2. 直流输电的特点和适用范围

对于多端直流输电技术，我国也开展过试验研究 工作。由于直流断路器没有电流过零点可以利用， 灭弧问题难以解决，给制造带来困难，缺乏满意的 产品提供给工程使用，加上其控制系统复杂，使多 端直流工程发展缓慢。 世界上只有意大利－撒丁岛（三端）和魁北克－ 新英格兰（五端，目前按三端运行）等少数几个工 程，还需要在运行实践中进行考验和改进。
±800kV，6400MW ±1000kV，9000MW
三、特高压交直流输电技术的特点和功能定位
80年代初期以来，我国电力工作者在三峡电 站及其输电系统规划、西电东送和全国联网 研究中，对交、直流输电的特点和适用范围 进行过大量全面深入的研究工作。 基本的共识可归纳为：交、直流输电方式 各有所长，本身没有排他性，而是互相补充 的；在电网规划和建设中要注意发挥各自的 优势，使两种输电方式各尽所能，相得益彰。
(1) 20世纪50年代汞弧阀问世，为直流输 电技术的商业性运营提供了技术条件。
(2) 1954年建成世界上第一个直流输电工 程：瑞典哥特兰岛海底电缆直流输电工 程。
3、采用固态晶闸管（可控硅）的直流输电技术 (1)20世纪70年代，汞弧阀被固态晶闸管代替。 (2)直流输电工程的经济性和可靠性得到很大提高。 (3)直流输电工程呈逐年增长趋势，到1990年：
5、 采用直流输电新技术的工程
目前处于发展阶段，主要为小容量短距离轻型直流输电 和背靠背联网工程，工程实例如下： 1997年3月，瑞典Hellsjon，世界第一条采用新型换流阀 的试验线路：±10kV,3MW,10km。 1998年5月，瑞典Gotland，世界第一条商业营运的轻型直 流输电线路，50MW,70km。 1999年，澳大利亚Directlink工程，当时世界上最大的轻 型直流输电工程，180MW，65km。 2000年6月，美国和墨西哥边界Eagle Pass，世界上第一 个采用新型直流输电技术的背靠背换流站，36MW， ±15.9kV。
5、 采用直流输电新技术的工程

2000年8月，丹麦 Tjæreborg示范工程，7.2MW，±9kV， 4.3km长，将位于Tjæreborg的风力发电站与交流主网相 联。

2002年4月，澳大利亚Murraylink工程，200MW，±150kV， 180km，建设目的是使南部电网与Victoria州电网互联。 该工程将是世界上最长的地下电缆输电项目。
转动惯量有关。受端交流系统必须有一个相对于直
流系统规模的最小的转动惯量，来为交、直流输电
系统的安全稳定运行提供必要条件。可以采用有效
直流惯性常数来表示相对转动惯量，其定义如下：
H dc
交流系统的总转动惯量，MW .S 直流联络线额定输送功率, MW
4．特高压直流系统需要坚强交流输电网的支持
为了交、直流输电系统的安全稳定运行， 要求有效直流惯性常数至少为2-3秒。因此， 对于很少或没有发电机的受端交流系统， 必须采用同步调相机以增大系统的惯量。
连续换相失败，将进一步恶化交流系统的运
行，会导致系统稳定破坏。
4．特高压直流系统需要坚强交流输电网的支持 作为一种初步评估的手段，通常采用有效短路比 （ESCR）来评估交流系统的强弱程度：
交流系统短路容量 容性无功补偿容量 ESCR 直流换流器额定功率
（1）传统交流系统的强弱程度分类如下： 强，如果ESCR大于5； 中，如果ESCR在3至5之间； 弱，如果ESCR小于3。
4．特高压直流系统需要坚强交流输电网的支持

（3）送端交流系统具有足够的强度，一方面 可以为直流系统整流站提供足够的无功和电
压支撑；另一方面承受由直流输电系统故障
而带来的有功和统故障而需要切除的
送端发电机组台数。
4．特高压直流系统需要坚强交流输电网的支持
2400km前苏联埃基巴斯图兹—欧洲中部（已停建）
(4) 最长海底电缆
242 km,挪威—丹麦
(5) 多端直流输电系统
加拿大-美国五端直流输电系统，按三端直流运行。 意大利－撒丁岛三端直流输电系统。
二、目前国际上直流输电达到的水平
2.我国目前的水平
±500kV，3000MW，3000A，目前世界上单个双

2002年5月，美国Cross-Sound联络工程，330MW，±150kV，
40km长，建设目的是通过海底电缆使位于New Mavend的 Connecticut电网与纽约长岛电网联网。
6、直流输电控制保护系统的新进展
1)

目前已广泛采用的控制保护系统为：
硬件采用模块集成和软件采用功能块编程的 多处理器系统 与一次系统的信息交换采用光纤 换流站内设备信息交换采用网络 站间通讯采用光纤 信息已实现GPS定时

