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[摘 要]我国经济持续快速增长， 电网建设随之快速发展。20 世纪50 年代后，电力需求日益增长，远距离大容量输电线路不断增加，电网扩大，交流输电受到同步运行稳定性的限制，在一定条件下的技术经济比较結果表明，采用直流输电较为合理，且比交流电有较好的经济效益和优越的运行特性，因而直流电重新被人们所重视。根据我国能源丰富地区远离经济发达地区的基本国情， 必须加快建设坚强的高压电网以满足持续增长的电力需求， 实现大规模的电力输送。
[关键词]高压 直流输电 优势
中图分类号：TM24.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0245-02
一、高压直流输电定义
发电厂发出的交流电，经整流器变换成直流电输送至受电端，再用逆变器将直流电变换成交流电送到受端交流电网。直流输电的一次设备主要由换流站（整流站和逆变站）、直流线路、交流侧和直流侧的电力滤波器、无功补偿装置、换流变压器、直流电抗器以及保护、控制装置等构成。
二、高压输电原理
从发电站发出的电能，一般都要通过输电线路送到各个用电地方。根据输送电能距离的远近，采用不同的高电压。从我国现在的电力情况来看，送电距离在200～300公里时采用220千伏的电压输电；在100公里左右时采用110千伏；50公里左右采用35千伏；在15公里～20公里时采用10千伏，有的则用6600伏。输电电压在110千伏、220千伏的线路，称为高压输电线路，输电电压在330、550、以及750千伏的线路，成为超高压输电线路，而输电电压在1000千伏的线路，则称为特高压输电线路。
二、高压直流输电的发展
高压输电的目的就是为了能使电能远距离传输，在人类使用电能的初期，所使用的都是直流电。直流电有其天生的弊端就是不能提高电压做远距离传输，导线上损失的电能难以控制，所以如果想把电输送到2公里以外的地方那只有一个办法就是降低导体的电阻，那么以当时的技术唯一的一个办法就是需要像手臂一样粗的一根电缆来传输电能，这根本就是不可能的.因此说当时的解决办法就是每隔一段距离就建一个发电机组用于提供用电，因此说电在当时是一个非常奢侈的商品.普通大众根本就用不起。
近20年来，随着电力电子技术的发展，高压直流输电迅速发展。自1972年加拿大建成世界上第一座可控硅换流站以来，可控硅技术不断进步，容量增大，可靠性提高，价格逐渐降低，直流输电更趋成熟，已成为电力传输的一种重要方式。特别是光纤和计算机等新技术的发展，使直流输电系统的控制、调节与保护更趋完善，进一步提高了直流输电系统运行的可靠性。与此同时，直流输电应用于非同步联络站也有较大发展，到1985年底世界上有芬兰-苏联非同步联络站等11个工程相继投产，说明直流输电技术在交流电力系统的联网和分割功能方面将充分发挥作用。
三、直流电与交流电相比的特点和优势
（一）直流输电有以下主要特点：
直流输电架空线只需正负两极导线，杆塔结构简单，线路走廊窄，造价低，损耗小。直流线路的输送能力强，一回±500kV的直流线路可输送3000～3500MW，±800kV则可输送4800～6400MW；直流线路无电容电流，沿线的电压分布均匀，不需装设并联电抗器。（2）直流电缆线路耐受电压高、输送容量大、输电密度高、损耗小、寿命长，且输送距离不受电容电流的限制。（3）直流输电两端的交流系统无需同步运行，其输送容量由换流阀电流允许值决定，输送容量和距离不受两端的交流系统同步运行的限制，有利于远距离大容量输电。（4）直流输电输送的有功和换流器吸收的无功均可方便快速地控制，利用这种快速控制可改善交流系统的运行性能。（5）直流输电可方便地进行分期建设和增容扩建，有利于发挥投资效益。（6）直流输电换流站比交流变电站的设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高、可靠性也相应降低。换流站造价比同等规模交流变电站要高出数倍。
（二）相对于交流输电来说，直流电主要有以下几个优势：
（1）输送相同功率时，线路造价低
