张瑾
国网山西省电力公司检修分公司 山西 太原 030000
摘要：随着社会经济的不断增长推懂各个行业迅猛发展，其中电力行业尤为突出。从高压直流输电技术的发展历程出发，阐述了近30年来高压直流输电技术在中国得到大规模推广和应用的原因，然后在简述柔性直流输电技术原理的基础上比对了传统直流与柔性直流两者的主要区别，列举了近年来中国的典型高压直流输电工程案例，并对其中的关键技术进行了概述，对高压直流输电技术未来的推广应用进行了展望。
关键词：直流输电；柔性直流输电；换流技术；柔直换流站
引言
电力系统传统的输电模式难以满足人们生产生活对用电量的需求。加上电力资源分布不平衡的情况，更是加重了用电资源的紧张。要想解决不同地区对用电量的需求，就需要借助电力传输技术。特高压直流输电技术较传统输电技术有很大优势，可实现较远距离的电力传输，并且能有效解决成本。其技术的稳定性和资源的节约性可以为电力企业带来更多效益。
1建设特高压直流输电线路的意义
随着经济的迅猛发展，世界各国的用电量日益增长。其中所有发达国家的发电量都能满足其负荷的需求，他们能做到大功率、高电压、长距离的输送电能。而在我国供电能力却远远跟不上负荷的需求，电力行业的落后直接影响了我国经济的快速发展。我国的国情决定了在未来很长的一段时期里还需长期进行基础建设和基础工业的建设，这需要强大的电力能源来做为快速发展经济建设的坚实后盾。在电力输送技术中，特高压直流输电具有输送距离长、容量大、控制灵活、调度方便的优点。电力能源与负荷之间的超远距离和超大负载正需要这种输电方式。在输电过程中，通过换流器把交流变为直流，再通过高压线输送到下一个换流站转换成交流电，最后并入电网。特高压直流输电与交流输电相比具有输送方式灵活、损耗低、输电走廊占用少、可控性高等特点。除此之外，特高压直流输电方式还对电网的安全、可靠、稳定运行提供了有力保障。正是基于特高压直流输电的种种优点，使得世界各国对此不断的研究、应用与发展。
2特高压直流输电技术的长处和不足
2.1特高压直流输电技术的长处
特高压直流输电技术与传统输电技术相比具有以下优势。第一，特高压直流输电技术可减少电力资源在传输过程中的损耗，将电力资源的传输效率提升，同时也能提高电力传输的抗干扰能力。加上导线耐热性是影响特高压直流输电技术的唯一因素，可杜绝外界环境对其的干扰。第二，此种输电模式稳定性较高，可实现远距离电力资源传输。第三，该输电技术所需成本较少，可节约电网成本。第四，特高压直流输电技术在协调电力资源地区不平衡的问题上发挥重要作用。如可以将集中在山西、内蒙古和陕西的水电和火电传输到电力负荷较大的东南部。
2.2特高压直流输电技术的不足
特高压直流输电技术存在以下不足：第一，该技术对人体产生的安全隐患还有待研究；第二，特高压直流输电技术涉及的技术较多，在国际电气技术不断发展的情况下，特高压直流输电技术也需要紧跟时代的脚步在技术上升级改造；第三，我国特高压直流输电技术所用设备和技术大多从国外引进，技术上的落后性有待提升。
3特高压输电技术的应用场合
3.1远距离大容量输送
我国水电、煤电和负荷中心分布极不平衡。其中，2/3的水电分布在西南地区，2/3的煤电分布在西北地区，而2/3的用电负荷位于东部沿海和京广铁路以东地区，输电网络明显呈现出“西电东送”、“北电南送”的格局，输电距离为600-2000km。输送容量5000-20000MW。从输电经济性角度讲，当距离超过l200km时，采用±800kV直流输电比1100kV交流输电更具经济性。
3.2近距离大容量输送
