直流输电系统概况.PDFVIP

第1章 007 第1章 直流输电系统概况 直流输电工程是以直流电的方式实现电能输送的工程。在进行远距离、大容量输电时，它 能够实现不同额定频率交流系统的互联，提高交流系统互为备用和紧急情况下系统相互支援的能 力。我国幅员广大，土地辽阔、沿海岛屿星罗棋布，我国水力资源主要分布在西南地区，煤炭资 源 70% 集中在山西和内蒙古，而工业负荷却集中在沿海地区，因此直流输电有着广阔的发展前景。 1.1 国外直流输电系统发展 电力传输首先是从直流电开始，最早的直流输电是用直流发电机直接向负荷供电。1882 年 法国物理学家德普勒用装设在米斯巴赫煤矿中的直流发电机，以 1.5~2.0 kV 电压，沿着 57 km 的 电报线路，把电力输送到在慕尼黑举办的国际展览会上，完成了人类有史以来的第一次直流输电 试验。 由于科学技术和工业生产发展的需要，使得社会对电力的需求也急剧增大。由于用户的电压 不能太高，因此要提高输送的功率就要加大电流。电流越大，输电线路发热就越厉害，损失的功 率就越多；而且电流大，损失在输电导线上的电压也大，用户得到的电压就会降低，离发电站越 远的用户得到的电压也就越低。直流输电的弊端限制了电力的应用，这促使人们探讨用交流输电 1889 Mouties Lyon 的问题。 年在法国通过用直流发电机串联得到高电压，如从毛梯埃斯（ ）到里昂（ ） 125 kV 20 MW 230 km 的 ， ， 的直流输电工程等。由于不能直接给直流电升压，进一步提高大功 率发电机的额定电压又存在着绝缘等一系列技术难题，使得输电距离受到极大的限制，不能满足 输送容量增长和输电距离增加的要求。高电压大容量直流电机的换向有困难，运行方式复杂，可 靠性差，所以直流输电没有得到进一步的发展。与此同时，交流发动机、变压器和感应电动机的 快速发展使得交流电的发电、变电、输送、分配和使用都很方便、经济、安全和可靠，因此交流 直 流 输 电 系 统 概 况 第1章 德 阳 换 流 站 DEYANG HUANLIUZHAN 电几乎完全代替直流电并发展成为今天的规模巨大的电力系统。 20 世纪 50 年代，电力需求增长很快，随着电力系统的大规模发展，输电功率和输电距离进 一步增加，交流输电也遇到了一系列不可克服的技术难题，其局限性在生产实践中表现得特别明 显。此时，大功率电力电子技术的研究成功为高压直流输电突破了早期直流技术的壁垒，于是直 流输电技术又重新为人们所重视。从 1954 年世界上第一项直流输电工程在瑞典投入商业运行以 来，高压直流输电技术已经在远距离大容量输电、海底电缆送电、电力系统非同步互联等领域得 到了广泛的应用。 换流器作为直流输电系统最核心的设备，其技术发展直接决定了直流输电的发展进程，根据 换流器的发展进程可以将直流输电系统的发展分为以下几个时期： 1 1901 1928 （ ）汞弧阀换流时期： 年发明的汞弧整流管只能用于整流，不能逆变。 年研制成 功了具有栅极控制能力的汞弧阀，它不但可用于整流，而且还可以进行逆变。大功率汞弧阀的问 世使直流输电成为现实。但是，汞弧阀制造技术复杂、价格昂贵、逆弧故障率高、可靠性较低、 运行维护不便等因素，使直流输电的发展受到限制。 2 20 70 （ ）晶闸管阀换流时期： 世纪 年代以后，电力电子技术和微电子技术的迅速发展，高