直流输电是可以充分利用线路的走廊资源，线路的走廊宽度大致为交流输电线路的一半，并且送电容量相比前者更大。对于架空线路，交流输电通常采用3根导线，而直流单极只需1根，双极只需2根。对于电缆线路，其投资费和运行费都更为经济，这也是越来越多的大城市采用地下直流电缆的原因。
交流电流太远距离输电的效果不是很好。同样根据电能计算公式可知，因为线路本身是有电阻的，如果线路过长，输送的电能就会全部消耗在输电线路上。另外，交流输电并网还要考虑相位一致的问题。如果2 个上网电厂的发电机组的相角不一致，或差异很大的情况下，2 组发电机一旦并网发电功率就会互相抵消。所以现在许多电力技术发达的国家正在研究直流输电方式。
（2）线路有功损耗小
直流线路没有感抗和容抗，也就没有无功损耗。而且由于直流架空线路具有“空间电荷”效应，即集肤效应，其电晕损耗和无线电干扰均比交流架空线路要小。
然而，在输送电能的过程中，由于高压交流线路是采用三相交流输电方式，导线间会产生充电无功功率，容易造成过电压效应。为了抑制因此造成的工频过电压，线路须装设并联电抗器。每当线路输送功率产生变化，送端和受端的无功也将随之发生变化。如果受端电网的无功功率潮流的分层分区平衡不合适，特别是系统动态无功备用容量不足，在极端的运行情况和严重故障条件下，电压的稳定就会上升成为系统安全运行的主要问题。这使得电网的安全稳定运行受到很大的威胁，是个非常严重的问题。
（3）适宜于海下输电
如果用交流，除了心线的电阻损耗外，还有绝缘中的介质损耗以及铅包和铠装中的磁感应损耗等。而用直流，则基本上只有心线的电阻损耗。在有色金属和绝缘材料相同的条件下，直流时的允许工作电压比在交流下约高3倍。2根心线的直流电缆线路输送的功率比3根心线的交流电缆线路输送的功率大得多。 （4）没有系统的稳定问题
交流系统有一定的电抗，输送的功率有一定的极限，如果超过这极限，送端的發电机和受端的发电机可能失去同步而造成系统的解列。直流系统本身具有调制功能，可根据系统的要求做出快速响应，对机电振荡产生阻尼，阻尼能够产生低频振荡，从而提高了电力系统暂态稳定水平。
（5）能限制系统的短路电流
用交流输电线路连接两个交流系统时，由于系统容量增加，将使短路电流增大，有可能超过原有断路器的遮断容量，这就要求更换大量设备，增加大量的投资。直流输电时，就不存在上述问题。
（6）调节速度快，运行可靠方便
直流输电通过晶闸管换流器能够方便、快速地调节有功功率和实现潮流翻转。直流输电工程运行时，无论任一极发生故障时，另一极均能继续运行，并可以发挥过负荷能力，保持输送功率不变或最大限度的减少输送功率的损失。
对于大电网而言，能够实现大电网之间通过直流输电互联供电的方式，同时2个电网之间也不会因为这种方式产生互相干扰和影响，并在必要时可以迅速进行功率交换。
（三）直流输电适用于以下场合：
远距离大功率输电；海底电缆送电；不同频率或同频率非同期运行的交流系统之间的联络；用地下电缆向大城市供电；交流系统互联或配电网增容时，作为限制短路电流的措施之一；配合新能源的输电。
应用直流输电目前主要用于：
（1）远距离大功率输电；
（2）联系不同频率或相同频率而非同步运行的交流系统；
（3）作网络互联和区域系统之间的联络线（便于控制、又不增大短路容量）；
（4）以海底电缆作跨越海峡送电或用地下电缆向用电密度高的大城市供电；
（5）在电力系统中采用交、直流输电线的并列运行，利用直流输电线的快速调节，控制、改善电力系统的运行性能。
三、高压直流输电的应用
直流输电发展到今天，在一次和二次设备层面均有了长足进步，其发展方向是在保证系统运行可靠的情况下不断提高运行电压、增大输送功率、降低系统损耗、发挥其快速可控性以提高电力系统的稳定性。通过功能的合理集成、有序分布方便人机交互，不断提高直流输电运行的集约化水平。随着电力的发展，一个全国互联的大电网将会出现，西电东送的步伐将进一步加快，电力市场的逐步开放，可再生能源的开发利用，以及环保意识的加强等，所有这些都为扩大直流输电技术的应用创造了良好的条件，而电力电子技术的进步和直流输电设备价格的下降，将使直流输电的优势更加明显。
参考文献
[1] 梁旭明，张平，常勇.高压直流输电技术现状及发展前景[J].电网技术，2012（4）.
