高壓直流輸電技術發(fā)展狀況及主要應用課件

高壓直流輸電技術發(fā)展狀況中國電力科學研究院曾南超高壓直流輸電技術發(fā)展狀況中國電力科學研究院1

內(nèi)容提要直流輸電的發(fā)展史直流輸電之最直流輸電的特點直流輸電類型世界直流輸電的發(fā)展我國直流輸電的發(fā)展內(nèi)容提要直流輸電的發(fā)展史2直流輸電的發(fā)展史輸電最早用DC1882年德國2kV1.5kW57km向慕尼黑國際展覽會送電1889年

法國125kV20MW230km從Moutiers到Lyon(里昂)DC發(fā)電機串聯(lián)高壓后來被AC輸電所代替（交流電機、變壓器）1954年高特蘭島（汞弧閥）第一次商業(yè)運行70年代后期汞弧閥被淘汰72年加拿大伊爾河BTB晶閘管閥年增長率1981–19982096MW/年八十至九十年代，一系列500kV級晶閘管閥高壓直流輸電工程投產(chǎn)，標志著直流輸電技術的成熟?，F(xiàn)在，制造800kV直流系統(tǒng)設備，在技術上也是可行的。

目前投運的直流工程已有７０多個。使用的晶閘管元件參數(shù)已達8kV、3kA以上。

直流輸電的發(fā)展史輸電最早用DC31、汞弧閥換流時期1954年－1977年共有12項汞弧閥工程投運1954年瑞典高特蘭島（汞弧閥）第一次商業(yè)運行20MW,100kV,96km海纜。1977年加拿大納爾遜河1期最后一項汞弧閥工程汞弧閥制造技術復雜、價格昂貴、逆弧故障率高、可靠性較低、運行維護不便、污染環(huán)境，終被淘汰。1、汞弧閥換流時期1954年－1977年共有12項汞弧42、晶閘管閥換流時期

1972年，從加拿大伊爾河晶閘管閥工程（320MW、80kV，BTB）起，進入了晶閘管閥工程時期。高壓大功率晶閘管器件用于直流輸電換流閥，有效地改善了直流輸電的運行性能和可靠性，促進了直流輸電的發(fā)展。隨著微機控制保護、光電傳輸、網(wǎng)絡、水冷、氧化鋅避雷器等先進技術引入直流輸電領域，促使直流輸電技術迅速發(fā)展，成為現(xiàn)今交流輸電的有力補充。2、晶閘管閥換流時期1972年，從加拿大伊爾河晶閘管53、新型半導體換流設備的應用20世紀90年代以后，一種新型氧化物半導體器件－絕緣柵雙極晶體管（IGBT）在工業(yè)驅動裝置上得到廣泛應用，并引入了直流輸電領域。1997年，第一個采用IGBT閥組成的電壓源換流器的直流輸電工業(yè)性試驗工程（3MW、10kV、10km）在瑞典投運。稱之為柔性（輕型）直流輸電?，F(xiàn)已有9個這樣的直流工程投運了。由于目前IGBT單個元件功率小、損耗大，尚不宜大容量直流輸電工程采用。近期研制出的集成門極換相晶閘管（IGCT）、大功率碳化硅器件，可能在直流輸電中會有很好的應用前景。這類器件單個元件功率大、電壓高、損耗小、體積小、可靠性高，且是全控器件，用它們?nèi)〈胀ňчl管，將有力地推動直流輸電技術的發(fā)展。3、新型半導體換流設備的應用20世紀90年代以后，一種新型氧6直流輸電之最(已投運)最高電壓600kV巴西伊泰普兩個雙極最大容量2×3150MW巴西伊泰普兩個雙極最長架空線1700km南非英加－沙巴最長電纜250km瑞典－德國波羅的海工程電纜直流電壓最高450kV瑞典－德國波羅的海工程DC電纜容量最大英法海峽2000MWBTB站容量最大俄羅斯－芬蘭1065MW三單元12脈動橋換流容量最大我國三常、三廣、三滬、貴廣1。直流輸電之最(已投運)7直流輸電的特點1優(yōu)點：1）與相同輸送功率的交流線路相比，鋼芯鋁線省1/3，鋼材省1/2–1/3，線路造價約為AC的2/3，需要的線路走廊還窄。2）DC電纜輸電：輸送容量大，造價低，損耗小，不易老化，壽命長，輸送距離不受限制。3）無同步穩(wěn)定性問題（交流P=E1E2sin/X12）,有利于長距離大容量送電。4）可異步運行。5）Pd、換流器吸收的Q均可快速控制，可用以改善所連AC系統(tǒng)運行特性。6）可分期投資建設。7）電網(wǎng)管理方便。8）可隔離故障，有利于避免大面積停電。

