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[摘 要]在电力系统中，特高压直流电有着广泛应用，对电力输送效率起着极大影响，直接关系到电力企业经济效益的高低，提高特高压直流输電应用水平是众多电力企业的主要任务。本文就通过对特高压直流输电技术的分析，探讨其技术特点和应用前景，以期促进特高压直流输电技术应用水平的提升。
[关键词]特高压；直流输电；特点；应用前景
中图分类号：E231 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）02-0337-01
引言
我国能源资源与负荷中心呈逆向分布，特别是重要的水电、煤电基地距离负荷中心较远，大规模的风能、水能和太阳能等清洁能源有待进一步开发。为优化我国能源资源的配置，我国必须发展特高压输电，建设国家坚强智能电网。随着特高压电网的发展以及输电通道建设的不断推进，我国电网将发展成为交直流混联电网，其特高压交直流联系紧密，一体化特征不断加强，运行方式多样。我国电网是世界上唯一同时运行的特高压交直流混联电网，其运行方式、动态特性将更为复杂，对电网的运行与控制提出了新的挑战。
1特高压技术
1.1特高压技术概述
特高压输电技术是指在500kV以及750kV交流和±500kV直流之上采用更高一级电压等级的输电技术，包括直流特高压输电技术和交流特高压输电技术两部分。特高压直流输电和特高压交流输电都是为了更好地提高输电能力，实现大功率的中、远距离输电，以及实现远距离的电力系统互联，建成联合电力系统。
1.2特高压直流输电的技术特点
高压直流输电可远距离、大容量传输电能，适合大区电网非同步互联，具有线路造价低，功率损耗小，功率调节迅速灵活，不存在系统稳定问题等优点，在国内外得到了广泛应用。目前我国高压直流输电的最高电压等级为±500kV，根据西南水电外送输电方案规划的研究成果和国外的相关研究结论，我国规划了多条±800kV、6.4GW特高压直流输电线路。
1.2.1电网结构简单 易调控
特高压直流输电采用远距离、大功率、点对点的输送模式，直接将电力输送到负荷中心，无中间落点。当确定了送、受端之后，采用直流输电方式可实现交、直流电网并联输电，或者非同步联网输电，电网结构清晰易调控。
1.2.2电压高
特高压直流输电技术的电压等级相对较高，能够输送较大容量电能，线路的走廊要求相对较小，对于大功率、远距离输电有着较好适用性。同时电压高达±800kV，对高压端的换流变压器及其套管、穿墙套管、避雷器等与电压有关的设备提出了更高的要求。
1.2.3短路电流易限制
交流电网间的连接一般使用直流输电线路。对直流系统自身而言，它可以控制系统短路容量，因为其有定电流控制机制，可快速限制系统中出现的短路电流。
1.2.4送电容量大
规划的特高压直流输电工程的送电容量高达5GW和6.4GW，送电容量较大，相应的直流额定电流将达到3125A和4000A。
1.2.5年电能损耗小 线路造价低
交流架空线输电需三根导线，而直流只需两根导线，电阻损耗小，没有线路感抗及容抗的无功损耗，也没有交流工况下的集肤效应，导线截面利用充分；直流输电方案若采用大地或海水作回路时，仅需一根导线，可大幅节省建设投资，在前期投资和运行费用上经济性突出。
2换流站的设计
同常规的超高压直流输电相比，必须加以注意到UHVDC在换流站的设计方面还是有些不同。对于一个传输容量6400MW，直流电压800kV，传输距离达2000km的特高压直流输电工程，要考虑到具体的设计方面如换流站阀桥、交直流滤波器和平波电感、过电压保护和绝缘配合、电磁环境影响等。
2.1换流站阀桥
在传统的HVDC设计中，都是采用一组12脉冲的换流桥，但是考虑到UHVDC传输容量的巨大，两组12脉冲的换流桥串接在站内是特高压直流输电的最可行的选择。
两组阀桥可以有相仿的绝缘水平，就可以采用相似的的仪器装置，比如说相同的阀组、相同的换流站设计和布置、相同的避雷器和旁路开关等，只有接地的绝缘水平需要根据各自的情况确定。在两组换流桥相同的安排布置下，能源的利用可以达到最优。所以，±800kV的特高压直流输电串接的两组换流桥采用相同的电压等级是首选方案。
