编辑：矿用变压器厂家 日期：2017-09-08 人气：5858
在现代直流输电系统中，只有输电环节是直流电，发电系统和用电系统仍然 是交流电。在输电线路的送端，交流系统的交流电经换流站内的换流变压器送到整流器， 将高压交流电变为高压直流电后送入直流输电线路。直流电通过输电 线路送到受端换流站内的逆变器，将高压直流电又变为高压交流电，再经过换流 变压器将电能输送到交流系统。在直流输电系统中，通过控制换流器，可以使 其工作于整流或逆变状态。
我国目前建成的高压直流输电工程均为两端直流输电系统。 两端直流输电系 统主要由整流站、逆变站和输电线路三部分组成，
两端直流输电系统可以采用双极和单极两种运行方式。
在双极运行方式中，利用正负两极导线和两端换流站的正负极相连，构成直 流侧的闭环回路。两端接地极所形成的大地回路可作为输电系统的备用导线。正常运行时，直流电流的路径为正负两根极导线。实际上，它们是由两个独立运 行的单极大地回路系统构成。正负两极在地中的电流方向相反，地中电流为两极 电流之差。两 极电流之差形成的电流为不平衡电流，由接地极导引入地。在双极运行时，不平衡电流一般控制在额定电流的 1%之内。
单极运行方式又分为单极金属返回和单极大地返回两种运行方式。 在单极金 属返回运行方式中，利用两根导线构成直流侧的单极回路，直流线路中的一根导线用作正 或负极导线，另一根用作金属返回线。在此运行方式中，地中无电流 通过。在单极大地返回运行方式中，利用一根或两根导线和大地构成直流侧的单 极回路。在该运行方式中，两端换流站均需接地，大地作为一根导线，通过接 地极入地的电流即为直流输电工程的运行电流。
高压直流输电与交流输电相比，具有诸多优点：
(1)高压直流输电具有明显的经济性。输送相同功率时，直流输电线路所用线材仅为交流输电的 1/2～2/3。直流输电采用两线制，与采用三线制三相交流输 电相比，在输电线路导线截面和电流密度相同的条件下，若不考虑趋肤效 应，输送相同的电功率，输电线和绝缘材料可节省约 1/3。
如果考虑到趋肤效 应和各种损 耗，输送同样功率交流电所用导线截面积大于或等于直流输电所用 导线截面积的 1.33 倍。因此，直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半。 另外，直流输电 线路的杆塔结构也比同容量的三相交流输电线路的简单，线路 走廊占地面积也大幅减少，但是，直流输电 系统中的换流站的造 价和运行费用要比交流输电系统变电站的高，当输电距离增加到一定值后，直流输电线路所节省的费用刚好抵偿了换流站所增加的费用， 此时这个输电距离即被称为 交流输电与直流输电的等价距离。如果把交流输电 和直流输电两种输电方式在输送一定功率时，所需的费用和输电距离之间的关系 两曲线交点的横坐标就是等价距离。
(a)交流输电线路走廊;(b)直流输电线路走廊
(a)总投资与线路距离的关系;(b)架空输电线路的损耗
(2)在电缆输电线路中，高压直流输电线路不产生电容电流，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗。在一些特殊场合，如输电线路经过海峡时，必须 采用电 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。而在直流输电线路中，由于电压波动很小，基本上没有电容电流加 在电缆上。
(3)采用直流输电时，线路两端交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行。 采用远距离交流输电时， 交流输电系统两端电流的相位存在显著差异; 并网的 各子系统交流电的频率虽然规定为 50Hz，但实际上常产生波动。这两种 因素导致交流系统不同步， 需要用复杂而庞大的补偿系统和综合性很强的技术加 以调整，否则就可能在设备中形成强大的环流而损坏设备，或造成不同步运行 而引起停电事故。采用直流输电线路将两个交流系统互连时，其两端的交流电网 可以按各自的频 率和相位运行，不需进行同步调整。
(4)高压直流输电控制方便、速度快，发生故障的损失比交流输电的小。两个交流系统若用交流线路互连，则当一侧系统发生短路时，另一侧要向故障侧 输送短路 电流。 因此， 将使两侧系统原有断路器切断短路电流的能力受到威胁， 需要更换断路器。若用直流输电将两个交流系统互连，由于采用可控硅装置，电路功率能迅 速、方便地进行调节，直流输电线路向发生短路的交流系统输送的 短路电流不大，故障侧交流系统的短路电流与没有互连时几乎一样。因此不必更 换两侧原有开关及载流设备。
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