簡要介紹了DC輸電技術的特點、發展歷程和趨勢，闡述了其在內外的應用，介紹了該輸電技術在我電網建設中，特別是在西電東送和西部大開發的大戰略中可能發揮的重要作用，以及為實現這一目標應開展的各項工作。

一.導言

改革開放以來，中的強工業，像民經濟的其他方面一樣，進入了解放后歷史上第二個快速發展時期。全裝機容量已超過3億千瓦，裝機容量和發電量居世界第二位。

由于經濟發展水平和速度的差距，工業增長較快的力量在東南沿海地區。這些地區建設了大量傳統燃煤電廠，對當地環境造成了不可接受的壓力。有些地區已經達到環境容量的極限，沒有發展潛力。

中水電的經濟可開發量約為3億千瓦，其中大部分，特別是大部分待開發的水電，分布在西南地區。發展這部分水電可以帶來可靠的稅源，為當地經濟提供一定的就業機會。發展過程本身也可以從各個方面促進當地的社會經濟發展?？v觀世界，經濟和社會發展水平高的家，如加拿大、挪威、瑞典和美，都是水電開發的先進家。

中是一個煤炭大，煤炭的生產和消費占世界較好位，這種狀況不可能在短時間內完全改變。由于我華北和西北地區分布著重要的煤田，煤炭運輸一直是我鐵路運力的較大負擔。發展坑口電站，以電代煤，把煤電轉換從發達地區轉移到西部欠發達地區，無論從技術上、經濟上還是環境上都是非常有利的。

綜上所述，無論是西部發展水電，還是坑口發展燃煤發電，都必須將電力輸送到東部負荷中心，必須采用安全、穩定、經濟的傳輸手段。高壓直流輸電技術發展于20世紀50年代，是較具競爭力的手段之一。

二、DC變速器的技術特點

與交流傳動相比，DC傳動具有以下技術優勢：(1)優越的穩定性；(2)無功補償問題集中簡單；(3)出色的調度和控制性能；(4)長距離大容量傳輸的顯著經濟性；(5)大大節約走廊和占地，有利于可持續發展；(6)抗故障能力強。

由于上述技術特點，DC輸電特別適合長距離、大容量輸電，將成為西電東送的主力軍。

三.高壓直流輸電技術的發展現狀及趨勢

3.1傳動技術發展回顧

人類較早認識和應用直流，較早采用直流發動機、直流傳動、直流發動機。隨著本世紀初多相交流系統、干式變壓器和鼠籠式感應電動機的發明，交流輸電長期以來是唯一的公共電力形式。

20世紀30年代，德人開始研究高壓換流器和試驗輸電工程，20世紀50年代，瑞典人成功實現了基于汞弧閥的DC輸電的商業化運營。汞弧閥時代，DC傳動系統的控制策略已經基本具備，如鎖相等距觸發、恒流、恒弧角控制等。許多項目已經建成并發揮了長期作用。汞弧閥較大參數：單閥150千伏，2000安。1972年晶閘管閥開始商業運行后，汞弧閥就不再使用了。從90年代開始，逐漸開始被取代。比如哥特蘭島項目已經更換，內爾森河項目雙極I的一極已經換成晶閘管，太平洋聯絡線工藝目前計劃改變。 #p#分頁標題#e#

與汞弧閥相比，可控硅閥

經過20年的發展，可控硅閥門已經從風冷到水冷，從自支撐到懸掛，從較初的零件組裝到模塊化結構。在晶閘管閥時代，DC變速器的控制系統已經發展成為基于計算機的全數字結構。同時，無間隙高能氧化鋅避雷器的發明和廣泛應用，大大降低了設備絕緣水平和設備成本。到20世紀80年代末，現代DC輸電已初具規模，但存在價格高、占地面積大、適用范圍有限、可靠性和可用性低、應用受限等缺陷。

