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[摘 要]文章首先针对三种由交流变直流的输电线路工程改造技术进行了介绍和分析，并取其中一种技术针对这种技术的经济性进行了分析和研究，最终得出该方法极具可行性的结论。
[关键词]交流输电线 直流输电线 改造 技术
中图分类号：TN123.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0046-01
随着我国经济的快速发展和人们生活水平的提升，居民整体的用电量越来越大，现有的输电线路已经远远不能满足供电需求，这就需要建立一些新的输电线路，但与此同时，这些工程的总体造价又非常昂贵，同时还需要借助于一些新铺设的输电走廊。对此，一些地区虽然经济上能够满足和承担这些工程的建设，但是缺乏足够的用地用来进行输电线路的铺设，这时就可以将交流输电线路进行改造变为直流输电线路的方式，改造后不仅在很大程度上能够提升线路的输电容量，同时还便于控制，能够很好地限制电路系统出现电流短路的情况，本文就针对将交流改直流这项技术进行如下的论述。
一、单回交流电的输电线改造
将单回交流电的输电线改造进行改造就是将原有交流电路中的三相导线进行合并，成为一个直流输电极，之后再建设接地电极，并在电极的两端增设一个换流的设备，改造后的线路模型如下图1。
其中，架空线路的绝缘子串本身的耐受压能力和不同地区的污秽情况相关，在一些污秽情况比较严重的地区，绝缘子串本身对于直流电的耐受压能力和在交流电的情况下耐受压的有效值处于相近的水平，在一些清洁程度较好的地区，绝缘子串本身对于直流电的耐受压能力和在交流电情况下耐受压的峰值处于相近的水平。针对将单回交流电的输电线改造这项技术，印度的一些机构曾对220KV的线路进行过深入的研究，通过一些实践得出结论：如果在线路改造完成之后，不将绝缘子串进行更换，那么改造后的输电电压要比改造之前处于交流线路时输电电压的峰值水平略低。因此，如果在改造时将绝缘子串进行更换，能在一定程度上提升直流电路的电压水平，而对于一个输电线路来说，输电的容量正是和它本身的耐压水平相关，因此，在进行改造时如果条件允许的情况下，需要对绝缘子串进行更换。
二、双回交流电的输电线改造
对双回交流电的输电线进行改造主要是将原有线路中的双回线内每一回的三相导线合并改造成直流电正负极，这种直流线路是单极的输电线路，同样需要在其两端增设换流装备，同时还需要增设接地电极。具体的改造施工方案有以下两种：
（一）对绝缘装置进行更换
对杆塔的横担进行更换，采用的导线束是V型的绝缘子，改造的构思如图2。
（二）不对绝缘装置进行更换
如果不对输电导线的位置和线路的绝缘装置进行更换，就将交流电路的三相导线进行合并，就会形成三分裂形态的导线束，改造的构思如图3。
有关机构曾对一条电压为220KV的双向交流输电线路进行双极直流电的输电改造工程，经过调查和实践后得出以下这些结论：
①如果在进行线路改造时不将线路一侧的绝缘子进行更换，那么改造完成之后的直流输电线路所能够承受的最大电压值为±160KV。具体的计算公式为：Udc=1.26Uac，其中，Uac值为改造之前的交流电电压有效值。
②如果对整体输电线路进行重新的导线布置，同时对线路中的绝缘子进行更换，改造后的线路所能承受的电压值可以提升至160KV-350KV。
三、交流电三相线路的改造
对这种交流线路进行改造的技术相比之下是一种比较新的技术，是在2004年的巴黎举行的CIGRE峰会上由国际电委会提出的，采用这项技术，能够将原有线路中的两相改造成直流线路的正负极，剩余的那一相可以作为电路的不平衡电极，之后再借助于三级直流电的输电形式对整体电路进行扩容，采用这项技术可以将原有交流电路的最大输电量提升至2.5倍左右。改造后的三级输电线路可以在不经过大地返回电流情况下进行运作，相比于其他的改造形式，这种方法改造完成后的电路运行起来可靠性更高、同时因电极故障而导致的电容量损失更少。其改造模型图如图4.