直流輸電的特點1優(yōu)點：8直流輸電與交流輸電的建設費用比較直流輸電與交流輸電的建設費用比較9直流輸電的特點2缺點：1）

換流站：設備多，結構復雜，造價高，損耗較大，對運行人員要求高。2）產(chǎn)生AC、DC諧波。3）需40%-60%無功補償。4）單極大地回線運行時，地電流引起的問題。正常運行方式應是雙極平衡運行，盡量減小地電流（<1％In）

直流輸電的特點2缺點：10世界直流輸電的發(fā)展集中地區(qū)用途北美地區(qū)美國長距離輸電、電網(wǎng)互聯(lián)加拿大長距離輸電西歐地區(qū)海纜輸電、國際聯(lián)網(wǎng)亞太地區(qū)印度長距離輸電、電網(wǎng)互聯(lián)日本電網(wǎng)互聯(lián)中國長距離輸電、電網(wǎng)互聯(lián)世界直流輸電的發(fā)展11美國的直流輸電工程1）遠距離輸電工程投運年份太平洋聯(lián)線（PacificIntertie）70斯魁爾比尤特（SquareButte）77CU工程79魁北克－新英格蘭（Quebec–NewEngland）86英特蒙頓（Intermountain）862）聯(lián)網(wǎng)工程戴維德（DavidA.Hamil）77伊迪康尼（EddyCounty）83歐克蘭寧（Oklaunion）84黑水河（Blackwater）85海蓋特（Highgate）85邁爾斯城（MilesCity）85希尼（Sidney）

87美國的直流輸電工程1）遠距離輸電工程12加拿大的直流輸電工程1）遠距離輸電工程投運年份溫哥華（Vancouver）68納爾遜河雙極1（NelsonRiver1）73納爾遜河雙極2（NelsonRiver2）85魁北克－新英格蘭（Quebec–NewEngland）862）聯(lián)網(wǎng)工程伊爾河（EelRiver）72查圖圭（Chateaguay）84馬達瓦斯加（Madawaska）85麥克尼爾（McNeill）89

加拿大的直流輸電工程1）遠距離輸電工程13歐洲地區(qū)的直流輸電工程1）直流海纜工程投運年份高特蘭1（Gotland1）54英法海峽（CrossChannel）61康梯－斯堪1（Konti-Skan1）65斯卡格拉克（Skagerrak）77高特蘭2（Gotland12）87康梯－斯堪2（Konti-Skan2）88撒科意（SACOI）88芬諾－斯堪（Fenno-Skan）89波羅的海（BalticCable）94歐洲地區(qū)的直流輸電工程1）直流海纜工程14歐洲地區(qū)的直流輸電工程2）陸地聯(lián)網(wǎng)投運年份維柏格（Vyborg）81德爾羅爾（Duemrohr）83艾深里西（Etzenricht）93維也納東南（ViennaSouth-East）933）大城市供電金斯諾斯（Kingsnorth）76歐洲地區(qū)的直流輸電工程2）陸地聯(lián)網(wǎng)15其他地區(qū)的直流輸電工程1）南美洲地區(qū)投運年份阿卡瑞（Acaray）81伊泰普雙極1（Itaipu1）86伊泰普雙極2（Itaipu12）87加勒比（Garabi）20002）非洲地區(qū)卡布拉巴薩（CaboraBassa）79英加－沙巴（Inga-Shaba）823）澳洲地區(qū)新西蘭南北島（Inter-Island）65

其他地區(qū)的直流輸電工程1）南美洲地區(qū)16其他地區(qū)的直流輸電工程4）亞洲地區(qū)投運年份印度溫地亞恰爾（Vindhyachal）89席樂魯－巴索（Sileru-Barssor）89錢德拉布爾－伯德（Chandrapur-Padghe）91里罕德－德里（Rihand-Delhi）92東南聯(lián)絡（East-SouthInterconnection）2003日本佐久間（Sakuma）65新信濃（Shin-Shinano）77北本線（Hokkaido-Honshu）80紀伊水道（KiiChannel）2000南韓釜山－濟州島（Haenan-Cheju）97其他地區(qū)的直流輸電工程4）亞洲地區(qū)17直流輸電類型兩端直流輸電長距離大容量輸電多端直流輸電（意大利本土－科西嘉島－撒丁島；加拿大魁北克－美國新英格蘭（詹姆斯灣－底斯坎通－桑地旁）增加靈活性高壓大容量直流開關問題背靠背直流輸電異步聯(lián)網(wǎng)、非同步聯(lián)網(wǎng)柔性直流輸電全控器件（GTO，IGBT）容量問題直流輸電類型兩端直流輸電18柔性直流輸電

