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直流输电换流技术的发展基于电力电子和微电子技术的发展。随着新型大功率半导体器件的发展，直流输电换流技术将会进一步的发展。这必将改进直流输电工程的运行性能，降低换流站的造价，提高其运行可靠性，扩展其应用范围。直流输电将会在远距离大容量输电、电缆输电和电力系统联网等方面，得到更大的发展。多种新能源发电如磁流体发电、太阳能发电、燃料电池和热核聚变直接发电时，所产生的电能均为直流电，需要进行逆变才能送入交流系统中使用。电力系统的储能环节如抽水蓄能，压气蓄能，蓄电池蓄能，制氢蓄能，超导线圈蓄能等，往往需要整流或逆变技术配合。 中国于60年代初开始直流输电的研究。1987年建成我国自行设计，全部采用国产设备的舟山直流输电工程（单极，100kV，50MW，54km）。1989/1990年建成我国第一项远距离大容量，并具有联网性质的葛洲坝—上海直流输电工程（±500kV，1200MW，1045km）。正在建设的天生桥—广州直流工程（±500kV，1800MW，960km），计划2000年投入运行。三峡向华东送电7200MW，已确定新建两回±500kV的直流输电工程，其中第一回直流工程（三峡—常州，±500kV，3000MW，约900km）计划2002/2003年建成。正在进行研究的直流输电工程还有西南水电向华东，华中和广东的输送，俄罗斯西伯利亚向中国送电，云南向泰国送电以及一些大区联网等工程。直流输电将在我国西电东送，全国联网以及和周边国家的联网送电中得到更大的发展
中国第一个高压直流输电工程，是中国的国家重点科技攻关项目。整个工程从科研、设计、制造、施工、调试、直到运行，全部依靠中国自己的力量完成。该工程位于中国浙江省内，由浙江省电力工业局负责建设。该工程将华东电网的交流电通过浙江省宁波市大碶镇的整流站，向舟山本岛的鳌头浦逆变站送电，配电给舟山各地使用。 该工程的输电距离为54.1km，其中架空线分三段，总长42.1km；海底电缆分二段，总长12km。第一期工程的规模为：单极直流-100kV，500A，50MW，采用6脉动换流器。留有扩建二期工程的位置。最终规模为：双极直流±100kV，500A，100MW。 建设该工程的目的：除了实行大陆向舟山地区供电以外，同时通过工程建设还可促进中国高压直流输电技术的发展。
设备名称额定参数 换流变压器整流站：ZSFPZ-63MV·A，三相三绕组115/83/10kV逆变站：ZSFP-63MV·A，三相三绕组38.5±2×2.5/81/10kV 6脉动晶闸管换流器100kV,500A,水冷，空气绝缘，光电触发，双重阀结构 平波电抗器100kV，500A，1.27H 交流滤波器整流站：5、7次各2组，11、13次和高通各一组，基波容量24.5Mvar逆变站：5、7次各2组，11、13次和高通各一组，基波容量23.5Mvar 调相机TT-30-6-11，30Mvar，1000r/min,11kV 海底直流电缆100kV，铜芯1×300mm2,油浸纸绝缘，φ6mm挤塑钢丝铠装 数控装置ZSK-1Z，ZSK-1N
中国第一条±500KV超高压直流输电工程，输送功率为1200MW。本工程于1982年进行可行性研究，1984年国家批准为建设项目，同年12月与原瑞士BBC公司和西德西门子公司签订了供货合同。由BBC公司总负责，西门子公司只提供南桥换流站的一次设备，其余全部设备均由BBC公司提供。原计划1987年12月建成极1，1988年工程全部建成。由于换流变压器未通过出厂试验而重新制造，极1推迟到1989年9月投入运行，整个工程于1990年8月全部建成。 本工程送端葛洲坝换流站位于宜昌宋家坝，受端换流站位于上海市奉贤县南桥，途经湖北、安徽、江苏、浙江和上海，线路全长1045.7Km。 本工程具有远距离输电和大区电网（华中和华东）非同期联网的性质。工程的运行方式有以下几种：①双极方式（包括双极对称方式和不对称方式）；②单极大地回线方式（包括双导线并联大地回线方式）；③单极金属回线方式；④功率反送方式（反送最大功率为额定功率的50％）；⑤降压方式（在额定直流电流下，直流电压可降到额定值的70％）。 换流站主接线两端换流站均为双极接线方式，中性点均接地。每极采用一组12脉动换流器。葛洲坝换流站500KV交流母线采用一个半断路器接线，南桥换流站220KV交流母线采用双母线双分段带旁路母线的接线。