直流輸電

基本釋義

　　【詞語】：直流輸電

　　【注音】：zhí liú shū diàn

　　【釋義】：將發(fā)電廠發(fā)出的交流電，經(jīng)整流器變換成直流電輸送至受電端，再用逆變器將直流電變換成交流電送到受端交流電網(wǎng)的一種輸電方式。主要應(yīng)用于遠(yuǎn)距離大功率輸電和非同步交流系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，具有線路投資少、不存在系統(tǒng)穩(wěn)定問題、調(diào)節(jié)快速、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)

　　直流輸電與交流輸電相比有以下優(yōu)點(diǎn)：

　?、佼?dāng)輸送相同功率時(shí)，直流線路造價(jià)低，架空線路桿塔結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，線路走廊窄，同絕緣水平的電纜可以運(yùn)行于較高的電壓；

　　②直流輸電的功率和能量損耗??；

　?、蹖?duì)通信干擾小；

　?、芫€路穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)沒有電容電流，沒有電抗壓降,沿線電壓分布較平穩(wěn),線路本身無需無功補(bǔ)償；

　?、葜绷鬏旊娋€聯(lián)系的兩端交流系統(tǒng)不需要同步運(yùn)行，因此可用以實(shí)現(xiàn)不同頻率或相同頻率交流系統(tǒng)之間的非同步聯(lián)系；

　?、拗绷鬏旊娋€本身不存在交流輸電固有的穩(wěn)定問題，輸送距離和功率也不受電力系統(tǒng)同步運(yùn)行穩(wěn)定性的限制；

　?、哂芍绷鬏旊娋€互相聯(lián)系的交流系統(tǒng)各自的短路容量不會(huì)因互聯(lián)而顯著增大；

　?、嘀绷鬏旊娋€的功率和電流的調(diào)節(jié)控制比較容易并且迅速，可以實(shí)現(xiàn)各種調(diào)節(jié)、控制。如果交、直流并列運(yùn)行，有助于提高交流系統(tǒng)的穩(wěn)定性和改善整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行特性。

缺點(diǎn)

　　直流輸電的發(fā)展也受到一些因素的限制。首先，直流輸電的換流站比交流系統(tǒng)的變電所復(fù)雜、造價(jià)高、運(yùn)行管理要求高；其次，換流裝置（整流和逆變）運(yùn)行中需要大量的無功補(bǔ)償，正常運(yùn)行時(shí)可達(dá)直流輸送功率的40～60%；換流裝置在運(yùn)行中在交流側(cè)和直流側(cè)均會(huì)產(chǎn)生諧波，要裝設(shè)濾波器；直流輸電以大地或海水作回路時(shí)，會(huì)引起沿途金屬構(gòu)件的腐蝕，需要防護(hù)措施。要發(fā)展多端直流輸電，需研制高壓直流斷路器。

發(fā)展歷史

　　以直流電流傳輸電能。人們對(duì)電能的應(yīng)用和認(rèn)識(shí)是首先從直流開始的。法國(guó)物理學(xué)家和電氣技師M.德普勒于1882年將裝設(shè)在米斯巴赫煤礦中的 3馬力直流發(fā)電機(jī)所發(fā)的電能,以1500～2000伏直流電壓,送到了57公里以外的慕尼黑國(guó)際博覽會(huì)上，完成了第一次輸電試驗(yàn)。此后在20世紀(jì)初，試驗(yàn)性的直流輸電的電壓、功率和距離分別達(dá)到過125千伏、20兆瓦和225公里。但由于采用直流發(fā)電機(jī)串聯(lián)獲得高壓直流電源，受端電動(dòng)機(jī)也是用串聯(lián)方式運(yùn)行，不但高壓大容量直流電機(jī)的換向困難而受到限制,串聯(lián)運(yùn)行的方式也比較復(fù)雜，可靠性差,因此直流輸電在近半個(gè)世紀(jì)的時(shí)期里沒有得到進(jìn)一步發(fā)展。20世紀(jì)50年代,高壓大容量的可控汞弧整流器研制成功,為高壓直流輸電的發(fā)展創(chuàng)造了條件；同時(shí)電力系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，使交流輸電的穩(wěn)定性問題等局限性也表現(xiàn)得更明顯，直流輸電技術(shù)又重新為人們所重視。1954年瑞典本土和哥德蘭島之間建成一條96公里長(zhǎng)的海底電纜直流輸電線，直流電壓為±100千伏，傳輸功率為20兆瓦,是世界上第一條工業(yè)性的高壓直流輸電線。50年代后期可控硅整流元件的出現(xiàn)，為換流設(shè)備的制造開辟了新的途徑。30年來，隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，直流輸電有了新的發(fā)展。到80年代世界上已投入運(yùn)行的直流輸電工程共有近30項(xiàng)，總輸送容量約2萬兆瓦，最長(zhǎng)的輸送距離超過1千公里。并且還有不少規(guī)模更大的工程正在規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)中。

應(yīng)用

　　直流輸電目前主要用于5各方面：

　?、龠h(yuǎn)距離大功率輸電；

　　②聯(lián)系不同頻率或相同頻率而非同步運(yùn)行的交流系統(tǒng)；

　　④以海底電纜作跨越海峽送電或用地下電纜向用電密度高的大城市供電；

　?、菰陔娏ο到y(tǒng)中采用交、直流輸電線的并列運(yùn)行，利用直流輸電線的快速調(diào)節(jié)，控制、改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行性能。

　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大功率可控硅制造技術(shù)的進(jìn)步、價(jià)格下降、可靠性提高，換流站可用率的提高，直流輸電技術(shù)的日益成熟，直流輸電在電力系統(tǒng)中必然得到更多的應(yīng)用。當(dāng)前，研制高壓直流斷路器、研究多端直流系統(tǒng)的運(yùn)行特性和控制、發(fā)展多端直流系統(tǒng)、研究交直流并列系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理和控制，受到廣泛的關(guān)注。

　　許多科學(xué)技術(shù)學(xué)科的新發(fā)展為直流輸電技術(shù)的應(yīng)用開拓著廣闊的前景，多種新的發(fā)電方式──磁流體發(fā)電、電氣體發(fā)電、燃料電池和太陽能電池等產(chǎn)生的都是直流電，所產(chǎn)生的電能要以直流方式輸送，并用逆變器變換送入交流電力系統(tǒng)；極低溫電纜和超導(dǎo)電纜也更適宜于直流輸電，等等。今后的電力系統(tǒng)必將是交、直流混合的系統(tǒng)。