不需要采用大量无功补偿装臵，减少并联电容 器组数。 甩负荷过电压和阀侧短路电流降低。 低次谐波谐振的可能性降低。


换流站占地减少。
4、直流输电技术的新进展
CCC（电容器换相换流器)主要缺点如下： 在换相故障时，如果电容器持续充电到 过电压水平，换流器会失去自恢复能力。 除了需要加MOV对电容器进行保护外， 还要求换流阀工作稳定和能够承受大的 电压跃变，并应配备高性能的滤波器。 会增大直流侧的谐波。
国电网互联的进展，直流输电已成为主 要的输电方式之一。
2. 直流输电的特点和适用范围
目前，我国采用的直流输电技术主要是端对 端直流输电和背靠背直流联网技术，其中： 端对端直流输电技术作为“直达快车”， 适用于超过交、直流经济等价距离（目前对 于500千伏交流输电和±500kV直流输电约为 700～1000公里；对于1000千伏交流输电和 ±800kV直流输电约为1100～1400公里）的远 距离、大容量输电； 背靠背直流技术适用于不同频率以及不易 协调的系统间的联网。
极电流最大、换流能力最强的直流输电工程（例
如三峡等直流输电工程）。 ±800kV，6400MW，4000A，世界上首个6400MW 特高压直流输电工程（例如在建的金沙江一期直 流输电工程）。
二、目前国际上直流输电达到的水平
3.我国直流电压等级研究情况
±500kV，3000MW


±660kV，4000MW
4、直流输电技术的新进展

（3）采用新型全控型电力电子器件IGBT的全 可控型换流器
其特点是开关频率高、损耗小。主要优点如下：



可以对有功和无功功率进行精确控制。 无需外部交流网提供换相电压，不会发生换相失败。 可以很好地解决换流器谐波问题。 大大减少无功补偿设备容量和换流站占地面积。 在瑞典和美国等国家已有工程实例，但目前阶段主 要为小容量短距离轻型直流输电和背靠背联网工程， 有待于进一步发展和成熟。


4、直流输电技术的新进展
（2）采用新型电力电子器件（GTO）的自换相换
流器 主要优点是：

在换流母线电压很低时，仍能继续工作，大大降低换 相失败的可能性。 换流站占地仅为传统换流站的一半，因为无功补偿设 备可以减少很多。 考虑交直流系统故障时换流器元件的电流和电压设计 系数大大降低 目前正处于研发阶段。在日本中央电力研究所建有 该换流器的模型。


2）控制保护系统正向全面微机化、智能化 和小型化发展，并更加安全可靠
二、国际上直流输电达到的水平
1.国外目前的水平 (1)最高直流电压：
±600kV，巴西伊泰普HVDC工程 ±750kV，前苏联埃基巴斯图兹—欧洲中部（已停建）
(2) 最大输送容量
巴西伊泰普630万千瓦（2条±600kV线路）
(3)最长直流架空线路

2. 直流输电的特点和适用范围

新的基于全可控元件的直流输电技术，可以 部分克服目前常规直流输电的一些问题，但
还处于发展的初期，短期内难以满足远距离、
大容量输电的需要。
3．特高压交直流输电的功能定位

特高压交流与特高压直流在电网中的应用是相辅相成和互 为补充的。

特高压交流可以形成坚强的网架结构，因此，特高压交流
4．特高压直流系统需要坚强交流输电网的支持
（2）随着交、直流输电系统控制的改进， 在具备条件时也可以考虑采用如下的分 类：
强，如果ESCR大于3； 弱，如果ESCR在2至3之间； 极弱，如果ESCR小于2。
4．特高压直流系统需要坚强交流输电网的支持 受端交流系统保持所要求的电压和频率的能力还与其
1、交流输电的特点和适用范围
在电力系统中，交流是主要的输电方式，其特 点是： 兼有输电和网络功能，适用于构建电网的主网 架和各级输电网络，充分发挥同步电网的功能； 在输电线路的中间可以落点，满足向中间地区 供电的需要，电力的传输、交换、疏散十分灵 活； 对电源和负荷变化的适应性较强。
1、交流输电的特点和适用范围
4．特高压直流系统需要坚强交流输电网的支持

同时，如果直流输电系统故障导致直流单极 或双极闭锁以后，坚强的受端交流系统能够
承受由此而引起的功率突变的冲击，系统运
行电压和频率能够保持在正常范围内，可以
防止切负荷的发生，或尽量减少负荷损失。
4．特高压直流系统需要坚强交流输电网的支持

对于弱交流系统，在发生严重故障后，交流 系统电压不能正常恢复，多个逆变站会发生

已有43个HVDC工程投入营业运行，总容量 31200MW。 计及正在建设和计划中的HVDC工程，共62个。

4、直流输电技术的新进展
进入20世纪90年代，直流输电技术进一 步得到提升，直流输电技术又有新的进 展，其主要目的如下： 改善直流输电运行特性 大幅度简化设备 减少换流站占地 降低造价



4、直流输电技术的新进展