直流输电技术发展直流输电的发展与换流技术（特别是高电压、大功率换流设备）的发展有密切的关系。 汞弧阀换流时期 1901年发明的汞弧整流管只能用于整流。1928年具有栅极控制能力的汞弧阀研制成功，它不但可用于整流，同时也解决了逆变问题。因此可以说大功率汞弧阀使直流输电成为现实。从1954年世界上第一个工业性直流输电工程（哥特兰岛直流工程）在瑞典投入运行以后，到1977年最后一个采用汞弧阀换流的直流输电工程（纳尔逊河1期工程）建成，世界上共有12项汞弧阀换流的直流工程投入运行，其中最大的输送容量为1440MW（美国太平洋联络线1期工程），最高输电电压为±450kV（纳尔逊河1期工程），最长输电距离为1362km（太平洋联络线）。这一时期可以称为汞弧阀换流时期。由于汞弧阀制造技术复杂、价格昴贵、逆弧故障率高、可靠性较差、运行维护不便等因素，使直流输电的应用和发展受到限制。 晶闸管阀换流时期 20世纪70年代以后，电力电子和微电子技术的迅速发展，高压大功率晶闸管的出现，晶闸管换流阀和计算机控制在直流输电工程中的应用，有效地改善了直流输电的运行性能和可靠性，促进了直流输电技术的发展。晶闸管换流阀没有逆弧故障，而且制造、试验、运行、维护和检修都比汞弧阀简单而方便。1970年瑞典首先在哥特兰岛直流输电工程原有的汞弧阀换流器上，扩建了直流电压为50kV，输送功率为10MW的晶闸管换流阀试验工程。1972年世界上第一项全部采用晶闸管换流的伊尔河直流背靠背工程在加拿大投入运行。从此以后世界上新建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀。与此同时，原来采用汞弧阀换流的直流工程也逐步被晶闸管换流阀所替代。从70年代起开始了直流输电技术的晶闸管换流时期。在此期间，微机控制和保护、光电控制、水冷技术、氧化锌避雷器等新技术在直流输电工程中也得到了广泛的应用。 从1954年到1998年世界上已投入运行的直流输电工程有57项，其中架空线路15项，电缆线路10项，架空线和电缆混合线路9项，背靠背直流工程23项。考虑到正在建设的直流工程，目前已运行和正在建设的直流工程共66项，其中架空线路20项（占30.3%），电缆线路10项（占15.2%），架空线和电缆混合线路11项（占16.6%），背靠背直流工程25项（占37.9%）。这些工程的总输送容量为63674MW，其中架空线路单项工程的最大容量为6000MW（已运行的为3150MW），最高电压为±750kV（已运行的为±600kV），最长输电距离为2414km（已运行的为1700km）。单项直流电缆工程的最大容量为2800MW（已运行的为1000MW），最高电压为±500kV（已运行的为450kV），最长输电距离为670 km（已运行的为250 km）。单项背靠背工程最大容量为1065MW。 在这个时期直流输电在远距离大容量送电，电网互联和电缆送电（特别是海底电缆送电）等方面均发挥了重大的作用。直流工程输送容量的年平均增长率，在1960-1975年为460MW/年，1976-1980年为1500MW/年，1981-1998年为2096MW/年。 新型半导体换流设备的应用 进入90年代以后，新型金属氧化物半导体器件-绝缘栅双极晶体管（IGBT）首先在工业驱动装置上得到广泛的应用。1997年3月世界上第一个采用IGBT构成电压源换流器的直流输电工业性试验工程，在瑞典中部投入运行，其输送功率和电压为3MW和10kV，输送距离10km。由于这种换流器的功能强，体积小，可以减少换流站的滤波装置，省去换流变压器，简化换流站结构，而称之为轻型直流输电（HVDC Light）。采用IGBT的电压源换流器，具有关断电流的能力，可以应用脉宽调制（PWM）技术进行无源逆变，解决了用直流输电向无交流电源的负荷点送电的问题。在瑞典、澳大利亚和爱沙尼亚已有四项轻型直流输电工程与制造厂签订了合同，计划1999年和2000年建成。但IGBT损耗大，不利于大型直流工程的采用。今后集成门极换相晶闸管（IGCT）和碳化硅等新型半导体器件的开发，给直流输电技术的发展将创造更好的条件。 我国直流输电的发展及新技术应用概况 我国自20世纪50年代末就开始直流输电技术的研究，60年代在电科院建立起汞弧阀模拟装置。70年代在上海，完全依靠国内技术力量，利用报废的交流电缆线路，建立起31kV直流试验线路，开始了直流输电技术在我国的运用。 一、已经投运的直流输电工程 1．舟山直流输电工程，是我国自己制造的第一项跨海直流输电试验工程，额定电压100kV，功率50MW。1987年12月投入试运行，主要用于向舟山群岛供电。 2．葛上直流输电工程是我国第一项大型直流工程。该工程的设计、设备制造由瑞士ABB（瑞士BBC）公司和德国西门子公司承包。1987年底建成单极500 kV，输送电力600MW；1998年建成双极±500 kV，输送电力1200MW。 3．天广直流输电工程额定直流电压±500 kV，额定输送功率1800MW。三广直流的建成，使南方电网成为我国第一个交直流并联输电系统。天广线采用的直流输电新技术有直流有源滤波器、直流电流光检测元件、脉冲回声检测装置以准确定位故障位置、实时多处理控制保护系统（西门子公司的SINSDYND系统）、局域网控制系统、运行人员操作工作站和GPS技术。 4．嵊泗直流输电工程，是我国自己制造的另一项小功率跨海直流输电试验工程。该工程采用双极海水回路，额定直流电压±50 kV，额定输送功率双极60MW。2003年正式投入运行，主要用于向嵊泗岛宝钢矿石码头供电。 二、在建的直流输电工程 1．三常直流输电工程，是我国在建的输电容量最大的直流工程之一。该工程从2000年开始建设，2002年底已建成单极500 kV，输送电力1500MW ；2003年5月建成双极±500 kV，输送电力3000MW，输电线路全长890km。采用的新技术有实时多处理控制保护系统（瑞典ABB公司的MSRCH2系统）、光纤通信、运行人员操作工作站的GPS技术。 2．三广直流输电工程，从2001年开始建设，计划2003年底建成单极500 kV，输送电力1500MW；2004年上半年建成双极±500 kV，输送是力3000MW，是华中——南方两大电网联络线。也采用了ABB的MSRCH2实时多处理器控制保护系统、光纤通信和检测、 GPS等多项新技术。 3．贵广直流输电工程，从2001年开始建设，计划2004年建成单极500 kV，输送电力1500MW；2005年建成双极±500 kV，输送电力3000MW，输电线路全长900km，是南方电网西电东送的第2条直流线路。采用了西门子公司的SINADYND实时多处理器控制保系统、GPS直流电流光检测元件和光纤通信等新技术。 4．灵宝背靠背直流输电工程，将西北与华中联网。从2003年开始建设，计划2005年建成，双极±120 kV，输送电力360MW，该 直流工程设备完全国产化。 (责任编辑：laiquliu) |