目前，负荷中心地区出现了输电走廊紧张、短路容量大等难题。以长三角地区为例，如上海、苏南、浙北等负荷中心，输电距离约200-500km，从输电经济性方面考虑，采用1100kV交流输电更具经济性。因此，对于珠江三角洲、环渤海经济区及华东电网区域内的输电系统，采用特高压交流输电，经济性良好，同时解决了短路电流大、输电走廊紧张等问题。
3.3区域电网互联
利用特高压输电技术，我国已形成东北、华北、西北、华东、华中及南方电网等6大跨省区的互联电网，实现了跨区域、跨流域的资源优化配置。对于以上区域互联电网，采用特高压直流输电实现区域非同步联网，送、受端的交流电网可按各自电压和频率独立运行，相互间无需传送短路功率，这在一定程度上提高了整个系统的稳定性。假如采用特高压交流输电实现电网的同步运行，则对互联电网的同步性要求很高，稍有不慎可引起系统崩溃，同时还可能导致短路容量的增加。从国内外实践来看，在区域联网场合，特高压直流会比特高压交流更具优势。
4建设特高压直流输电线路工程的关键技术
4.1特高压直流输电工程中高电压与绝缘技术
在进行电能输送时，不论是在一般的电压等级下还是强电等级下，电压和绝缘都是相辅相成的关系，当电压升高时绝缘也要升高。如果绝缘不随电压等级相应提高，就会出现设备被烧毁、电网稳定运行状态遭到破坏，严重时还会导致人员伤亡等重大事故的发生。在普通绝缘不能保证电气设备与输电线路绝缘的前提下，就必须考虑使用复合材料来代替普通的瓷质和玻璃绝缘。但在选择绝缘材料的同时，也要和当地的气候条件、环境条件等复合判断。比如在气候比较湿润的南方它对绝缘子的表面要求就比较高。在污染比较严重的地区，由于绝缘套管、绝缘子表面等受到污浊的情况比较严重，因此在这些地区若使用一般材质的绝缘，就会出现击穿、短路、设备烧毁、严重的导致人员伤亡等。因此在不同环境气候下对绝缘套管、穿墙套管、绝缘子表面的材质要求也相对较高、较特殊。在我国的西电东输工程中，由于我国的地势西高东低，对于高海拔地区，也要把海拔对绝缘的影响考虑进去。总之，在提升电压等级的同时务必提升设备的绝缘性能，二者是密不可分的。
4.2特高压直流输电工程中的控制保护问题
在电力系统中，任何系统都离不开控制和保护系统的支持。在直流输电系统中最为重要的就是控制保护技术。其中，控制保护里包含了软硬件平台、直流控制保护设计、触发控制、直流保护等。除此之外，传统的保护也是必要的，比如高压输电线路上的防雷线、架线铁塔上的避雷针、换流站里的避雷针、避雷器、接地网、变压器的防雷保护等。在特高压直流输电线路中的换流站里有很多的变压器，对应着就有很多的晶闸管来控制这些线路。在这个复杂的系统中必须有一个安全可靠的控制保护操作系统来保障它的正常运作，一旦出现故障不会造成设备损坏、大面积停电以及人员伤亡等事故。因此，在特高压的直流输电工程中拥有一个可靠的控制保护系统对供电系统来说十分重要。
结语
年来我国电力系统工作人员结合中国实际情况开展对特高压直流输电技术的研究，为换流站设计，换流阀冷却设计，输电线路设计等提供了技术支持，为我国特高压直流输电工程积累了大量宝贵的经验，保障了特高压直流输电工程的顺利实施，而我国资源分布不均衡以及经济发展对电力需求日益剧增，迫切使得特高压直流技术在电网发展史上具有举足轻重的地位。随着全球能源互联网建设的逐步推进，加上影响特高压直流输电工程稳定的因素随着电网发展不断增多，下一步我国还需进一步完善特高压直流输电技术，提高系统对环境的适应性，确保将特高压直流输电工程建设为保障群众生活，促进经济发展的重点工程。
参考文献
[1]潘俊锐.特高压直流换流阀低压加压试验的研究.电气技术，2019（04）.
[2]张文亮,吴维宁,胡毅.特高压输电技术的研究与我国电网的发展.高电压技术,2019（11）.
[3]刘振亚.中国特高压交流输电技术创新.电网技术,2019（11）.