柔性（輕型）直流輸電技術采用由IGBT或GTO組成的電壓源換流器（VSC）技術，在受端無需外部交流電網(wǎng)提供換相電壓，所需無功功率是可控的，無需大量無功補償設備。IGBT或GTO是全控型器件，開關頻率高，功率因數(shù)高，且不會發(fā)生換相失敗。目前，它們的工作電壓還比晶閘管低，只用于低電壓、小功率的直流輸電線路。

柔性直流輸電柔性（輕型）直流輸電技術采19柔性直流輸電ABB、西門子公司都在開發(fā)ABB（HVDCLight）,西門子（HVDCPlus）

97年3月第一個柔性直流輸電在瑞典中部投運IGBT，3MW,10kV,10km2005年已建成9個工程(瑞典、澳大利亞、挪威、丹麥、美國)最大容量330MW（美國CrossSound

±150kV,40km,2002年8月

）柔性直流輸電ABB、西門子公司都在開發(fā)20國外直流設備主要供貨商ABB約占６０％SEIMENS主要是BTB工程AREVA（前身是阿爾斯通）

國外直流設備主要供貨商ABB21ABB直流工程分布ABB直流工程分布22西門子直流工程分布西門子直流工程分布23直流輸電技術的發(fā)展1）應用領域作為交流輸電有力的補充（長距離大容量輸電；聯(lián)網(wǎng)；特殊條件下的輸電）2）技術上的發(fā)展設計標準化、系列化

每一高壓直流輸電工程都是根據(jù)其接入系統(tǒng)的具體要求量身定做的，包括其額定直流功率、額定直流電壓、性能要求等重要參數(shù)都是按照接入系統(tǒng)的具體要求，優(yōu)化選取的，還遠沒有交流設備那樣標準化、系列化。規(guī)范化有利于設備設計、制造，降低設備成本、降低工程造價，促進直流輸電發(fā)展。直流輸電技術的發(fā)展1）應用領域24直流輸電技術的發(fā)展換流閥

應用更高參數(shù)的晶閘管，減少閥元件數(shù)；應用新型器件光直接觸發(fā)日本三菱、德國西門子電容換相技術（CCC）瑞典ABB改善換流站無功特性，減少無功消耗強迫換相技術柔性直流輸電技術減小換流站無功消耗防止換相失敗

戶外式結構提高可靠性，降低成本。濾波器連續(xù)調諧改善性能有源型減少占地直流輸電技術的發(fā)展換流閥25直流輸電技術的發(fā)展直流控制保護

硬件集成度進一步提高提高系統(tǒng)可靠性軟件編程圖示化、人機界面更友好在線監(jiān)測自檢功能提高、遠方診斷主機實時操作系統(tǒng)多端直流輸電

更加靈活、經(jīng)濟。

應用控制技術意大利本土－科西嘉－撒丁島拉地松－尼可來－桑地旁開發(fā)直流斷路器，形成直流網(wǎng)絡。特高壓直流技術

±800kV、±1000kV直流輸電技術的發(fā)展直流控制保護26我國的直流輸電工程我國的直流輸電工程27我國直流輸電的發(fā)展

一、研究階段1963年中國電科院閘流管6脈動物理模擬1kV,5A1974年西高所BTB6脈動晶閘管換流站8.5kV,200A,1.7MW1977年楊樹浦電廠－九龍變23kV舊AC電纜改6脈動直流輸電試驗工程31kV,150A,4.65MW,8.6km二、工程階段

自１９８７年舟山直流工程開始我國直流輸電的發(fā)展一、研究階段281.已投運的高壓直流工程

舟山直流工程

舟山高壓直流工程是我國第一個試驗性小容量跨海高壓直流輸電工程，也是第一個具有完全自主知識產(chǎn)權的高壓直流輸電工程。此工程于1987年建成，額定直流電壓為－100kV、額定直流電流0.5kA、額定輸送直流功率50MW。直流線路西起浙江穿山半島，跨海東至舟山島，全長54km，其中包括海纜線路13km。其換流閥為水冷空絕緣型晶閘管閥，每極6脈動雙重閥，每閥由192只耐壓2.5kV/2.0kV的晶閘管串聯(lián)而成。換流變壓器為3相3繞組型。直流控制保護系統(tǒng)是基于小規(guī)模數(shù)字集成電路構建的。此工程的投產(chǎn)為緩解當時舟山島用電緊張的局面發(fā)揮了重要作用。