[2] 陈鑫郁.高压直流输电的优势和应用及其展望[J].学位论文。
[3] Sato K.The world’s largest-capacity 8 kV/3.6 kA light-triggered thyristor[J].Mitsubishi Electric Advance，1996，75（1）：31-32.
[关键词]高压 直流输电 优势
中图分类号：TM24.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0245-02
一、高压直流输电定义
发电厂发出的交流电，经整流器变换成直流电输送至受电端，再用逆变器将直流电变换成交流电送到受端交流电网。直流输电的一次设备主要由换流站（整流站和逆变站）、直流线路、交流侧和直流侧的电力滤波器、无功补偿装置、换流变压器、直流电抗器以及保护、控制装置等构成。
二、高压输电原理
从发电站发出的电能，一般都要通过输电线路送到各个用电地方。根据输送电能距离的远近，采用不同的高电压。从我国现在的电力情况来看，送电距离在200～300公里时采用220千伏的电压输电；在100公里左右时采用110千伏；50公里左右采用35千伏；在15公里～20公里时采用10千伏，有的则用6600伏。输电电压在110千伏、220千伏的线路，称为高压输电线路，输电电压在330、550、以及750千伏的线路，成为超高压输电线路，而输电电压在1000千伏的线路，则称为特高压输电线路。
二、高压直流输电的发展
高压输电的目的就是为了能使电能远距离传输，在人类使用电能的初期，所使用的都是直流电。直流电有其天生的弊端就是不能提高电压做远距离传输，导线上损失的电能难以控制，所以如果想把电输送到2公里以外的地方那只有一个办法就是降低导体的电阻，那么以当时的技术唯一的一个办法就是需要像手臂一样粗的一根电缆来传输电能，这根本就是不可能的.因此说当时的解决办法就是每隔一段距离就建一个发电机组用于提供用电，因此说电在当时是一个非常奢侈的商品.普通大众根本就用不起。
近20年来，随着电力电子技术的发展，高压直流输电迅速发展。自1972年加拿大建成世界上第一座可控硅换流站以来，可控硅技术不断进步，容量增大，可靠性提高，价格逐渐降低，直流输电更趋成熟，已成为电力传输的一种重要方式。特别是光纤和计算机等新技术的发展，使直流输电系统的控制、调节与保护更趋完善，进一步提高了直流输电系统运行的可靠性。与此同时，直流输电应用于非同步联络站也有较大发展，到1985年底世界上有芬兰-苏联非同步联络站等11个工程相继投产，说明直流输电技术在交流电力系统的联网和分割功能方面将充分发挥作用。
三、直流电与交流电相比的特点和优势
（一）直流输电有以下主要特点：
直流输电架空线只需正负两极导线，杆塔结构简单，线路走廊窄，造价低，损耗小。直流线路的输送能力强，一回±500kV的直流线路可输送3000～3500MW，±800kV则可输送4800～6400MW；直流线路无电容电流，沿线的电压分布均匀，不需装设并联电抗器。（2）直流电缆线路耐受电压高、输送容量大、输电密度高、损耗小、寿命长，且输送距离不受电容电流的限制。（3）直流输电两端的交流系统无需同步运行，其输送容量由换流阀电流允许值决定，输送容量和距离不受两端的交流系统同步运行的限制，有利于远距离大容量输电。（4）直流输电输送的有功和换流器吸收的无功均可方便快速地控制，利用这种快速控制可改善交流系统的运行性能。（5）直流输电可方便地进行分期建设和增容扩建，有利于发挥投资效益。（6）直流输电换流站比交流变电站的设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高、可靠性也相应降低。换流站造价比同等规模交流变电站要高出数倍。
（二）相对于交流输电来说，直流电主要有以下几个优势：
（1）输送相同功率时，线路造价低
直流输电是可以充分利用线路的走廊资源，线路的走廊宽度大致为交流输电线路的一半，并且送电容量相比前者更大。对于架空线路，交流输电通常采用3根导线，而直流单极只需1根，双极只需2根。对于电缆线路，其投资费和运行费都更为经济，这也是越来越多的大城市采用地下直流电缆的原因。