这其中，直流输电线路中的pole1和pole2采用的是含有IGBT的换流阀，pole采用的是一般的晶闸管换流放，这三个输电极总体来看都具有电流和电压的反向能力，针对这种情况下的电流调制的主要模式为：单个电极的最大电流和返回电流在这三个输电极内分别进行轮换，如果具体的轮换周期在4-5分钟，那么导线上的温度就不会发生明显的变化，充其量之后发生上下几度的偏移，这和正常线路工作运行时由于环境变化引起的导线温度变化的差异性不大。在对三级的直流线路进行电流的调制时，需要根据导线本身热极的限定值来对最大直流的电流量进行计算，这时输电线路中导线的发热量和改造前的发热量在数值上大致是相等的。
但相比于一般的工程改造，借助于这种技术的改造工程存在着特殊的难点，那就是要要保证电极两端的六个换流阀能够同步进行调制，同时还要实现三个输电极之间电压和电流的同步切换，这种切换既包括方向上的，同时也包括幅度值上的。因此，采用这种技术进行电路的改造时需要对换流阀和通讯进行严格的控制保护。
四、经济型的比较
本文主要针对双回路的交流电线路改造工程改造前后的经济性进行比较，根据相关的资料调查数据显示：建设220KV的变电工程造价为每MVA大约需要300000元，建设220KV的输电线路的工程造价为每公里大约需要1050000元，±500KV的直流电联网工程的单端换流站单位的工程造价大约为每MW需要800000元。
对此，如果将200KV的交流双回同塔输电线路进行电容量的升级，从原有的1000MW改造扩容成为2000MW的线路有以下两种方案：
①原有交流线路的一侧重新建立一条一样的交流双回同塔输电线路，两条线路并行。
②将原有交流线路改造成±350KV的双极直流电路，在进行工程改造时需要对换流站和线路的绝缘子串进行更换，这会产生一部分的费用。
如果不考虑建造直流输电线路费用，将直流电路改造过程中建设的换流站单位造价定位参考上述提到的±500KV的直流电联网工程的单端换流站单位的工程造价，对比两种方案的工程造价可得下表1。
表1 两种方案工程造价的對比 单位：亿元
方案一中的工程造价除了上表中提到的数据之外还需要包括额外的征地费用，由于不同地区经济发展程度不同，相应的土地价格也就不同，在我国比较发达的华东地区，用于征地的费用甚至和工程整体的造价成本相当。
方案二和方案一进行对比可以发现，工程改造中用于换流站建设的造价要比建立交流变电站的价格高出许多，但额外只需要投入横担和绝缘子串的建造成本，节省了杆塔和输电导线的费用，此外，由于不用涉及到额外的输电走廊，因此省下了大量用于土地征用的资金成本，从总体上看，相比于方案一明显具有一定的经济性优势，而且随着现如今直流电建造技术的快速发展，未来的这种改造工程所需投资的造价将会更低。
结语：
通过将交流输电线改造成直流输电线，不仅能够有效提升线路的输电量，有效缓解现如今供电紧张的局面，同时相比于重新建立新的交流输电线更具经济上的优势，在未来具有非常广阔的发展前景。
参考文献
[1]熊一权.直流输电的优点及交—直流改造的节能效果[J].节能，2004（01）.
[2]张运洲.直流电压等级序列的经济比较[J].电网技术，2008，32（09）.
[3]汤广福.基于电压源换流器的高压直流输电技术[M].北京： 中国电力出版社，2010.
[关键词]交流输电线 直流输电线 改造 技术
中图分类号：TN123.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0046-01
随着我国经济的快速发展和人们生活水平的提升，居民整体的用电量越来越大，现有的输电线路已经远远不能满足供电需求，这就需要建立一些新的输电线路，但与此同时，这些工程的总体造价又非常昂贵，同时还需要借助于一些新铺设的输电走廊。对此，一些地区虽然经济上能够满足和承担这些工程的建设，但是缺乏足够的用地用来进行输电线路的铺设，这时就可以将交流输电线路进行改造变为直流输电线路的方式，改造后不仅在很大程度上能够提升线路的输电容量，同时还便于控制，能够很好地限制电路系统出现电流短路的情况，本文就针对将交流改直流这项技术进行如下的论述。
一、单回交流电的输电线改造
将单回交流电的输电线改造进行改造就是将原有交流电路中的三相导线进行合并，成为一个直流输电极，之后再建设接地电极，并在电极的两端增设一个换流的设备，改造后的线路模型如下图1。
其中，架空线路的绝缘子串本身的耐受压能力和不同地区的污秽情况相关，在一些污秽情况比较严重的地区，绝缘子串本身对于直流电的耐受压能力和在交流电的情况下耐受压的有效值处于相近的水平，在一些清洁程度较好的地区，绝缘子串本身对于直流电的耐受压能力和在交流电情况下耐受压的峰值处于相近的水平。针对将单回交流电的输电线改造这项技术，印度的一些机构曾对220KV的线路进行过深入的研究，通过一些实践得出结论：如果在线路改造完成之后，不将绝缘子串进行更换，那么改造后的输电电压要比改造之前处于交流线路时输电电压的峰值水平略低。因此，如果在改造时将绝缘子串进行更换，能在一定程度上提升直流电路的电压水平，而对于一个输电线路来说，输电的容量正是和它本身的耐压水平相关，因此，在进行改造时如果条件允许的情况下，需要对绝缘子串进行更换。
