高壓直流輸電（HVDC），將三相電通過(guò)換流站整流變成直流電，然后通過(guò)直流輸電線路送往另一個(gè)換流站逆變成三相交流電的輸電方式。廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)和跨區(qū)域聯(lián)網(wǎng)中，也適用于海底電纜和某些地下電纜系統(tǒng)。
發(fā)展階段
（1）汞弧閥階段
1928年，汞弧閥問(wèn)世，大容量直流輸電成為現(xiàn)實(shí)。但汞弧閥較為復(fù)雜，且價(jià)格昂貴、可靠性較低、不易維護(hù)，直流輸電未得到規(guī)模性的發(fā)展。
代表性工程：
1945年，德國(guó)的愛(ài)爾巴-柏林工程，主要參數(shù)為電壓,輸送容量60 MW，電纜輸送距離 115 km；
（2）晶閘管換流閥
20世紀(jì)70年代，晶閘管換流閥廣泛應(yīng)用于直流輸電工程。相比汞弧閥，晶閘管換流閥沒(méi)有逆弧問(wèn)題，在制造、運(yùn)行維護(hù)、檢修等方面更簡(jiǎn)便，汞弧閥逐漸被代替。
代表性工程：
1980年，中國(guó)第一項(xiàng)直流輸電工程——舟山市直流輸電工程，主要參數(shù)為額定電壓，輸送容量 100 MW，線路全長(zhǎng) 54 km；
中國(guó)的第一個(gè)高壓直流輸電工程葛洲壩-上海南橋直流輸電系統(tǒng)，1989年單極運(yùn)行，1990年雙極投運(yùn)，其主要參數(shù)為額定電壓，輸送容量 1200 MW，輸送距離 1047 km；
（3）絕緣柵雙極晶體管、集成門極換相晶閘管
20世紀(jì)90年代后，絕緣柵雙極晶體管問(wèn)世，造就了世上首個(gè)采用 IGBT 組成電壓源換流器的試驗(yàn)工程。集成門極換相可控硅（IGCT）和碳化硅元件等新型半導(dǎo)體設(shè)備，通流能力強(qiáng)、損耗低、具有自關(guān)斷能力，直流輸電技術(shù)得以發(fā)展。
21世紀(jì)，中國(guó)高壓直流輸電技術(shù)發(fā)展迅猛，相繼建成投產(chǎn)了天生橋-廣州市、三峽-常州、三峽-廣東省和貴州-廣東等多項(xiàng)高壓直流輸電工程。
基本原理
HVDC通過(guò)換流站將三相電轉(zhuǎn)變成直流電，然后通過(guò)直流輸電線路送到另一換流站逆變?yōu)榻涣麟姟Ｖ饕O(shè)備包括換流器、換流變壓器、直流電抗器、交流濾波器、直流避雷器及控制保護(hù)設(shè)備等。直流輸電的基本原理如圖所示，其中F為交流濾波器， Vdc、Idc為直流電壓，電流Iac為交流電流。在輸送端運(yùn)用換流閥把交流電轉(zhuǎn)化為直流電，再在接收端把直流電轉(zhuǎn)化為交流電，通過(guò)直流來(lái)完成兩端交流電的功率輸送。
性能特點(diǎn)
輸送功率相同時(shí)，直流輸電線路造價(jià)低廉，節(jié)省電纜費(fèi)用，可用于遠(yuǎn)距離、大功率輸電以及海底電纜輸電；
線路的有功損耗小，節(jié)能效果顯著：直流架空線路只需要1、2根導(dǎo)線，有損功耗小；
無(wú)系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題，線路在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)無(wú)功損耗問(wèn)題；直流線路可以連接兩個(gè)頻率不相同或非同步的交流系統(tǒng)；
能限制系統(tǒng)的短路電流，
調(diào)節(jié)速度快，運(yùn)行可靠：采用雙極線路，一極發(fā)生故障，另一極也可以輸送一半的功率，提高了可靠性，而且為提高穩(wěn)定性不增加短路容量?jī)蓚€(gè)交流電網(wǎng)相連；
換流器造價(jià)較高，在運(yùn)行中需要較多的無(wú)功功率，還要裝濾波器，而且其過(guò)載能力小；
難引出分支線路，絕大部分只用于端對(duì)端輸電；
