求。在電力行業(yè)安全穩(wěn)定運(yùn)行的過程中，我們國家的市場經(jīng)濟(jì)也在穩(wěn)步發(fā)展。在此過程中，高壓直流輸電系統(tǒng)相比交流輸電系統(tǒng)具有巨大的優(yōu)勢。（1）高壓直流輸電使用低耗材。傳統(tǒng)的三相交流線路需要三根導(dǎo)線，并且線路走廊寬，而直流輸電線路只需正、負(fù)兩極導(dǎo)線，其桿塔的結(jié)構(gòu)簡單，線路走廊窄，此外，一條同電壓的直流輸電線路輸送容量約為交流輸電線路的2倍，直流輸電的線路走廊，其傳輸效率約為交流線路的2倍甚至更多一點(diǎn)。（2）高壓直流輸電輸送遠(yuǎn)距離和交流輸電相比，直流輸電運(yùn)行十分穩(wěn)定、也不會(huì)出現(xiàn)功角穩(wěn)定的問題。在靜態(tài)和暫態(tài)的情況下，也不會(huì)降低穩(wěn)定性，更不會(huì)降低輸送的容量，這也是直流輸電的優(yōu)勢之一。受到換流閥電流的影響，交流系統(tǒng)不能控制輸送的容量以及輸送的距離，這在一定程度上也實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離和大容量的輸送。

從圖1中可以看到，高壓輸電線路運(yùn)檢工作的數(shù)據(jù)、信息搜集工作，能夠按照多元化的模式來進(jìn)行，并且在各個(gè)模塊的安排、布置過程中，能夠得到較多的針對性手段，全局內(nèi)容的可靠性較高。

（3）高壓直流輸電易互聯(lián)。交流輸電系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，并網(wǎng)的所有系統(tǒng)都要一起運(yùn)行。否則，系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生大量的循環(huán)電流，進(jìn)而損壞內(nèi)部的設(shè)備，造成停電，等各種意外事故。如果是直流輸電系統(tǒng)，就不需要并網(wǎng)系統(tǒng)一起運(yùn)行了。還能夠?qū)崿F(xiàn)不同頻率的系統(tǒng)非同期聯(lián)絡(luò)，那么交流系統(tǒng)也會(huì)更加穩(wěn)定，意外事故發(fā)生的頻率就會(huì)大大降低，從而降低了整體的供電成本。

三、高壓直流輸電發(fā)展新技術(shù)

在出現(xiàn)了直流輸電這種新的技術(shù)后，換流技術(shù)也就是高電壓等相關(guān)的設(shè)備也在同步的發(fā)展。電力以及電子技術(shù)也發(fā)展迅速，國家也投入了大量的直流工程。在這過程中，直流輸電的很多問題都受到了人們的關(guān)注，例如，對直流輸電的控制，其中出現(xiàn)的問題，等等。所以，一些新技術(shù)也開始應(yīng)用，并在一定程度上促進(jìn)了直流輸電技術(shù)的發(fā)展。

（1）接地極引線故障測量技術(shù)。一般情況下直流輸電系統(tǒng)內(nèi)部的接地極引線有很低的運(yùn)行電壓。如果按照傳統(tǒng)的檢測方式，是無法檢測到接地極引線的電壓的，也就無法發(fā)現(xiàn)是否出現(xiàn)了短路。為了檢測接地極線路，近幾年應(yīng)用了脈沖回聲和阻抗等多種方式進(jìn)行測量。如果引線發(fā)生了短路或者是故障，那么就可以進(jìn)行檢測，阻抗發(fā)生變化也就能得知出現(xiàn)了短路狀況，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)故障的地點(diǎn)。（2）實(shí)時(shí)多處理器控制保護(hù)技術(shù)。近幾年電子信息技術(shù)發(fā)展迅速，系統(tǒng)也在不斷的更新?lián)Q代，內(nèi)部處理器速度越來越快，容納的內(nèi)存也越來越大，而且能夠并行多個(gè)處理器。系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)設(shè)備中都應(yīng)用了微處理器技術(shù)。例如，直流系統(tǒng)保護(hù)、極控等等。

四、高壓直流輸電前景

就目前的情況來看，高壓直流輸電在我們國家正處于發(fā)展的階段。一些技術(shù)還不夠穩(wěn)定。但和交流輸電相比，應(yīng)用的范圍更廣泛、效率更高。如果在未來微電子技術(shù)以及電力電子發(fā)展迅速，那么就會(huì)出現(xiàn)越來越多大功率的半導(dǎo)體器件，高壓直流輸電技術(shù)使用的頻率將會(huì)越來越高。直流輸電工程的造價(jià)將會(huì)降低，性能也會(huì)越來越多。而且，這項(xiàng)技術(shù)在西電東送以及南北互送的過程中發(fā)揮巨大的作用，更有可能實(shí)現(xiàn)周邊國家的互聯(lián)。

五、結(jié)語

高壓直流輸電能夠應(yīng)用在長距離的電流輸送場合上，而且和其他類型相比，有獨(dú)特的優(yōu)勢。近幾年我們國家電網(wǎng)發(fā)展迅速，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了西電東送和南北互送，高壓直流輸電也在此做出了巨大的貢獻(xiàn)。相信在未來，計(jì)算機(jī)技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)會(huì)不斷的進(jìn)步，可再生能源、新能源運(yùn)用的越來越廣泛，高壓直流輸電將會(huì)有更廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]卞守國，肖鴻江.直流輸電的優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展前景[J].應(yīng)用能源技術(shù)，1998.1.

[2]常浩.我國高壓直流輸電工程國產(chǎn)化回顧及現(xiàn)狀[J].高電壓技術(shù)，2004.11.

[3]田暉.直流輸電技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展應(yīng)用[J].山東電力技術(shù).2003.1.