1.已投運的高壓直流工程舟山直流工程29舟山工程地理位置舟山工程地理位置301.已投運的高壓直流工程(2)葛南直流工程

葛南高壓直流工程是我國第一個西電東送的長距離、大容量高壓直流輸電工程。兩端換流站設備由當時的瑞士BBC公司和德國西門子公司聯(lián)合供貨，直流線路則自建。此工程于1990年8月雙極投產(chǎn)，額定直流電壓為500kV、額定直流電流1.2kA、額定輸送直流功率1200MW。直流線路西起湖北宜昌、東至上海南橋，全長1045km。其換流閥為水冷空絕緣型晶閘管閥，每極12脈動四重閥，每閥由120只耐壓5.5kV的晶閘管串聯(lián)而成。換流變壓器為單相3繞組型。此工程的直流控制保護系統(tǒng)是以BBC公司開發(fā)的PHSC系統(tǒng)為基礎構建的（站控為P13系統(tǒng)）。PHSC系統(tǒng)是一種多處理器總線結構，代表了二十世紀八十年代初期的先進技術水平。2005年5月,對其直流控制保護系統(tǒng)進行了改造，用南瑞繼保公司生產(chǎn)的MACH2系統(tǒng)替換了原來的PHSC系統(tǒng)。

1.已投運的高壓直流工程(2)葛南直流工程31葛南直流工程南橋站葛南直流工程南橋站321.已投運的高壓直流工程(3)溗泗直流工程

溗泗高壓直流工程是我國第一個應用引進技術自己建設的跨海高壓直流輸電工程。此工程于2003年建成，額定直流電壓為50kV、額定直流電流0.6kA、額定輸送直流功率60MW。直流線路西起上海，跨海東至溗泗島，全長66km，其中包括海纜線路60km。其換流閥為水冷空絕緣型晶閘管閥，每極6脈動二重閥，每閥由45只耐壓3.6kV的晶閘管串聯(lián)而成。換流變壓器為單相3繞組型。直流控制保護系統(tǒng)是許繼公司在引進的PHCS技術的基礎上研制的。此工程的投產(chǎn)為緩解溗泗島用電緊張的局面發(fā)揮了重要作用。

1.已投運的高壓直流工程(3)溗泗直流工程331.已投運的高壓直流工程（4）天廣直流工程

天廣高壓直流工程是我國第二個西電東送的長距離、大容量高壓直流輸電工程。兩端換流站設備由德國西門子公司供貨，直流線路則自建。此工程于2001年6月雙極投產(chǎn)，額定直流電壓為500kV、額定直流電流1.8kA、額定輸送直流功率1800MW。直流線路西起廣西天生橋、東至廣州北郊，全長960km。其換流閥為水冷空氣絕緣型晶閘管閥，每極12脈動四重閥，每閥由84/78只耐壓8.0kV的晶閘管串聯(lián)而成。換流變壓器為單相3繞組型。此工程的直流控制保護系統(tǒng)是以SIEMENS公司開發(fā)的SIMADYND系統(tǒng)為基礎構建的（站控為SIMATICS5系統(tǒng)）。SIMADYND系統(tǒng)也是一種多處理器總線結構，具有當時的先進技術水平。

1.已投運的高壓直流工程（4）天廣直流工程341.已投運的高壓直流工程（5）三常直流工程

三常高壓直流工程是我國第三個西電東送的長距離、大容量高壓直流輸電工程。兩端換流站設備主要由瑞典ABB公司供貨，直流線路則自建。此工程于2003年5月雙極投產(chǎn)，額定直流電壓為500kV、額定直流電流3kA、額定輸送直流功率3000MW。直流線路西起湖北宜昌、東至江蘇常州，全長860km。其換流閥為水冷空絕緣型晶閘管閥，每極12脈動二重閥，每閥由90/84只耐壓7.2kV的晶閘管串聯(lián)而成。換流變壓器為單相2繞組型。此工程的直流控制保護系統(tǒng)是以ABB公司開發(fā)的MACH2系統(tǒng)為基礎構建的。MACH2系統(tǒng)是一種以當代PC機為核心的開放式控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)集成度、自檢覆蓋率都很高，具有當今的先進技術水平。

1.已投運的高壓直流工程（5）三常直流工程351.已投運的高壓直流工程（6）三廣直流工程

三廣高壓直流工程是我國第四個長距離、大容量高壓直流輸電工程。兩端換流站設備由瑞典ABB公司供貨，直流線路則自建。此工程于2004年5月雙極投產(chǎn)，額定直流電壓為500kV、額定直流電流3kA、額定輸送直流功率3000MW。直流線路北起湖北荊州、南至廣東惠州，全長940km。其換流閥為水冷空絕緣型晶閘管閥，每極12脈動二重閥，每閥由90/84只耐壓7.2kV的晶閘管串聯(lián)而成。換流變壓器為單相2繞組型。此工程的直流控制保護系統(tǒng)也是以ABB公司開發(fā)的MACH2系統(tǒng)為基礎構建的，與三常直流工程的直流控制保護系統(tǒng)基本相同，設計略有改進。