交流电流太远距离输电的效果不是很好。同样根据电能计算公式可知，因为线路本身是有电阻的，如果线路过长，输送的电能就会全部消耗在输电线路上。另外，交流输电并网还要考虑相位一致的问题。如果2 个上网电厂的发电机组的相角不一致，或差异很大的情况下，2 组发电机一旦并网发电功率就会互相抵消。所以现在许多电力技术发达的国家正在研究直流输电方式。
（2）线路有功损耗小
直流线路没有感抗和容抗，也就没有无功损耗。而且由于直流架空线路具有“空间电荷”效应，即集肤效应，其电晕损耗和无线电干扰均比交流架空线路要小。
然而，在输送电能的过程中，由于高压交流线路是采用三相交流输电方式，导线间会产生充电无功功率，容易造成过电压效应。为了抑制因此造成的工频过电压，线路须装设并联电抗器。每当线路输送功率产生变化，送端和受端的无功也将随之发生变化。如果受端电网的无功功率潮流的分层分区平衡不合适，特别是系统动态无功备用容量不足，在极端的运行情况和严重故障条件下，电压的稳定就会上升成为系统安全运行的主要问题。这使得电网的安全稳定运行受到很大的威胁，是个非常严重的问题。
（3）适宜于海下输电
如果用交流，除了心线的电阻损耗外，还有绝缘中的介质损耗以及铅包和铠装中的磁感应损耗等。而用直流，则基本上只有心线的电阻损耗。在有色金属和绝缘材料相同的条件下，直流时的允许工作电压比在交流下约高3倍。2根心线的直流电缆线路输送的功率比3根心线的交流电缆线路输送的功率大得多。 （4）没有系统的稳定问题
交流系统有一定的电抗，输送的功率有一定的极限，如果超过这极限，送端的發电机和受端的发电机可能失去同步而造成系统的解列。直流系统本身具有调制功能，可根据系统的要求做出快速响应，对机电振荡产生阻尼，阻尼能够产生低频振荡，从而提高了电力系统暂态稳定水平。
（5）能限制系统的短路电流
用交流输电线路连接两个交流系统时，由于系统容量增加，将使短路电流增大，有可能超过原有断路器的遮断容量，这就要求更换大量设备，增加大量的投资。直流输电时，就不存在上述问题。
（6）调节速度快，运行可靠方便
直流输电通过晶闸管换流器能够方便、快速地调节有功功率和实现潮流翻转。直流输电工程运行时，无论任一极发生故障时，另一极均能继续运行，并可以发挥过负荷能力，保持输送功率不变或最大限度的减少输送功率的损失。
对于大电网而言，能够实现大电网之间通过直流输电互联供电的方式，同时2个电网之间也不会因为这种方式产生互相干扰和影响，并在必要时可以迅速进行功率交换。
（三）直流输电适用于以下场合：
远距离大功率输电；海底电缆送电；不同频率或同频率非同期运行的交流系统之间的联络；用地下电缆向大城市供电；交流系统互联或配电网增容时，作为限制短路电流的措施之一；配合新能源的输电。
应用直流输电目前主要用于：
（1）远距离大功率输电；
（2）联系不同频率或相同频率而非同步运行的交流系统；
（3）作网络互联和区域系统之间的联络线（便于控制、又不增大短路容量）；
（4）以海底电缆作跨越海峡送电或用地下电缆向用电密度高的大城市供电；
（5）在电力系统中采用交、直流输电线的并列运行，利用直流输电线的快速调节，控制、改善电力系统的运行性能。
三、高压直流输电的应用
直流输电发展到今天，在一次和二次设备层面均有了长足进步，其发展方向是在保证系统运行可靠的情况下不断提高运行电压、增大输送功率、降低系统损耗、发挥其快速可控性以提高电力系统的稳定性。通过功能的合理集成、有序分布方便人机交互，不断提高直流输电运行的集约化水平。随着电力的发展，一个全国互联的大电网将会出现，西电东送的步伐将进一步加快，电力市场的逐步开放，可再生能源的开发利用，以及环保意识的加强等，所有这些都为扩大直流输电技术的应用创造了良好的条件，而电力电子技术的进步和直流输电设备价格的下降，将使直流输电的优势更加明显。
参考文献
[1] 梁旭明，张平，常勇.高压直流输电技术现状及发展前景[J].电网技术，2012（4）.
[2] 陈鑫郁.高压直流输电的优势和应用及其展望[J].学位论文。
[3] Sato K.The world’s largest-capacity 8 kV/3.6 kA light-triggered thyristor[J].Mitsubishi Electric Advance，1996，75（1）：31-32.