2007-12-1中国已成为世界直流输电大国 ——三峡输变电工程提前一年竣工
责编 / 柳志宏
四川——上海±800千伏特高压直流输电示范工程奠基仪式
三峡输变电工程历经11年，将于今年12月全面完成国务院三峡工程建设委员会批复的输变电项目，比原计划提前一年。
三峡输变电工程是三峡工程的三大组成部分之一，承担着三峡电力外送的重要任务。通过三峡输变电工程建设，将会形成贯通中、东、南的三大通道，为实现“西电东送”，在更大范围内进行能源资源的优化配置创造条件，促进全国互联电网的形成。特别是近年来随着直流输电的迅速发展，中国已经成为世界直流输电强国，输电规模居世界五大直流输电国家（中国、美国、加拿大、印度、巴西）之首。截至2007年10月，我国已建成并正式投入商业运行的大容量、超高压直流输电工程8项，直流输电线路总长度达到7085公里，输送容量达1856万千瓦，线路总长度和输送容量均居世界第一。与此同时，我国超高压直流输电工程的设计建设、运行管理和设备制造水平也处于国际领先地位。预计到2020年，中国将建成15个特高压直流输电工程，并成为世界上拥有直流输电工程最多、输送线路最长、容量最大的国家。
政平换流站交流场
晚霞中的政平换流站
据资料显示，高压直流输电（也称HVDC）的发展历史到现在已有百余年了，在输电技术发展初期曾经发挥过作用，但到了20世纪初，由于直流电机串接运行复杂，而高电压大容量直流电机存在换向困难等技术问题，使直流输电在技术和经济上都不能与交流输电相竞争，因此进展缓慢。20世纪50年代后，电力需求日益增长，远距离、大容量输电线路不断增加，电网扩大，交流输电受到同步运行稳定性的限制，在一定条件下的技术经济比较结果表明，采用直流输电更为合理，且比交流输电有较好的经济效益和优越的运行特性。1950年苏联建成一条长43公里、电压200千伏、输送功率为3万千瓦的直流试验线路。1954年，瑞典把高压直流输电技术应用于高特兰岛到瑞典本土的海底电缆，总长96公里、电压100千伏、送电容量2万千瓦。1961年，英法两国采用海底电缆，建成100千伏、16万千瓦、总长65公里的直流输电线路。诸多事例证明，直流输电重新被人们所重视并得到急速发展，尤其是近30年来，高压直流输电发展迅速。自1972年加拿大建成世界上第一座可控硅换流站以来，直流输电更趋成熟。例如，巴西的伊泰普直流输电工程，使直流输电压达到±600千伏，输电功率达到630万千瓦，输送距离806公里，发展之迅速可见一斑。上世纪90年代，世界上第一个复杂的三端HVDC工程(魁北克——新英格兰工程)完成，并建成了世界上最长的海缆(250km)HVDC工程(瑞典——德国的BALTIC工程)。直流输电已成为电力传输的一种重要方式，特别是光纤和计算机等新技术的发展，使直流输电系统的控制、调节与保护更趋完善，进一步提高了直流输电系统运行的可靠性。
与国外相比，我国高压直流输电技术起步较晚但发展迅速。1986年，经过长期的论证和筹备，我国第一个超高压直流输电工程——葛上（葛洲坝——上海）直流输电工程正式起步，初期单极容量为60万千瓦。由于当时国内还没有直流设备研发经验和实力，设备基本上依赖进口，而且故障频繁，技术人才奇缺，直流输电面临许多困难。作为我国建设的第一个跨大区、超高压直流输电工程，葛上直流输电工程是一次有益的尝试。20世纪90年代，我国开始建设天广(贵州天生桥——广东)±500千伏和三常（三峡——常州）±500千伏高压直流输电工程。天广高压直流输电工程于2000年12月单极投产，2001年6月双极投产；三常高压直流输电工程于2003年5月投入运行。2001年开工建设三峡——广东（简称三广）±500千伏高压直流输电工程和贵州——广东（简称贵广）±500千伏高压直流输电工程，三广高压直流输电工程于2004年6月正式投产，贵广高压直流输电工程于2004年9月双极投产。2005年河南灵宝背靠背直流输电工程投入运行，从工程组织建设、系统设计、工程设计、设备制造采购、工程施工和调试全部立足国内，实现了国产化的要求，标志着我国直流输电工程的国产化工作迈上了新台阶。
我们也应该看到，直流输电技术的快速发展与它的自身优势是分不开的。首先，它不受同步运行稳定性问题的制约，对保证两端交流电网的稳定运行起了很大作用，因此适宜于远距离大功率输电，采用±800千伏直流输电的距离可达2500公里以上。其次，利用直流输电可实现国内或国际间的非同步交流电网的互联，既不增加被连电网的短路容量，也方便快速控制交换容量，有利于运行和管理。第三，适于向用电密集的大城市供电，在供电距离达到一定程度时，用高压直流电缆更为经济，同时直流输电方式还可以作为限制城市供电电网短路电流增大的措施。第四，直流输电可利用大地（或海水）为回路，节省一极导线，对于双极直流系统，当一极故障时，可自动转为单极运行方式，提高了系统可靠性。最后一点，它非常适合远距离的跨海送电和地下电缆送电。跨海输电采用海底电缆时，电缆绝缘介质的直流介电强度大大高于交流强度，以油浸纸绝缘电缆为例，直流允许工作电压约为交流的3倍，特别是长的海缆必须采用直流海缆。所以世界上凡是远距离跨海输电一般都采用直流。我国除已建成的舟山100千伏海底直流输电工程外，将来广东至海南、大连至烟台，甚至大陆至台湾也倾向于采用直流海底电缆输电。
然而，直流输电技术的发展却要受制于换流站设备，是换流站实现了直流输电工程中直流和交流相互能量的转换，除在交流场具有交流变电站相同的设备外，还必须有以下特有设备：换流阀、换流变压、交流滤波器和无功补偿设备、直流滤波器、平波电抗器以及直流场设备。换流阀是换流站中的核心设备，其主要功能是进行交直流转换，从最初的汞弧阀发展到现在的电控和光控晶闸管阀，换流阀单位容量在不断增大。一般而言，直流输电工程的系统结构可分为两端直流输电系统和多端直流输电系统两大类。目前世界上已运行的直流输电工程大多为两端直流输电系统。
随着特高压电网的发展以及西部水电资源的进一步开发，我国直流输电工程的建设还将进一步加快。“十一五”期间，溪洛渡、向家坝水电站和锦屏水电站外送的±800千伏特高压直流输电工程将开工建设。到2020年底，中国将建成覆盖华北、华中、华东地区的特高压交流同步电网，建成±800千伏向家坝——上海、锦屏——苏南、溪洛渡——株洲、溪洛渡——浙西等特高压直流工程15个，包括特高压直流换流站约30座，线路约2.6万公里，输送容量达9440万千瓦。
直流输电，正利用其长距离、大容量、低损耗的特性，为建设坚强的国家电网、实现我国大范围资源优化配置、推动能源高效开发利用、建设节约型社会、促进经济社会可持续发展和全面建设小康社会提供着重要保障。
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