1.已投運的高壓直流工程（6）三廣直流工程361.已投運的高壓直流工程（7）貴廣一回直流工程

貴廣一回高壓直流工程是我國第五個長距離、大容量高壓直流輸電工程，也是第四個西電東送的高壓直流輸電工程。兩端換流站設備由德國西門子公司供貨，直流線路則自建。此工程于2004年12月雙極投產(chǎn)，額定直流電壓為500kV、額定直流電流3kA、額定輸送直流功率3000MW。直流線路西起貴州安順、東至廣州肇慶，全長940km。其換流閥為水冷空絕緣型晶閘管閥，每極12脈動四重閥，每閥由78只耐壓8.0kV的光觸發(fā)晶閘管串聯(lián)而成。換流變壓器為單相2繞組型。此工程的直流控制保護系統(tǒng)也是以SIEMENS公司開發(fā)的SIMADYND系統(tǒng)為基礎構建的，與天廣直流工程的直流控制保護系統(tǒng)基本相同，設計略有改進。

1.已投運的高壓直流工程（7）貴廣一回直流工程371.已投運的高壓直流工程（8）靈寶背靠背直流工程

靈寶背靠背直流工程是我國第二個應用引進技術自己建設的背靠背高壓直流輸電工程。此工程于2005年6月建成，額定直流電壓為120kV、額定直流電流3kA、額定輸送直流功率360MW。此換流站西側接入西北330kV電網(wǎng)、東側接入華中220kV電網(wǎng)，是我國利用背靠背直流技術實現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)的示范工程、也是檢驗引進技術成果的示范工程。其換流閥為水冷空絕緣型晶閘管閥，單極12脈動四重閥，西北側采用ABB技術，電觸發(fā)型，每閥由24只耐壓7.2kV的晶閘管串聯(lián)而成；華中側采用西門子技術，光觸發(fā)型，每閥由22只耐壓8.0kV的晶閘管串聯(lián)而成。此工程的直流控制保護系統(tǒng)有兩套，其中一套是以引進的SIEMENS公司開發(fā)的SIMADYND系統(tǒng)為基礎構建的，另一套直流控制保護系統(tǒng)則是以引進的ABB公司開發(fā)的MACH2系統(tǒng)為基礎構建的。兩套直流控制保護系統(tǒng)輪流投入運行。

1.已投運的高壓直流工程（8）靈寶背靠背直流工程381.已投運的高壓直流工程（9）三滬直流工程

三滬高壓直流工程是我國第六個長距離、大容量高壓直流輸電工程。也是第五個西電東送的高壓直流輸電工程。兩端換流站設備由瑞典ABB公司和國內(nèi)相應廠家組成聯(lián)合體供貨，直流線路則自建。此工程于2006年12月雙極投產(chǎn)，額定直流電壓為500kV、額定直流電流3kA、額定輸送直流功率3000MW。直流線路西起湖北宜昌、東至上海，全長約1048km。其換流閥為水冷空絕緣型晶閘管閥，每極12脈動二重閥，每閥由90/84只耐壓7.2kV的晶閘管串聯(lián)而成。換流變壓器為單相2繞組型。此工程的直流控制保護系統(tǒng)也是以ABB公司開發(fā)的MACH2系統(tǒng)為基礎構建的，與三常直流工程的直流控制保護系統(tǒng)基本相同，設計略有改進。

1.已投運的高壓直流工程（9）三滬直流工程391.已投運的高壓直流容量我國已投運的高壓直流輸電容量（MW）1舟山5019872葛南120019903天廣18002001

4

溗泗

60

2003

5三常300020036三廣300020047貴廣1300020048靈寶36020059三滬30002006

共計15470已成為直流輸電大國!1.已投運的高壓直流容量我國已投運的高壓直流輸電容量（MW40東北西藏西北華北南方華中華東臺灣已投運的高壓直流輸電工程葛南天廣三常三廣貴廣1舟山靈寶溗泗三上東北西藏西北華北南方華中華東臺灣已投運的高壓直流輸電工程葛南41國產(chǎn)化比例三常三廣生產(chǎn)廠家總數(shù)（三廣）換流變（臺）48西變28平抗（臺）12西變6晶閘管元件（只）722100西安電子所4196閥組件（個）4696西整696國產(chǎn)化比例三常三廣生產(chǎn)廠家總數(shù)422.在建的高壓直流工程(1)貴廣二回直流工程

貴廣二回高壓直流工程是我國第七個長距離、大容量高壓直流輸電工程。也是第六個西電東送的高壓直流輸電工程。兩端換流站設備由國內(nèi)相應廠家聯(lián)合德國西門子公司供貨，直流線路則自建。此工程計劃于2007年雙極投產(chǎn)，額定直流電壓為500kV、額定直流電流3kA、額定輸送直流功率3000MW。直流線路西起貴州興仁、東至廣東深圳，全長約1000km。其換流閥為水冷空絕緣型晶閘管閥，每極12脈動四重閥，每閥由78只耐壓8.0kV的光觸發(fā)晶閘管串聯(lián)而成。換流變壓器為單相2繞組型。此工程的直流控制保護系統(tǒng)也是以SIEMENS公司開發(fā)的SIMADYND系統(tǒng)為基礎構建的，與貴廣一回直流工程的直流控制保護系統(tǒng)基本相同，設計略有改進。