二、双回交流电的输电线改造
对双回交流电的输电线进行改造主要是将原有线路中的双回线内每一回的三相导线合并改造成直流电正负极，这种直流线路是单极的输电线路，同样需要在其两端增设换流装备，同时还需要增设接地电极。具体的改造施工方案有以下两种：
（一）对绝缘装置进行更换
对杆塔的横担进行更换，采用的导线束是V型的绝缘子，改造的构思如图2。
（二）不对绝缘装置进行更换
如果不对输电导线的位置和线路的绝缘装置进行更换，就将交流电路的三相导线进行合并，就会形成三分裂形态的导线束，改造的构思如图3。
有关机构曾对一条电压为220KV的双向交流输电线路进行双极直流电的输电改造工程，经过调查和实践后得出以下这些结论：
①如果在进行线路改造时不将线路一侧的绝缘子进行更换，那么改造完成之后的直流输电线路所能够承受的最大电压值为±160KV。具体的计算公式为：Udc=1.26Uac，其中，Uac值为改造之前的交流电电压有效值。
②如果对整体输电线路进行重新的导线布置，同时对线路中的绝缘子进行更换，改造后的线路所能承受的电压值可以提升至160KV-350KV。
三、交流电三相线路的改造
对这种交流线路进行改造的技术相比之下是一种比较新的技术，是在2004年的巴黎举行的CIGRE峰会上由国际电委会提出的，采用这项技术，能够将原有线路中的两相改造成直流线路的正负极，剩余的那一相可以作为电路的不平衡电极，之后再借助于三级直流电的输电形式对整体电路进行扩容，采用这项技术可以将原有交流电路的最大输电量提升至2.5倍左右。改造后的三级输电线路可以在不经过大地返回电流情况下进行运作，相比于其他的改造形式，这种方法改造完成后的电路运行起来可靠性更高、同时因电极故障而导致的电容量损失更少。其改造模型图如图4.
这其中，直流输电线路中的pole1和pole2采用的是含有IGBT的换流阀，pole采用的是一般的晶闸管换流放，这三个输电极总体来看都具有电流和电压的反向能力，针对这种情况下的电流调制的主要模式为：单个电极的最大电流和返回电流在这三个输电极内分别进行轮换，如果具体的轮换周期在4-5分钟，那么导线上的温度就不会发生明显的变化，充其量之后发生上下几度的偏移，这和正常线路工作运行时由于环境变化引起的导线温度变化的差异性不大。在对三级的直流线路进行电流的调制时，需要根据导线本身热极的限定值来对最大直流的电流量进行计算，这时输电线路中导线的发热量和改造前的发热量在数值上大致是相等的。
但相比于一般的工程改造，借助于这种技术的改造工程存在着特殊的难点，那就是要要保证电极两端的六个换流阀能够同步进行调制，同时还要实现三个输电极之间电压和电流的同步切换，这种切换既包括方向上的，同时也包括幅度值上的。因此，采用这种技术进行电路的改造时需要对换流阀和通讯进行严格的控制保护。
四、经济型的比较
本文主要针对双回路的交流电线路改造工程改造前后的经济性进行比较，根据相关的资料调查数据显示：建设220KV的变电工程造价为每MVA大约需要300000元，建设220KV的输电线路的工程造价为每公里大约需要1050000元，±500KV的直流电联网工程的单端换流站单位的工程造价大约为每MW需要800000元。
对此，如果将200KV的交流双回同塔输电线路进行电容量的升级，从原有的1000MW改造扩容成为2000MW的线路有以下两种方案：
①原有交流线路的一侧重新建立一条一样的交流双回同塔输电线路，两条线路并行。
②将原有交流线路改造成±350KV的双极直流电路，在进行工程改造时需要对换流站和线路的绝缘子串进行更换，这会产生一部分的费用。
如果不考虑建造直流输电线路费用，将直流电路改造过程中建设的换流站单位造价定位参考上述提到的±500KV的直流电联网工程的单端换流站单位的工程造价，对比两种方案的工程造价可得下表1。
表1 两种方案工程造价的對比 单位：亿元
方案一中的工程造价除了上表中提到的数据之外还需要包括额外的征地费用，由于不同地区经济发展程度不同，相应的土地价格也就不同，在我国比较发达的华东地区，用于征地的费用甚至和工程整体的造价成本相当。
方案二和方案一进行对比可以发现，工程改造中用于换流站建设的造价要比建立交流变电站的价格高出许多，但额外只需要投入横担和绝缘子串的建造成本，节省了杆塔和输电导线的费用，此外，由于不用涉及到额外的输电走廊，因此省下了大量用于土地征用的资金成本，从总体上看，相比于方案一明显具有一定的经济性优势，而且随着现如今直流电建造技术的快速发展，未来的这种改造工程所需投资的造价将会更低。
结语：
通过将交流输电线改造成直流输电线，不仅能够有效提升线路的输电量，有效缓解现如今供电紧张的局面，同时相比于重新建立新的交流输电线更具经济上的优势，在未来具有非常广阔的发展前景。
参考文献
[1]熊一权.直流输电的优点及交—直流改造的节能效果[J].节能，2004（01）.
[2]张运洲.直流电压等级序列的经济比较[J].电网技术，2008，32（09）.
[3]汤广福.基于电压源换流器的高压直流输电技术[M].北京： 中国电力出版社，2010.