3.2傳輸技術現狀

近十年來，DC傳動技術不斷發展。先先，設備制造技術的進一步發展如下：(1)可控硅元件的尺寸和參數在迅速增加。目前工程上廣泛采用100mm的單元，在建工程采用125mm的單元。元件的較大處理能力可達36WVA，元件的可靠性進一步提高。開發了具有一定保護功能的光直接觸發元件。(2)晶閘管閥技術的發展：尺寸和參數的改進。在建的較大變流器是三峽DC工程中使用的500千伏、3000安和1500兆瓦變流器。采用無油設計，降低火災概率，采用非常早期的火災探測系統，大大降低了發生災害的可能性；水冷方式的改進，如并聯冷卻、串聯冷卻等各種防腐措施；隨著內部安裝方式的進一步完善，模塊化發展為混合型，更有利于維護。(3)雖然換流干式變壓器技術沒有突破性的變化，但通過吸收大量過渡絕緣、接頭連接與屏蔽、引線屏蔽、匝間絕緣、股間絕緣等方面的工程經驗，在設計和材料上逐步完善，在線監測大大提高了換流干式變壓器的可靠性。(4)外絕緣技術的發展：通過使用干式套管、合成裙、帶均壓電阻的DC電容器，防止水平套管不均勻濕閃絡的措施，更重要的是，通過減少大量外絕緣部件，降低閃絡概率。(5)測量設備的發展：采用光纖電流測量裝置，可以避免大套管，提高系統可靠性。(6)控制保護設備的開發：采用標準化的局域網和總線結構，大大增加了系統的開放性；采用基于標準推送CPU和DSP的硬件設計，利用廠商向后兼容的特點，方便備件的購買。采用了高集成度和超高計算能力的芯片，徹底改變了控制柜的數量，方便了多系統的采用，提高了可靠性。

隨著DC輸電項目的增多，DC輸電技術長期以來一直是相關學術團體的研究熱點，并逐漸形成了系統的理論和標準

準和導則，系統研究技術和手段得到進一步發展，主要表現為：（1）在各種軟件中普遍增加直流模型，如輸電規劃程序、潮流穩定程序、電壓穩定程序、電磁暫態模擬等。（2）開發并采用電容補償換流器技術，大大改善了常規外電壓換流器的靜態和動態特性。（3）采用直流有源濾波器技術，改善了直流線路的濾波效果，（4）開發并使用交流連續調諧濾波器，極大地提高了濾波器的濾波性能。#p#分頁標題#e#

直流控制技術得到進一步發展，主要表現為：（1）直流換流器本體的控制策略，即依靠控制保護系統改善外特性曲線，提高換流器動態性能；（2）通過采用附加控制改善直流對交流系統的支持；（3）通過改善運行人員控制系統，采用自檢、遠方診斷、運行維護數據庫等技術和措施，使直流控制保護系統對運行維護人員更為友好，有利于提高運行維護水平；（4）通過改善控制保護系統的編程工具，采用與離線模擬設備兼容的圖形編程界面，提高了控制保護軟件的開發效率。

通過30年的不斷努力，目前常規直流輸電技術已趨于成熟。主要表現為：（1）應用范圍更加廣泛，對于長距離、大容量、高電壓輸電，相對于交流有更強的競爭力；背靠背工程的設計簡化，費用降低；較大容量、較長距離的海底電線工程成為可能；對系統條件的適應性增強，可在弱交流系統條件下接入系統：對環境的適應性提高，抗系統電磁干擾和空氣污穢能力增強。（2）由于采用較為標準化的設計，加之閥的費用下降，價格相對降低。（3）可靠性和可用率提高：即設備制造技術發展后具有較高的可靠性，設計簡化、元件數減少后可靠性提高，控制設備簡化、功能提高、維護減少、診斷能力提高，外絕緣經驗和技術提高，閃絡率降低。

3．3直流輸電技術發展趨勢

80年代以來，新型電力半導體元件技術取得飛速發展，如可關斷可控硅GTO，絕緣柵極雙向晶體管IGBT等。由于這些元件具有可關斷性，由它們構成的換流器有電流型和電壓型兩種，與常規外電壓換流器的換流原理不同，具有優越得多的特性。直流輸電一般采用電壓源換流器，直流側電壓由大電容值的直流電容器保持在一個穩定水平，對應的交流電壓幅值和相位由閥的開斷時刻先立決定，與外電壓無關。對于交流系統而言，這種換流器有類似于發電機的優良特性。目前，基于這種換流器和聚丙乙烯擠壓電纜的輕型直流已投入商業應用。