2.在建的高壓直流工程(1)貴廣二回直流工程432.在建的高壓直流工程（2）東北－華北背靠背直流聯(lián)網(wǎng)工程

東北－華北背靠背高壓直流聯(lián)網(wǎng)工程（高嶺換流站）計劃于2008年九月投產(chǎn)。本期工程額定直流功率2×750MW，額定直流電流3kA，兩個12脈動±125kV、750MW背靠背換流單元。目前正在緊張施工。這將是我國第一個大容量背靠背直流聯(lián)網(wǎng)工程。也是目前世界上容量最大的背靠背換流站。通過此工程，東北電網(wǎng)和華北電網(wǎng)將實現(xiàn)異步聯(lián)網(wǎng)。

2.在建的高壓直流工程（2）東北－華北背靠背直流聯(lián)網(wǎng)工程442.在建的高壓直流工程（3）中俄直流背靠背聯(lián)網(wǎng)工程

中俄直流背靠背聯(lián)網(wǎng)工程（黑河換流站）于2007年7月26日正式開工，計劃于2008年12月投產(chǎn)。本期額定直流功率750MW，額定直流電流3kA。建設一個750MW背靠背換流單元。此工程目前正在緊張施工。

通過此工程，東北電網(wǎng)和俄羅斯遠東電網(wǎng)電網(wǎng)將實現(xiàn)異步聯(lián)網(wǎng)，主要是從俄羅斯進口電力。

2.在建的高壓直流工程（3）中俄直流背靠背聯(lián)網(wǎng)工程452.在建的高壓直流工程(4)云南－廣東第1回特高壓直流工程

此工程計劃2009年單極投運，2010年雙極投運。目前正開展設備制造工作。這是我國第一個長距離、大容量特高壓直流輸電工程。也是第七個西電東送的高壓直流輸電工程。額定直流電壓為800kV、額定直流電流3.125kA、額定輸送直流功率5000MW。直流線路西起云南昆西北換流站，東至廣東省增東換流站，全長約1450km。

2.在建的高壓直流工程(4)云南－廣東第1回特高壓直流工程462.在建的高壓直流工程(5)向家壩－上海特高壓直流工程

此工程計劃2010年單極投運，2011年雙極投運。目前尚未正式開工，正開展換流站設備招投標工作。這是我國第二個長距離、大容量特高壓直流輸電工程。也是第八個西電東送的高壓直流輸電工程。額定直流電壓為800kV、額定直流電流4kA、額定輸送直流功率6400MW。直流線路西起四川宜賓，東至上海南匯，全長約2034km。

2.在建的高壓直流工程(5)向家壩－上海特高壓直流工程471.在建的高壓直流工程容量我國在建的高壓直流輸電容量（MW）1貴廣2300020072高嶺150020083黑河7502008

4

云廣1

5000

2010

5向上64002011

共計166501.在建的高壓直流工程容量我國在建的高壓直流輸電容量（MW48東北西藏西北華北南方華中華東臺灣在建的高壓直流輸電工程貴廣2向－上高嶺黑河云廣1東北西藏西北華北南方華中華東臺灣在建的高壓直流輸電工程貴廣2493.近期將開工的直流工程(1)呼盟－遼寧直流工程

此工程計劃近期開工。這是我國第八個長距離、大容量高壓直流輸電工程。

額定直流電壓為500kV、額定直流電流3kA、額定輸送直流功率3000MW。

直流線路西起內(nèi)蒙呼盟、東至遼寧沈陽，全長約908km。

通過此工程，內(nèi)蒙地區(qū)的富裕能源將源源不斷地送往東北工業(yè)基地。

3.近期將開工的直流工程(1)呼盟－遼寧直流工程503.近期將開工的直流工程(2)寧東－山東直流工程

這將是是我國第九個長距離、大容量高壓直流輸電工程。也是第九個西電東送的高壓直流輸電工程。此工程額定直流電壓為500kV、額定直流電流3kA、額定輸送直流功率3000MW。

直流線路西起寧夏銀川、東至山東濰坊，全長約1043km。目前正處于規(guī)范書編制階段。

通過此工程，西北地區(qū)的富裕能源將源源不斷地送往東部工業(yè)基地。

3.近期將開工的直流工程(2)寧東－山東直流工程513.近期將開工的直流工程(3)葛滬直流工程

這是我國第十個長距離、大容量高壓直流輸電工程。也是第十個西電東送的高壓直流輸電工程。計劃2010年投運。

額定直流電壓為500kV、額定直流電流3kA、額定輸送直流功率3000MW。直流線路西起湖北宜昌荊門換流站、東至上海滬西換流站，全長約976km。與現(xiàn)在的葛南直流同桿并架（914km），共用線路走廊。節(jié)約線路走廊5000公頃土地。3.近期將開工的直流工程(3)葛滬直流工程523.近期將開工的直流工程(4)寶雞－德陽直流工程

