达国家相比,还有很大差距。随着我国各大区电力系统的发展,高压直流输电在形成全国互联统一网中的优越性将日益突出。因此,加速高压直流输电技术的研究和工程建设是一项非常紧迫的任务。
电能的输送最早是通过直流来实现的,但后来由于多相交流电路原理的逐步完善,出现了交流发电机、变压器和感应电动机,使得交流电的发电、变压、输送、分配及使用变得更为方便、经济和安全可靠。这样交流电几乎完全替代了直流电,并发展成今日规模巨大的电力系统。但是随着高电压、大容量晶闸管制造水平的提高及控制理论和技术的发展,直流输电技术越来越被受到重视。特别是在大功率、远距离、海底电缆送电和交流系统间非同步互联等方面,直流输电相对交流输电有着明显的优势。不同于传统的交流输电,直流输电系统具有如下优点:
第一,长距离输电线路建设费用低。对于架空线路,常见三相交流输电线路需要三根导线,而单极直流输电只需两根导线。当用大地或海水作回路时,仅需一根导线,架空线的杆塔载荷小,线路所需走廊较窄。在输送相同功率的条件下,直流输电可节省大量的有色金属、钢材、绝缘材料等。对于电缆线路,直流电缆与交流电缆相比,其投资和运行费用都更为经济。
第二,适宜于远距离输电。高压交流输电线路单位长度的分布电容较大,为避免输电线过负荷,其输送的交流容量远低于自然功率。同时,交流输电线路末端或中间因电容效应而使电压升高,需在线路中安装并联电抗器补偿,以确保其正常运行。而采用直流输电就无此弊端。
第三,通过直流输电线路连接的两端交流输电系统不需要同步运行,并且输电距离不受电力系统同步运行稳定性的限制。在电力系统中的所有发电机都要保持同步运行。如果输送功率过大或输电距离过长,线路两端功角差过大,就不能保证系统运行的稳定性和可靠性。所以为了增加交流输电能力,常需要采取一些措施如增设串补、
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f静补、调相机和开关站等。这样势必增加了费用,提高了交流输电线路的成本。而直流输电,由于不存在电抗,也就不存在系统稳定的问题。同时,由于直流输电与系统频率、相位无关,故直流输电可连接两个频率不相同的交流系统。这样既可以得到联网的技术经济效益,又可以避免两互联电网间事故的相互影响,保证系统安全稳定运行。
第四,调节快速、运行可靠。直流输电通过可控硅换流器能容易的快速调整有功功率和实现“潮流翻转”,这样不仅在正常运行时能保证稳定的输出,而且在事故情况下,可以由正r