将发电厂发出的交流电,经整流器变换成直流电输送至受电端,再用逆变器将直流电变换成交流电送到受端交流电网的一种输电方式。主要应用于远距离大功率输电和非同步交流系统的联网,具有线路投资少、不存在系统稳定问题、调节快速、运行可靠等优点。
直流输电主要由换流站(整流站和逆变站)、直流线路、交流侧和直流侧的电力滤波器、无功补偿装置、换流变压器、直流电抗器以及保护、控制装置等构成。其中换流站是直流输电系统的核心,它完成交流和直流之间的变换。
直流输电优缺点:
1.直流输电与交流输电相比的优点
(1)当输送相同功率时,直流线路造价低,架空线路杆塔结构较简单,线路走廊窄,同绝缘水平的电缆直流输电可以运行于较高的电压。
(2)直流输电的功率和能量损耗小。
(3)对通信干扰小。
(4)线路稳态运行时没有电容电流,没有电抗压降,沿线电压分布较平稳,线路本身无需无功补偿。
(5)直流输电线联系的两端交流系统不需要同步运行,因此可用以实现不同频率或相同频率交流系统之间的非同步联系。
(6)直流输电线本身不存在交流输电固有的稳定问题,输送距离和功率也不受电力系统同步运行稳定性的限制。
(7)由直流输电线互相联系的交流系统各自的短路容量不会因互联而显著增大。
(8)直流输电线的功率和电流的调节控制比较容易并且迅速,可以实现各种调节、控制。如果交、直流并列运行,有助于提高交流系统的稳定性和改善整个系统的运行特性。
2.直流输电缺点(www.xing528.com)
直流输电的发展也受到一些因素的限制。首先,直流输电的换流站比交流系统的变电所复杂、造价高、运行管理要求高;其次,换流装置(整流和逆变)运行中需要大量的无功补偿,正常运行时可达直流输送功率的40%~60%;换流装置在运行中在交流侧和直流侧均会产生谐波,要装设滤波器;直流输电以大地或海水作回路时,会引起沿途金属构件的腐蚀,需要增加防护措施。要发展多端直流输电,需研制高压直流断路器。
3.直流输电应用
直流输电目前主要用于5个方面:
(1)远距离大功率输电。
(2)联系不同频率或相同频率而非同步运行的交流系统。
(3)作网络互联和区域系统之间的联络线(便于控制、又不增大短路容量)。
(4)以海底电缆作跨越海峡送电或用地下电缆向用电密度高的大城市供电。
(5)在电力系统中采用交、直流输电线的并列运行,利用直流输电线的快速调节,控制、改善电力系统的运行性能。
直流输电在中国的应用:2014年2月21日,国产单根电压等级最高、长度最长的直流海缆在舟山敷设入海,这标志着世界首个五端柔性直流输电示范工程进入后期攻坚阶段。落户舟山的世界首个五端柔性直流输电示范工程,采用±200kV直流电压,分别在定海、岱山、衢山、洋山、泗礁建设一座换流站,建设交流220kV输电线路21.8km,交流110kV输电线路9.99km;建设直流电缆输电线路141km。项目建成后,将极大改善海岛电网的稳定性,为群岛新区跨越发展提供坚强的能源保障,也将为全国乃至世界范围内的新能源接入与海岛开发提供范本。
随着电力电子技术的发展,大功率可控硅制造技术的进步、价格下降、可靠性提高,换流站可用率的提高,直流输电技术的日益成熟,直流输电在电力系统中必然得到更多的应用。当前,研制高压直流断路器、研究多端直流系统的运行特性和控制、发展多端直流系统、研究交直流并列系统的运行机理和控制,受到广泛的关注。
许多科学技术学科的新发展为直流输电技术的应用开拓着广阔的前景,多种新的发电方式——磁流体发电、电气体发电、燃料电池和太阳能电池等——产生的都是直流电,所产生的电能要以直流方式输送,并用逆变器变换送入交流电力系统;极低温电缆和超导电缆也更适宜于直流输电,等等。今后的电力系统必将是交、直流混合的系统。
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