除在直流輸電系統中的應用外，新型電壓源換流器還廣泛應用于靈活交流輸電系統中的靜止無功發生器SVG、聯合潮流控制器UPFC，在今后的超導儲能、磁流體發電、燃料電池發電、太陽能發電等高科技領域都有廣泛的應用前景，這種與電力系統高科技結合的趨勢在21世紀將更進一步推動直流輸電的發展。除元件發展外，設計思想也正在發生革命性的變化。在新型直流輸電的設計中，廣泛采用模塊化、系列化設計和工廠化生產，簡化單個工程研究和現場安裝調試的工作量，提高可靠性水平。

隨著聚丙乙烯擠壓電纜技術的提高，人類夢寐以求的高壓發電機已經成為現實。采用高壓發電機不經任何干式變壓器與直流換流器組成單元接線可以免去常規接線中的升壓變、換流變、交流濾波器和常規電氣設備，換流站的造價將大大降低，可靠性提高，在水電送出中的性能突出，應用前景光明。#p#分頁標題#e#

四、直流輸電技術在世界的應用現狀

從1954年哥特蘭島直流工程投入商業運行以來，直流輸電技術得到了長足的發展和廣泛的應用。主要表現為（1）工程數量眾多，現在全世界已投運和正在建設的直流工程接近八十個；（2）應用技術范圍廣泛，有長距離送電工程、長距離送電兼聯網工程、長距離海底送電工程、長距離海底聯網工程、背靠背工程、變頻工程等；（3）應用地域范圍廣泛，除南極洲以外的六大洲都有直流輸電的廣泛應用；（4）技術進步快，目前世界上較大的換流器己達1500MW，較高直流電壓達600kV，電容換相換流器和輕型直流等都己成功投入商業運行：（5）目前應用更加熱烈，在建和正在規劃的主要工程有：印度西部電網的2000MW送電工程、瑞典到波蘭的聯網工程、印度的東部到北部2000MW聯網工程、加拿大納爾遜河第三個雙極工程、印度的兩個500MW的背靠背工程、蘇格蘭到愛爾蘭聯網工程、挪威到荷蘭的聯網工程、阿根廷到巴西的聯網工程、澳大利亞、瑞典、丹麥等的輕型直流輸電工程等。

五、直流輸電技術在內的應用現狀

我從60年代開始直流輸電研究，70年代在上海建成試驗工程，80年代建成舟山工業性試驗工程，90年建成從ABB(原BBC)和SIEMENS公司引進的葛州壩至上海1200Mw、i500kv直流輸電工程。目前正在建設的直流工程有：三峽至常州3000Mw、土500kV直流輸電工程(三峽一回直流)、天生橋至廣州的1800Mw、土500kV直流輸電工程、上海至蛹泅海底電纜工程。三峽至上海3000Mw、i500kV直流輸電工程(三峽二回直流)已立項，正在開展前期研究。

通過30多年的積累，內現在已具備高速發展和應用直流輸電技術的條件，具體表現為：①雄厚的科研力量，包括大量的研究人才、世界一流的研究軟件和世界一流、亞洲領先的物理模擬設備；②完備的工程建設力量，內目前已具備先立完成咨詢規范的能力、基本先立完成工程系統設計和設備規范的能力、先立完成換流站、直流線路、接地極工程設計的能力、先立完成換流站、線路和接地極土建和安裝的施工隊伍s②經驗豐富的建設組織隊伍，包括作為業主單位的建設組織隊伍和監理隊伍；④比較完備的制造能力，三峽直流工程弓I進了換流干式變壓器、油浸式平波電抗器、換流閥和可控硅元件的設計制造技術，合作生產了設備并將投入該工程實際運行。內廠家近年來引進了電力電容器、干式電抗器、斷路器、氧化鋅避雷器、隔離開關等設備的制造技術。內具備較強的基于微處理器和計算機開發和應用控制保護、運行人員控制和SCADA系統的能力。

六、直流輸電技術在西電東送和全聯網中的應用前景

目前葛州壩至上海直流工程已在運行，天廣、三峽兩回直流工程正在建設，到2007年，將具備9000MW的西電東送能力。#p#分頁標題#e#

三峽右岸計劃修建地下廠房，裝設6臺700MW機組，其電力電量外送還有采用直流方案的可能性。

云南小灣電廠已開工，將裝機4200MW，其中3000MW將通過直流工程送至廣東。同位于瀾滄江的糯扎渡電廠裝機容量5000MW，由于當地負荷潛力有限，必須通過直流輸電系統送至廣東，容量約為3000-4000MW。