图1 每侧两组12脉冲桥串接的换流站
2.2换流站的电磁环境问题
随着全球经济的不断发展，民众环境意识的增强，人们越来越关注输电工程的电磁环境影响，受到环保的严厉制约，决定输电线路结构、影响建设费用等的重要因素之一是电磁环境。对于直流输电工程换流站的电磁环境，存在两个突出问题：第一，换流站的可听噪声太大；第二，换流站接地极的地电位对交流系统的影响比较严重。换流站内的主要噪声源有交流滤波器、换流变压器、平波电抗器、换流阀和冷却系统设备。后两种设备置于室内，其噪声基本被房屋屏蔽；前三种设备安装在室外，其噪声对外界造成严重影响。因此，发展特高压直流输电，不可忽视换流站可听噪声过大的问题和直流接地极地电位升对交流系统的影响，必须通过更进一步的研究采取一系列的隔音装置和改善控制运行方式的方法来解决这些问题。
3特高压输电技术的应用前景
特高压交、直流输电不能互相取代，只能互补。直流输电方式由于中间无落点，因而不能构建网络，只有输电功能，可定位于超大容量、超远距离的输受端明确的“点对点”输电。采用直流输电技术，可减少或避免过网的不均匀潮流，并且可以方便地控制潮流大小和方向，但是，结合坚强的交流网络是其发挥作用的前提。相对而言，交流输电方式则同时具备输电和构建网络的功能，可依据输送容量、电源分布、负荷位置等实际需求进行电网系统设计，同时线路中间可以设置落点，这会使得电力接入、传输和消纳更加灵活方便，可定位于构建各级坚强输电网，以及经济距离下的大容量、长距离输电，为直流输电提供重要支撑。
结束语
在中国能源分布和用电负荷的不均匀的前提下，特高压直流输电的技术特点以及经济效益，决定了其在电网发展中有着举足轻重的地位。但是到目前为止，世界上还没有一个国家建成±800kV级直流特高压输电线路，没有现成的运行经验可循。因此，结合中国的实际情况，开展特高压直流输电工程的技术问题的研究包括换流站线路设计、对系统的安全稳定性研究等等意义重大。
参考文献：
[1]王赛豪，占小猛，李良权.特高压交直流输电技术特点及应用场合浅析[J].中国设备工程，2017（17）：166-167.
[2]马坤，叶鹏，李家珏，韩月，张涛.特高压电网运行与控制研究综述[J].东北电力技术，2017，38（06）：54-59.
[关键词]特高压；直流输电；特点；应用前景
中图分类号：E231 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）02-0337-01
引言
我国能源资源与负荷中心呈逆向分布，特别是重要的水电、煤电基地距离负荷中心较远，大规模的风能、水能和太阳能等清洁能源有待进一步开发。为优化我国能源资源的配置，我国必须发展特高压输电，建设国家坚强智能电网。随着特高压电网的发展以及输电通道建设的不断推进，我国电网将发展成为交直流混联电网，其特高压交直流联系紧密，一体化特征不断加强，运行方式多样。我国电网是世界上唯一同时运行的特高压交直流混联电网，其运行方式、动态特性将更为复杂，对电网的运行与控制提出了新的挑战。
1特高压技术
1.1特高压技术概述
特高压输电技术是指在500kV以及750kV交流和±500kV直流之上采用更高一级电压等级的输电技术，包括直流特高压输电技术和交流特高压输电技术两部分。特高压直流输电和特高压交流输电都是为了更好地提高输电能力，实现大功率的中、远距离输电，以及实现远距离的电力系统互联，建成联合电力系统。
1.2特高压直流输电的技术特点
高压直流输电可远距离、大容量传输电能，适合大区电网非同步互联，具有线路造价低，功率损耗小，功率调节迅速灵活，不存在系统稳定问题等优点，在国内外得到了广泛应用。目前我国高压直流输电的最高电压等级为±500kV，根据西南水电外送输电方案规划的研究成果和国外的相关研究结论，我国规划了多条±800kV、6.4GW特高压直流输电线路。
1.2.1电网结构简单 易调控
特高压直流输电采用远距离、大功率、点对点的输送模式，直接将电力输送到负荷中心，无中间落点。当确定了送、受端之后，采用直流输电方式可实现交、直流电网并联输电，或者非同步联网输电，电网结构清晰易调控。