两端换流站的交流滤波器和无功补偿电容器均分别接在各自的交流母线上。 换流站的主要设备： 换流阀两端均采用空气绝缘，水冷却，户内悬挂式，晶闸管四重阀结构。每个四重阀为8层，高9.25m，宽5.4m，厚4.5m，重24T。三个四重阀构成一个12脉动换流器。每个换流阀由8个组件，120个晶闸管组成，每个组件有15个晶闸管。两端换流站的晶闸管总数为5760个。晶闸管的阻断电压为5.5KV，平均电流1200A，浪涌电流15KA。晶闸管的直径葛洲坝站为80mm，南桥站为75mm。换流阀的电压设计系数为2.64，电流设计系数为3。 换流变压器两站均采用单相三线圈的换流变压器，每极3台，每站各7台（其中1台为备用）。线圈结线为Y。/Δ/Y。变压器的漏抗，两个阀侧和网侧之间均为15，两个阀侧之间为30。葛洲坝站单台变压器的额定容量为237/118.5/118.5MVA；额定电压为(525/)/209/(209/)kV，抽头调节范围为-6－ 4，每级1。南桥站单台变压器的额定容量为224/112/112MVA；额定电压为(230/)/198/(198/)kV，抽头调节范围为-4－ 15，每极1％。 交流滤波器和无功补偿两站滤波器设计的要求是：单次谐波电压畸变率小于1，各次谐波电压畸变之和小于4，电话谐波波形系数小于1。葛洲坝站配备了四组11/12.94次和两组23.8/36.23次的双调谐高通滤波器，每组容量为67MVar。南桥站配备了调谐频率为11.8次和24次的高通滤波器各两组以及调谐频率为11.8/24次和24/36次的双调谐高通滤波器各两组，每组容量为87MVar。为满足一组滤波器退出运行时的要求，南桥站还配备一组87MVar的并联电容器组。上述滤波器配备方式所提供的基波无功功率已能满足两端换流站无功补偿的要求。 直流滤波器两换流站的每极各配备调谐频率为12/24次和12/36次的双调谐滤波器各一组。按设计要求，直流线路中的等效干扰电流，在双极运行时应小于150MA，单极大地回线方式运行时应小于450MA。实测结果均未满足要求，尚需改进。 控制和保护本工程作为整流站运行时的控制功能有直流功率控制，直流电流控制，直流电压控制，α角最小控制，无功功率或交流电压控制，变压器抽头控制，地电流平衡控制等；作为逆变站运行时有g角控制，直流电压控制，直流电流控制，无功功率或交流电压控制，变压器抽头控制等。两端换流站还配备有30多种保护功能，主要有：换流桥差动和过流保护、极差动保护、直流开关场差动保护、中性母线差动保护、直流电流50Hz保护、换相失败保护、低压限流（VDCL）保护、次同步振荡保护、变压器差动保护、交流欠压和过压保护。此外还有直流线路的行波保护、低电压保护、纵差保护和断线保护以及滤波器的不平衡保护、差动保护和过流保护等。 本工程的控制保护采用快速可编程控制器（PHSC）所组成的微机控制系统，两端换流站共用56个PHSC，该系统所包括的软件功能块约70多个。 工程的远动通信采用电力线载波（PLC）为主并配有微波通信系统作为备用。 直流架空线路导线采用4×LGJQ－300的钢芯铝线，分裂间距450mm。直流绝缘子大部分采用日本进口的CA－735EZ和CA－745EZ型，少量采用大连电瓷厂生产的XZP－160型。在一般清洁区每串选30片，泄漏比距为3.27cm/kv，在等值盐密为0.05mg/cm2的地区选34片。导线最大场强为26kV/cm，线路边外20m处1MHz的无线电干扰不超过56db。全线共用2681基铁塔，其中拉线塔1522基。输电线路两次跨越长江，一次跨越汉水。 接地极和接地极引线葛洲坝换流站的接地极离站址38km，离长江岸1.5km，采用直径500m深度2m的环状沟埋型。电极材料用f42mm炭钢埋在300×300mm断面的焦炭层中，导体总长1570m，接地电阻0.039Ω。南桥换流站的接地极离站址32km，靠近杭洲湾，为浅埋海岸型接地极。电极材料原用f30mm炭钢，埋在600×600mm断面的焦炭层中，深埋2m，二段320m一字形，接地电阻0.028Ω，1990年接地极出故障后，改用3×f50mm炭钢作电极。接地极引线用LGJ－400/50的导线，按35kV架空线的绝缘水平设计。 来源：中国电力资料网 |
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