金沙江下游的溪絡渡和向家壩電廠裝機總容量為18000W，與三峽電廠容量相當，前期可行性工作正在進行，預計2002年籌建，2005年左右開工，作為三峽電站的接續工程。為配合電站的可行性研究，電力部門進行了大量的電力外送研究，傾向性意見為采用四回直流，其中兩回至華東，容量為6000一10000MW，兩回至華中容量為4000—5000MW。

除上述特大型電站的送出需采用特高壓、長距離直流輸電外，隨著云南、貴州和四川的其它大、中、小型水電站的開發，必須為多余電力電量尋找區外市場，如較近廣東省政府與云南、貴州兩省政府簽訂了購電意向，這種長距離的區域間電力輸送也需要采用直流輸電。

隨著經濟的發展，到2l世紀中葉，水電開發將進一步西移，如云南的怒江、四川的金沙江上游以及西藏，由于輸電距離長，容量大，將無例外地采用直流。

除輸送水電外，西北煤電基地的電力外送也存在采用直流輸電技術的切實可能性。

關于全聯網，目前正在開展前期可行性研究的直流工程有華北一華中直流背靠背工程、山東一華東直流背靠背工程、西北一華中直流背靠背工程、湖南一廣東直流背靠背工程、西北一華北直流聯網工程、西北一四川l直流輸電工程等。由于安全性好，運行控制和管理特性極優，目前全聯網已傾向采用北部、中部和南部三個帶狀網，采用直流背靠背或其它直流工程隔離聯網的方案，在條件成熟并統一意見后，直流聯網技術將在中發揮重要作用。

七、現存的主要技術問題和努力方向

雖然處于不斷發展和進步之中，直流輸電技術已是成熟的技術，系統、設備和控制系統都有相當規范的設計和制造技術，但仍存在一些需要繼續研究的技術問題。

由于直流電壓的單向性，決定其吸污特性與交流相比更為嚴重，尤其像中這樣的發展中家，污穢問題更為突出，外絕緣問題始終是直流工程建設中較關心的問題。

接地極問題，由于中近期發展的多是大容量雙極直流工程，電網又相對薄弱，因此必須配備具有完全入地電流額定值的接地極。在經濟社會發達的長江三角洲和珠江三角洲地區尋找適當的大電流接地極址極為困難，研究其它的解決方案勢在必行。

由于直流輸電技術特點，中間落點和T接一直是一個限制其應用的技術問題，隨著新型電力電子元器件和換流器的發展以及多端技術的提高，這個問題有望得到解決。#p#分頁標題#e#

八、結論

直流輸電對于特定的條件和輸電要求，有著比交流輸電更為優越的特性。通過近50年的開發和應用，目前直流輸電技術已經完全成熟，在內外得到廣泛的應用。由于不間斷的研發，使這項技術的發展一直處于電力技術的發展前沿并將推動下世紀高科技在能源工業中的應用。

中地域寬廣，各地社會經濟發展極不平衡，一次能源分布密度又與負荷分布密度完全不一致，這決定了中必須是一個輸電大，在所有的輸電大中，直流輸電技術都必能得到廣泛的應用。

對于我的西部大開發，電力開發應為先行，其中又應以環境相容的水電開發優先。目前西部水電開發應優先發展庫容大，對流域防洪和水文調節有顯著作用的龍頭電站，由于裝機容量大，常以單一電站送出考慮，由于區域電力市場有限，需遠送東部經濟發達、能源短缺的地區，直流輸電將是先選方案。隨著西南諸省中小電站的逐步開發，還需建設一批送電聯網兼顧型的直流輸電工程。

西北煤炭豐富，為緩解東部環境壓力和電煤運輸壓力，節省成本，提高競爭力，在坑口建設一批以劣質煤為燃料，節水除塵的大型電廠群勢在必行，直流輸電在這些電廠群的電力東送中也將發揮重要作用。

總之，西部開發戰略為我直流輸電的發展帶來了無限的機會和希望，直流輸電技術一定會對開發西部，將中建設得更加繁榮富強作出應有的貢獻。