這是我國第十一個長距離、大容量高壓直流輸電工程。額定直流電壓為500kV、額定直流電流3kA、額定輸送直流功率3000MW。直流線路北起陜西寶雞、南至四川德陽，全長約550km。水火互濟作用明顯。

3.近期將開工的直流工程(4)寶雞－德陽直流工程533.近期將開工的直流工程(5)靈寶直流背靠背2期工程

這是我國第四個高壓直流背靠背聯(lián)網(wǎng)工程。擴大西北電網(wǎng)和華中電網(wǎng)功率交換的能力。本期額定直流功率750MW，額定直流電流3kA。建設一個12脈動±125kV、750MW背靠背換流單元。3.近期將開工的直流工程(5)靈寶直流背靠背2期工程543.近期將開工的直流工程(6)錦屏－蘇南工程

這是我國第三個長距離、大容量特高壓直流輸電工程。也是第十一個西電東送的高壓直流輸電工程。額定直流電壓800kV，額定直流電流4kA，額定直流功率6400MW。直流線路西起四川西昌換流站，東至江蘇蘇南換流站，線路全長約2093kM。計劃2012年8月投產(chǎn)。工程可研報告已于2007年8月通過審查。3.近期將開工的直流工程(6)錦屏－蘇南工程551.近期開工的高壓直流工程容量近期開工的高壓直流輸電容量（MW）1呼蒙－遼寧30002寧東－山東30003葛滬

30002010

4

寶雞－德陽

30005靈寶27506錦屏－蘇南64002012

共計191501.近期開工的高壓直流工程容量近期開工的高壓直流輸電容量（56東北西藏西北華北南方華中華東臺灣近期開工的直流輸電工程錦屏－蘇南靈寶2寶雞－德陽呼遼寧東－山東葛滬東北西藏西北華北南方華中華東臺灣近期開工的直流輸電工程錦屏－57東北西藏西北華北南方華中華東臺灣我國的高壓直流輸電工程溪左－株洲寧東－天津呼遼葛南1、2天廣三上三常高嶺三廣貴廣1貴廣2云廣1、2舟山溪右－浙西向家壩－上海錦屏－華東寶雞－德陽靈寶溗泗黑河東北西藏西北華北南方華中華東臺灣我國的高壓直流輸電工程溪左－584.規(guī)劃中的直流工程

按照規(guī)劃，在2020年之前，我國還將興建一系列長距離、大容量高壓直流輸電工程。如：晉東南－江蘇（500kV）西洛渡－浙西（800kV）西洛渡－株洲（800kV）云南－廣東第2回（800kV）俄羅斯、蒙古、哈薩克斯坦等向我國輸電的長距離、大容量國際直流輸電工程準格爾、西藏、哈密、烏東德、白鶴灘等長距離、大容量西電東送直流輸電工程4.規(guī)劃中的直流工程按照規(guī)劃，在2020年之前，我國還將59規(guī)劃中的我國電網(wǎng)華北南方東北臺灣西北陜北煤電陜北蒙西煤電II石家莊北京東華中濟南豫北420280240460340100360晉東南徐州淮南煤電徐州煤電330280雅龍江梯級金沙江I期金華川西水電170無錫南陽300170260150上海西北100華東杭北蕪湖290440長沙荊州恩施樂山360300川西水電蒙西煤電IV天津南昌唐山青島120300250300450福州400南京200240300沿海核電沿海電源150蒙西煤電I寧夏煤電蒙西煤電III晉中煤電駐馬店武漢沿海核電220270300300錫盟煤電I錫盟煤電II480480連云港沿海核電280160300晉中重慶300450晉東南煤電呼盟煤電沿海核電沿海核電金沙江II期沈陽三峽地下電站上海西南安西永登拉西瓦白銀蘭州東西寧寧東官亭蒙西錫盟張掖雅安西安東靖邊蒙西煤電V400470400220260100晉東南煤電II300銀川東哈密電廠哈密二、三廠×遠東（俄）滁州泰州14045017027070270130150贛州泉州380410170雅江水電平?jīng)銮h渭北東南郊烏魯木齊主網(wǎng)×360溫州280西藏圖例500kV交流±800kV級直流百萬伏級交流750kV交流規(guī)劃中的我國電網(wǎng)華北南方東北臺西北陜北煤電陜北蒙西煤電I60謝謝!

