高压直流输电的介入对交流电网的影响

要航秦昕吕思颖裴旵

（广西大学电气工程学院，广西 南宁 530004）

【摘要】近年来我国西电东送、南北互供的电网发展战略会使得高压直流输电更为普遍，讨论了交流电网目前的状态及高压直流输电带来的一些影响，说明了高压直流输电对交流电网的发展具有重要意义。

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关键词 高压直流输电；交流电网；电力建设

０引言

自1888年由费郎蒂设计的大型交流电站成立以来，交流电逐渐代替直流电，广泛的被人们使用。20世纪50年代，一种新型的直流输电-高压直流输电出现并快速的发展。高压直流输电技术通过其可以进行长距离输电、电网互联方面的优点,给予高压交流输电技术强有力的补充，并且已经在全世界投入应用,应用的范围也越来越广泛。

1交流电网的现状

自从第一个交流发电站成立以来，交流电网凭借以下的优势迅速的发展并被广泛的使用。

1）利用建立在电磁感应原理基础上的交流发电机可以很经济方便地把机械能（水流能、风能）、化学能等其他形式的能转化为电能；交流电源和交流变电站与同功率的直流电源和直流换流站相比，造价大为低廉。

2）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。

随着技术的不断深入，交流电网出现了一些问题，主要有以下几方面：

1）交流输电不能做太远距离输电

交流输电由来已久，交流输电线路中，除了有导线的电阻损耗外还有交流感抗的损耗.为了解决交流输电电阻的损耗，采用高压和超高压输电来减小电流来减小损耗，但是交流电感损耗不能减小。因此交流输电不能做太远距离输电。

2）交流输电的功率损耗严重

交流输电的功率损耗不仅表现在阻抗上，线路中的电抗功率损耗也相当严重。一条200kＶ的电缆，每1km的电容约为0.2μf，每1km需要供给充电的功率相当于3000km，在每1km输电线路上，每年的损耗非常高，造成资源的严重浪费。

3）交流输电两端系统必须同步运行

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，并网的各个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。

2高压直流输电

直流输电技术从50年代开始，但是发展比较缓慢。我国土地面积大，能源非常丰富，但是分布不均匀。尤其是水资源，有三分之二的分布在西南西北地区，煤矿资源的60%分布在西部地区，而我国的主要电力供应在中部、东部和南部，耗电量巨大，因此直流输电越来越受研究人员重视，直流输电开始迅速发展。直到上世纪80年代，我国的第一个高压直流输电线路投运，这是一条建设区间是从浙江穿山半岛到舟山岛，距离长达10OkV的从海底直流输电的工程。其最大的输电容量为50MW，这标志着高压直流输电进入了一个全新的时代。1990年，一条双极直流输电工程投入生产并运行，其最大容量已达到1.2GW，填补了交流电网在长距离输电的缺憾，这标志着我国已经具有长距离大容量输电的能力，我国电网从此进入交直流混合输电的时代。在2005年，我国的第一个换流站建成了，其位于灵宝县，输电量达到360km，传输的电流也达到了3kA，其两端的交流电压分别达到了330kV和220kA，并且该工程属于国内自主研发设计，使用了国内外最先进的设备及技术，并且为了保证这个项目的实施完成，对于葛南区间的高压直流输电的改进也提前完工。2008年，我国成功的建成高压直流输电项目12个，2014年左右一期工程一回直流送电华中电网，落点在湖南。

高压直流输电主要具有以下特点：

1）高压直流输电的频率和相位与它相邻的两个交流系统无关。

２）高压直流输电只传送有功功率。

３）高压直流输电的传送功率(包括大小和方向)快速可控。

４）高压直流输电在线路上比较经济。

3高压直流输电对交流电网的影响

3.1高压直流输电可以解决交流电网存在的一些问题，填补交流电网的空缺

1）由于交流电网两端系统必须同步运行，这使得稳定性较差，而高压直流输电的频率和相位与它相邻的两个交流系统无关。因此可根据直流输电环节将两个独立的交流系统连接起来,这样不但能拥有减小热备用容量等联网的效益，还可保证各自拥有有功及无功功率平衡等电网管理的独立性。除此之外,如果一个电网短路，由于直流环节不直接连到另一个电网，从而具有隔离作用，甚至避免系统大面积停电所导致的后果。故高压直流输电很适于电网间的互联。

2）交流电网的功率损耗相当严重，而高压直流输电只传送有功功率。因为这个特点，交流电网的短路容量不会增加，所以对于断路器影响不大。不必增加断路器的遮断容量，直流输电可以进行长距离的输电。

3）交流电网传送的功率的大小和方向不可控，而高压直流输电的传送功率(包括大小和方向)快速可控。所以高压直流输电可以填充交流电网的这个空缺，电网的稳定性较好，可以非常严格的按照事先规定的参数进行实时的控制，并且其不会受到两端交流电网的限制，非常适合两个电网之间的相互输电。

4）在交流电网中，使用的线路为三相电，在大型的工程里面，线路较乱，而高压直流输电在线路上比较经济。因单、双极直流输电分别只需一、二根导线(相当于一、二回交流线路)，所需的线路数量少，线路的宽度低，线材及工程量都比较少。并且在远距离输电时,采用直流输电产生的费用远远小于用换流设备产生的费用，线路越长，节省越多。

5）直流输电发生故障的损失比交流输电小。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，另一侧要向故障一侧输送短路电流．因此使两侧系统原有开关切断短路电流的能力受到威胁，需要更换开关。而直流输电中，由于采用可控硅装置，电路功率能迅速、方便地进行调节，直流输电线路上基本上不向发生短路的交流系统输送短路电流，故障侧交流系统的短路电流与没有互连时一样，因此不必更换两侧原有开关及载流设备。

3.2高压直流输电相对于交流电网存在一定的劣势

1）电力远距离输送，将低压通过升压变压器，然后到达目的地后，采用降压变压器将电压降低，设备简单，容易实现。而高压直流输电要求的设备较高。

2）远距离输电的情况下，交流电网的设备比高压直流输电更加经济。

高压直流输电填补了交流电网的一些空缺，但是它也存在着自己相应的缺点。

4结论

通过以上表明高压直流输电对交流电网的影响很大，它解决了交流电网一些的缺点，在我国长距离大容量输电和电网互联中发挥了重要的作用，但是对于远距离的输电，高压直流输电对于设备的要求太高，增加了经济的开销。（下转第314页）

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参考文献

［１］马义永.高压交流输电和高压直流输电的优缺点比较[J].物理教学探讨,2006,24(5):25-26.

［２］潘丽珠.高压直流输电对交流系统电压稳定影响的研究[D].北京:华北电力大学,2006.

［３］赵强.高压直流输电对交流电网继电保护影响及解决措施[D].保定:华北电力大学,2009.

［责任编辑：邓丽丽］