摘要：随着人类社会的不断进步，电力能源已经成为人类社会发展的重要能源之一，在经济全球化背景下，开展高压直流输电的技术问题研究，解决高压直流输电技术和交直流混合电网运行中的难题，不仅对我国电网的安全稳定运行具有重要的意义，而且将为世界电网技术的发展做出贡献。
关键词：高压直流输电技术；现状；发展前景
随着我国电力系统的不断发展，采用高压直流输电的必要性也是日益突出。高压直流输电和交流输电相比较而言，前者在一定的条件下还是有很明显的优势的，所以也促使着高压直流输电逐渐成为了电力系统中一项较为前沿的输电技术。高压直流输电由于其具备了交流输电所不能比拟的优点和特殊性，随着我国换流元件的质量和功率的不断提高、价格的不断降低、以及直流输电运行管理水平的不断提高，所以高压直流输电的应用才越来越广泛，其重要的作用也是更加的凸显出来。
一、高压直流输电技术特点
1.1调节快速可靠
直流输电通过可控硅换流器能快速调整有功功率，实现“潮流翻转”，在正常时能保证稳定输出，在事故情况下，可实现健全系统对故障系统的紧急支援，也能实现振荡阻尼和次同步振荡的抑制。在交直流线路并列运行时，如果交流线路发生短路，可短暂增大直流输送功率以减少发电机转子加速，提高系统的可靠性。
1.2不存在系统稳定问题
可实现电网的非同期互联，而交流电力系统中所有的同步发电机都保持同步运行。在一定的输电电压下，交流输电容许输送功率和距离受到网络结构和参数的限制，还须采取提高稳定性的措施，增加了费用。而用直流输电系统连接两个交流系统，由于直流线路没有电抗，不存在上述稳定问题。因此，直流输电的输送容量和距离不受同步运行稳定性的限制，还可连接两个不同频率的系统，实现非同期联网，提高系统的稳定性。
二、高压输电技术的发展现状
2.1直流输电与交流输电架设线路的比较
直流输电一般采用双级中性点接地方式，因此直流线路仅需两根导线，而三相交流线路则需要三根导线。可以证明，在同样材料和绝缘水平条件下，两根导线的直流线路所能输送的功率和三根导线的交流线路所能输送的有用功率几乎相等。显然从经济角度看，直流输电比交流输电省材(所用线材仅为交流输电的1/2～2/3)，省力，并且线路走廊占地面积也少。
2.2在配电和发电方而的比较
这方面交流输电存在明显的优势，交流发电机可以很经济方便地把其他形式的能转化为电能，生成的交流电可以方便地通过变压器升压和降压，这给配送电能带来极大的方便，在电站和配电投资上，交流电源和交流变电站技术要求简捷明了，比建造同功率的直流电源和直流换流站相比，造价极为低廉。
2.3电缆线路的比较
由于电缆绝缘在直流电压和交流电压工作情况下的电位分布和击穿机理不同，因此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，也就是说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。
2.4输电线路的功率损耗比较
直流输电的功率损耗来源于阻抗，而交流输电的功率损耗不仅表现在阻抗上，线路中的电抗引起的功率损耗也不可小看。日前，高压输电线经过大城市时，一般采用地下电缆，输电线经过海峡时，用海底电缆。由于电缆芯线与大地之间构成同轴电容器，在交流高压输电线路中，空载电容电流极为可观。
2.5直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行
交流远距离输电，电流的相位在交流输电系统的两端会产生明显的相位差，并网的各系统交流电必须同步运行，否则可能在设备中形成强大的循环电流损耗设备，或造成不同步运行的停电事故。为此，并网的发电站必须配置复杂庞大的补偿系统，保证并网后，线路中的电流保持稳定。而直流输电线路互连时，它两端的交流电网可以用各自的频率和相位运行，不需进行同步调整。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
三、高压直流输电的优势
3.1低耗材
传统的三相交流线路需要三根导线，并且线路走廊宽，而直流输电线路只需正、负两极导线，其杆塔的结构简单，线路走廊窄，此外，一条同电压的直流输电线路输送容量约为交流输电线路的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。
3.2远距离、大容量
直流输电并不存在交流输电的功角稳定问题，因此不会由于静态稳定或暂态稳定性能变差而降低输送容量。这是直流输电传输功率的重要特点，也是它的一大优势。直流输电的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。
3.3易互联
对于交流输电系统，并网中的各个系统必须同步运行，否则可能在设备中形成强大的循环电流而损坏设备，或者停电事故。而直流输电两端的交流系统不需要同步运行，可实现不同额定频率或相同额定频率交流系统之间的非同期联络，提高两侧交流系统互为备用以及事故紧急支援的能力，从而提高交流系统的稳定性和供电的经济性。
四、高压直流电发展前景
4.1国内高压直流输电产业市场的估算
未来二十年中，国家电网公司规划建设的直流输电工程多达40条以上，其中特高压直流输电工程超过15条。目前，我国每条特高压直流输电工程的建设总投资在150亿元以上。其中特高直流换流阀和换流变的价格均在15~20亿，平波电抗器的价格在10亿左右，控制保护系统价格在4亿以上，交流场和直流场成套设备总造价也接近20亿元。每条特高压直流输电换流站的设备投资（不包括线路和杆塔）大约在80亿左右。在未来20年中，直流输电设备将达到2000亿元左右的市场规模。
4.2高压直流输电产业发展
4.2.1特高压直流换流阀装备
中国电科院以特高压直流换流阀研制工作和试验能力建设为切入点，以系统分析、基本理论研究为基础，经过十多年的自主研发和创新，极易多年的集中攻关，获得了±800kV/4750A换流阀模块及阀塔的样机研制的成功，这是中国电科院在特高压换流阀领域走向世界前列的重要标志。
4.2.2其它高压直流输电核心装备
目前，我国电力科学研究院正在逐渐进行高压直流输电系统的控制保护技术和直流断路器、光电型电流互感器、直流分压器和穿墙套管等关键设备的核心技术展开工作。
结语
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。一次设备发展的关键是在制造和运输限制条件下提高设备的绝缘耐压水平，提高通流能力，研究合理的主电路拓扑，提高直流输电系统动态性能。二次设备发展的技术趋势是不断提高设备可靠性，提高控制性能指标，提高协调控制能力。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。
参考文献
[1]邓国良.高压直流输电系统发展综述[J].山西科技,2013.
[2]刘勇,刘勇,张郭艳.我国高压直流输电与高压交流输电的应用前景试分析[J].2011中国城市规划年会,2011.
[3]吴桂芳,陆家榆,邵方殷.特高压等级输电的电磁环境研究[J].中国电力,2005.
作者简介
姚波（1987.05.01），性别：男；籍贯：陕西省潼关县；民族：汉族；学历：研究生；研究方向：谈论分布式电源对配电网继电保护的影响及评估方法；电力电子方面的；单位 ：国网陕西省电力公司检修公司.
彭超锋（1989.4.7—），男；陕西澄城；汉；研究生；研究方向：智能保护与变电站综合自动化、变电站直流系统；单位：国网陕西省电力公司检修公司 .
论文作者:姚波1,彭超锋2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/24
标签：高压论文; 系统论文; 线路论文; 功率论文; 设备论文; 电压论文; 导线论文; 《基层建设》2018年第8期论文;