摘要：超高压输电具有超远距离、超大容量、低损耗送电、节约线路走廊、降低工程造价等特点。建设超高压电网，可促进大媒电、大水电、大核电、大规模可再生能源的建设，能够推进资源的集约开发和高效利用，缓解煤炭运输和环境的压力，节约土地资源，在全国乃至更大范围的优化配置，具有显著的经济效益和社会效益。电力技术的发展是从直流电开始的；随着三相交流发电机、感应电动机、变压器的迅速发展，发电和用电领域很快被交流电所取代；但是直流还有交流所不能取代之处，如远距离大容量输电，不同频率电网之间的联网、海底电缆和大城市地下电缆等。直流输电的发展与换流技术有密切的关系。（特别与高电压、大功率换流设备的发展）
关键词：超高压输电；技术特点；应用
第一阶段：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。因此大功率汞弧阀使直流输电成为现实。1954年世界上第一个采用汞弧阀性直流输电工程（哥特兰岛直流工程）在瑞典投入运行，1977年最后一个采用汞弧阀换流的直流输电工程（纳尔逊河I期工程）建成。第二阶段：晶闸管阀换流时期20世纪70年代以后，电力电子技术和微电子技术的迅速发展，高压大功率晶闸管的问世，晶闸管换流阀和计算机控制技术在直流输电工程中的应用，这些进步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。
第二阶段：晶闸管阀换流时期。第一个采用晶闸管阀的HVDC系统是加拿大1972年建立的依尔河系统，运行电压80kV、输送容量为320MW背靠背直流输电系统。目前，国外输送容量最大的是1984年巴西建设伊泰普水电站±600kV超高压直流输电工程，两回共6300MW，线路全长1590km。
第三阶段，新型半导体换流设备的应用，20世纪90年代以后，IGBT得到广泛应用，1997年世界上 第一个采用IGBT组成电压源换流器的直流输电工程在 瑞典投入运行。目前，世界上最大的IGBT轻型HVDC是北欧地区的Estlink海底电缆工程，运行电压±150kV，传输容量350MW，电缆全长105km。
超高压直流输电出现的背景：1、 我国电力发展规模庞大2、新增电力装机相对集中在大水电、大火电基地3、中国电网西电东送的格局长期存在，规模逐渐扩大4、直流输电的特点和性能这种背景下，出现超高压输电交流和直流是必然的超高压直流输电的特点和性能直流输电工程的电压等级可根据工程的特点而确定。直流工程统一的电压等级有利于设备国产化，根据我国的国情确定超高压直流的电压等级为±800KV超高压直流与交流相比有其独特优势：送电距离可以更远、送电容量更大、线路走廊更窄、电力系统适应性好、控制灵活、调度方便
技术性能，线路故障时的自防护能力，交流线路单相接地后，其消除过程一般约0.4~0.8秒，加上重合闸时间，约0.6~1秒恢复。直流线路单极接地，整流、逆变两侧晶闸管阀立即闭锁，电压降为零，迫使直流电流降到零，故障电弧熄灭不存在电流无法过零的困难，直流线路单极故障的恢复时间一般在0.2~0.35秒内。
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过负荷能力，交流输电线路具有较高的持续运行能力，受发热条件限制的允许最大连续电流比正常输电功率大的多，其最大输送容量往往受稳定极限控制。直流线路也有一定的过负荷能力，受制约的往往是换流站。通常分2小时过负荷能力、10秒钟过负荷能力和固有过负荷能力等。前两者葛上直流工程分别为10%和25%，后者视环境温度而异。过负荷能力总的来说，就过负荷能力而言，交流有更大的灵活性，直流如果需要更大的过负荷能力，则在设备选型时要预先考虑，此时需要增加投资。
功率控制，交流输电取决于网络参数、发电机与负荷的运行方式，值班人员需要进行调度，但又难于控制，直流输电则可全自动控制。直流输电控制系统响应快速、调节精确、操作方便、能实现多目标控制；
短路容量，两个系统以交流互联时，将增加两侧系统的短路容量，有时会造成部分原有断路器不能满足遮断容量要求而需要更换设备。直流互联时，不论在哪里发生故障，在直流线路上增加的电流都是不大的，因此不增加交流系统的断路容量。
电缆，电缆绝缘用于直流的允许工作电压比用于交流时高两倍，例如35kV的交流电缆容许在100kV左右直流电压下工作，所以在直流工作电压与交流工作电压相同的情况下，直流电缆的造价远低于交流电缆。
输电线路的功率损耗比较，在直流输电中，直流输电线路沿线电压分布平稳，没有电容电流，在导线截面积相同，输送有用功率相等的条 件下，直流线路功率损耗约为交流线路的2/3。并且不需并联电抗补偿。
调度管理，由于通过直流线路互联的两端交流系统可以又各自的频率，输电功率也可保持恒定（恒功率、恒电流等）。对送端而言，整流站相当于交流系统的一个负荷。对受端而言，逆变站则相当于交流系统的一个电源。互相之间的干扰和影响小，运行管理简单方便，对我国当前发展的跨大区互联、合同售电、合资办电等形成的联合电力系统，尤为适宜。
线路走廊，按同电压500kV考虑，一条500kV直流输电电线路的走廊约40m，一条500kV交流线路走廊约为50m，但是1条同电压的直流线路输送容量约为交流的2倍，直流输电的线路走廊其传输效率约为交流线路的2倍甚至更多一点。
作者简介：
第一作者：王林（1983-）男，大学本科，工程师，主要从事高压直流输电系统运行维护管理工作。
郑丰（1974-）男，硕士，高级工程师，主要从事高压直流输变电工程基建管理工作。
任成林（1971-）男，硕士研究生，高级工程师，主要从事高压直流输变电工程基建管理工作。
蔡永梁（1977-）男，硕士，高级工程师，主要从事高压直流控制保护技术研究与管理工作。
姚传涛（1988-）男，大学本科，助理工程师，主要从事高压直流控制保护技术研究与管理工作。
论文作者:王林,郑丰,任成林,蔡永梁,姚传涛
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/26
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