直流的斷路器設(shè)備制造困難；
當(dāng)把大地作為回流電路時(shí)，對(duì)沿途的金屬構(gòu)件會(huì)發(fā)生電解腐蝕影響。
運(yùn)行方式
高壓直流輸電技術(shù)主要有三種運(yùn)行方式：?jiǎn)螛O直流輸電、單極兩線直流輸電、雙極直流輸電，一般采用雙極直流輸電運(yùn)行方式，當(dāng)換流器有一極退出運(yùn)行時(shí)，另一極仍能以大地作備用回路，系統(tǒng)可按單極兩線直流輸電方式運(yùn)行。三種運(yùn)行方式如圖所示，其中，雙極型直流輸電方式，換流站可分期建設(shè)，可先建設(shè)其中一極，單極建設(shè)完成后可先投入運(yùn)行，雙極都建設(shè)完后再切換到雙極運(yùn)行。
拓?fù)?/h2>
高壓直流輸電拓?fù)渲饕謨深悾合嗫負(fù)Q流高壓直流輸電（LCC-HVDC）與輕型直流輸電（VSC-HVDC）
LCC-HVDC拓?fù)涮攸c(diǎn)：整流側(cè)和逆變側(cè)結(jié)構(gòu)對(duì)稱，采用基于硅整流發(fā)電機(jī)的相控換流器，其交流側(cè)通過(guò)變壓器與交流電網(wǎng)相連，連接點(diǎn)處裝有交流濾波器慮除諧波，直流側(cè)與直流電抗器串聯(lián)后連接至高壓直流母線。
VSC-HVDC拓?fù)涮攸c(diǎn)：結(jié)構(gòu)對(duì)稱，采用基于絕緣柵雙極晶體管的電壓源型電流互感器，變流器的交流側(cè)通過(guò)變壓器與交流電網(wǎng)相連，連接點(diǎn)處裝有交流濾波器慮除諧波，直流側(cè)與電容并聯(lián)后連接至高壓直流母線。
發(fā)展趨勢(shì)
特高壓直流輸電
特高壓直流輸電是將交流電通過(guò)換流器整流為高壓直流電，經(jīng)過(guò)直流輸電線路輸送到換流站逆變成直流電，最終輸入送電端的交流電網(wǎng)。中國(guó)首次提出±800 千伏特高壓直流輸電技術(shù)，而且經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)，全面掌握了特高壓設(shè)備制造核心技術(shù)，并進(jìn)行了工程實(shí)踐，是電壓更高、輸電距離更遠(yuǎn)、輸電容量更大、對(duì)輸電設(shè)備要求更高，需要新技術(shù)新材料的直流輸電工程。
柔性直流輸電
柔性直流輸電技術(shù)采用的是電壓源換流器，該換流器主要利用了 IGBT 開(kāi)關(guān)器與高頻調(diào)制技術(shù)，避免了換相失敗的問(wèn)題且省去了換流變壓器。柔性直流輸電可實(shí)現(xiàn)有功功率的傳遞、換流站無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)，也可對(duì)其他交流電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。它被廣泛應(yīng)用于連接風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)和電力網(wǎng)、地下電力輸送、為海島或海上石油或天然氣的鉆油平臺(tái)提供電力、城市中心的供電等領(lǐng)域。
輕型高壓直流輸電
輕型高壓直流輸電是在電壓源換流器和絕緣柵雙極晶體管基礎(chǔ)上研發(fā)的新型輸電技術(shù)，它作為一種經(jīng)濟(jì)、靈活、高質(zhì)量的輸電方式，有許多輸電工程得以發(fā)展，產(chǎn)生了良好的輸電和環(huán)保效益，雖然，目前中國(guó)該項(xiàng)研究的進(jìn)展空白，但此項(xiàng)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，將提高中國(guó)對(duì)輕型高壓直流輸電的研究水平，提高一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
參考資料 >