高压直流输电技术的分析介绍

在大容量的发电厂，都要求远距离输送大电能。采用高压交流输电可以降低输电线路的电阻损耗，但当输电线路很长、输电容量很大时，由于输电线路的电抗过大，因此限制了输电的容量，且危害电力系统的安全运行。

采用直流输电，由于输电线路流过的是直流电，因而在电感L上产生的感应电动势e_L=，这说明采用直流输电不会因为传输功率过大而引起发电机运行不稳定。另外，直流输电只需要两根导线，交流需要三根，直流输电导线的电阻损耗也小些，因此，采用直流输电可以降低线路的造价和运行费用。

图7-40 相控整流-有源逆变电路

a）电路原理图 b）等效电路

为了实现直流输电，需要在首端采用高压、特大功率的整流器，把交流变成直流，在末端需要采用高压、特大功率的逆变器把直流变成交流。相控整流-有源逆变电路原理图如图7-40a所示，图7-40b为其等效电路。

U₁表示输电线路首端发电机的线电压有效值，L_C1为交流电源的等效电感。如采用三相晶闸管相控整流器，其输出的直流电压为U_D1；逆变器采用三相晶闸管相控有源逆变器，其直流侧电压为U_D2，交流输出线电压有效值为U₂，等效电感为L_C2，输电线路电阻为R_L。则可得整流桥、逆变桥侧的电压U_D1、U_D2为

式中，α₁为线路首端三相整流桥触发延迟角；α₂为线末首端三相整流桥触发延迟角；β₂为线末首端三相整流桥逆变角，β₂=180°-α₂。(www.xing528.com)

由

根据等效电路图，有

I_DR_L=U_AB-U_CD=U_AB+U_DC=U_D1+U_D2

可求得

输电线路首端相控整流器的输出功率为P₁=I_DU_D1

直流输电系统中的直流电压U_D1、U_D2、电流I_D和功率P₁，可以方便地通过改变α₁和β₂来控制。

由于采用晶闸管整流和逆变，使得直流输电系统中不可避免地存在谐波，而且功率因数较低。近些年来国外开始对采用全控型开关器件的直流输电系统进行实验研究。