1.2.2电压高
特高压直流输电技术的电压等级相对较高，能够输送较大容量电能，线路的走廊要求相对较小，对于大功率、远距离输电有着较好适用性。同时电压高达±800kV，对高压端的换流变压器及其套管、穿墙套管、避雷器等与电压有关的设备提出了更高的要求。
1.2.3短路电流易限制
交流电网间的连接一般使用直流输电线路。对直流系统自身而言，它可以控制系统短路容量，因为其有定电流控制机制，可快速限制系统中出现的短路电流。
1.2.4送电容量大
规划的特高压直流输电工程的送电容量高达5GW和6.4GW，送电容量较大，相应的直流额定电流将达到3125A和4000A。
1.2.5年电能损耗小 线路造价低
交流架空线输电需三根导线，而直流只需两根导线，电阻损耗小，没有线路感抗及容抗的无功损耗，也没有交流工况下的集肤效应，导线截面利用充分；直流输电方案若采用大地或海水作回路时，仅需一根导线，可大幅节省建设投资，在前期投资和运行费用上经济性突出。
2换流站的设计
同常规的超高压直流输电相比，必须加以注意到UHVDC在换流站的设计方面还是有些不同。对于一个传输容量6400MW，直流电压800kV，传输距离达2000km的特高压直流输电工程，要考虑到具体的设计方面如换流站阀桥、交直流滤波器和平波电感、过电压保护和绝缘配合、电磁环境影响等。
2.1换流站阀桥
在传统的HVDC设计中，都是采用一组12脉冲的换流桥，但是考虑到UHVDC传输容量的巨大，两组12脉冲的换流桥串接在站内是特高压直流输电的最可行的选择。
两组阀桥可以有相仿的绝缘水平，就可以采用相似的的仪器装置，比如说相同的阀组、相同的换流站设计和布置、相同的避雷器和旁路开关等，只有接地的绝缘水平需要根据各自的情况确定。在两组换流桥相同的安排布置下，能源的利用可以达到最优。所以，±800kV的特高压直流输电串接的两组换流桥采用相同的电压等级是首选方案。
图1 每侧两组12脉冲桥串接的换流站
2.2换流站的电磁环境问题
随着全球经济的不断发展，民众环境意识的增强，人们越来越关注输电工程的电磁环境影响，受到环保的严厉制约，决定输电线路结构、影响建设费用等的重要因素之一是电磁环境。对于直流输电工程换流站的电磁环境，存在两个突出问题：第一，换流站的可听噪声太大；第二，换流站接地极的地电位对交流系统的影响比较严重。换流站内的主要噪声源有交流滤波器、换流变压器、平波电抗器、换流阀和冷却系统设备。后两种设备置于室内，其噪声基本被房屋屏蔽；前三种设备安装在室外，其噪声对外界造成严重影响。因此，发展特高压直流输电，不可忽视换流站可听噪声过大的问题和直流接地极地电位升对交流系统的影响，必须通过更进一步的研究采取一系列的隔音装置和改善控制运行方式的方法来解决这些问题。
3特高压输电技术的应用前景
特高压交、直流输电不能互相取代，只能互补。直流输电方式由于中间无落点，因而不能构建网络，只有输电功能，可定位于超大容量、超远距离的输受端明确的“点对点”输电。采用直流输电技术，可减少或避免过网的不均匀潮流，并且可以方便地控制潮流大小和方向，但是，结合坚强的交流网络是其发挥作用的前提。相对而言，交流输电方式则同时具备输电和构建网络的功能，可依据输送容量、电源分布、负荷位置等实际需求进行电网系统设计，同时线路中间可以设置落点，这会使得电力接入、传输和消纳更加灵活方便，可定位于构建各级坚强输电网，以及经济距离下的大容量、长距离输电，为直流输电提供重要支撑。
结束语
在中国能源分布和用电负荷的不均匀的前提下，特高压直流输电的技术特点以及经济效益，决定了其在电网发展中有着举足轻重的地位。但是到目前为止，世界上还没有一个国家建成±800kV级直流特高压输电线路，没有现成的运行经验可循。因此，结合中国的实际情况，开展特高压直流输电工程的技术问题的研究包括换流站线路设计、对系统的安全稳定性研究等等意义重大。
参考文献：
[1]王赛豪，占小猛，李良权.特高压交直流输电技术特点及应用场合浅析[J].中国设备工程，2017（17）：166-167.
[2]马坤，叶鹏，李家珏，韩月，张涛.特高压电网运行与控制研究综述[J].东北电力技术，2017，38（06）：54-59.