請?zhí)岢瞿膶氋F意見謝謝!請?zhí)岢瞿膶氋F意見61演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！62高壓直流輸電技術發(fā)展狀況中國電力科學研究院曾南超高壓直流輸電技術發(fā)展狀況中國電力科學研究院63

內(nèi)容提要直流輸電的發(fā)展史直流輸電之最直流輸電的特點直流輸電類型世界直流輸電的發(fā)展我國直流輸電的發(fā)展內(nèi)容提要直流輸電的發(fā)展史64直流輸電的發(fā)展史輸電最早用DC1882年德國2kV1.5kW57km向慕尼黑國際展覽會送電1889年

法國125kV20MW230km從Moutiers到Lyon(里昂)DC發(fā)電機串聯(lián)高壓后來被AC輸電所代替（交流電機、變壓器）1954年高特蘭島（汞弧閥）第一次商業(yè)運行70年代后期汞弧閥被淘汰72年加拿大伊爾河BTB晶閘管閥年增長率1981–19982096MW/年八十至九十年代，一系列500kV級晶閘管閥高壓直流輸電工程投產(chǎn)，標志著直流輸電技術的成熟。現(xiàn)在，制造800kV直流系統(tǒng)設備，在技術上也是可行的。

目前投運的直流工程已有７０多個。使用的晶閘管元件參數(shù)已達8kV、3kA以上。

直流輸電的發(fā)展史輸電最早用DC651、汞弧閥換流時期1954年－1977年共有12項汞弧閥工程投運1954年瑞典高特蘭島（汞弧閥）第一次商業(yè)運行20MW,100kV,96km海纜。1977年加拿大納爾遜河1期最后一項汞弧閥工程汞弧閥制造技術復雜、價格昂貴、逆弧故障率高、可靠性較低、運行維護不便、污染環(huán)境，終被淘汰。1、汞弧閥換流時期1954年－1977年共有12項汞弧662、晶閘管閥換流時期

1972年，從加拿大伊爾河晶閘管閥工程（320MW、80kV，BTB）起，進入了晶閘管閥工程時期。高壓大功率晶閘管器件用于直流輸電換流閥，有效地改善了直流輸電的運行性能和可靠性，促進了直流輸電的發(fā)展。隨著微機控制保護、光電傳輸、網(wǎng)絡、水冷、氧化鋅避雷器等先進技術引入直流輸電領域，促使直流輸電技術迅速發(fā)展，成為現(xiàn)今交流輸電的有力補充。2、晶閘管閥換流時期1972年，從加拿大伊爾河晶閘管673、新型半導體換流設備的應用20世紀90年代以后，一種新型氧化物半導體器件－絕緣柵雙極晶體管（IGBT）在工業(yè)驅動裝置上得到廣泛應用，并引入了直流輸電領域。1997年，第一個采用IGBT閥組成的電壓源換流器的直流輸電工業(yè)性試驗工程（3MW、10kV、10km）在瑞典投運。稱之為柔性（輕型）直流輸電?，F(xiàn)已有9個這樣的直流工程投運了。由于目前IGBT單個元件功率小、損耗大，尚不宜大容量直流輸電工程采用。近期研制出的集成門極換相晶閘管（IGCT）、大功率碳化硅器件，可能在直流輸電中會有很好的應用前景。這類器件單個元件功率大、電壓高、損耗小、體積小、可靠性高，且是全控器件，用它們?nèi)〈胀ňчl管，將有力地推動直流輸電技術的發(fā)展。3、新型半導體換流設備的應用20世紀90年代以后，一種新型氧68直流輸電之最(已投運)最高電壓600kV巴西伊泰普兩個雙極最大容量2×3150MW巴西伊泰普兩個雙極最長架空線1700km南非英加－沙巴最長電纜250km瑞典－德國波羅的海工程電纜直流電壓最高450kV瑞典－德國波羅的海工程DC電纜容量最大英法海峽2000MWBTB站容量最大俄羅斯－芬蘭1065MW三單元12脈動橋換流容量最大我國三常、三廣、三滬、貴廣1。直流輸電之最(已投運)69直流輸電的特點1優(yōu)點：1）與相同輸送功率的交流線路相比，鋼芯鋁線省1/3，鋼材省1/2–1/3，線路造價約為AC的2/3，需要的線路走廊還窄。2）DC電纜輸電：輸送容量大，造價低，損耗小，不易老化，壽命長，輸送距離不受限制。3）無同步穩(wěn)定性問題（交流P=E1E2sin/X12）,有利于長距離大容量送電。4）可異步運行。5）Pd、換流器吸收的Q均可快速控制，可用以改善所連AC系統(tǒng)運行特性。6）可分期投資建設。7）電網(wǎng)管理方便。8）可隔離故障，有利于避免大面積停電。

直流輸電的特點1優(yōu)點：70直流輸電與交流輸電的建設費用比較直流輸電與交流輸電的建設費用比較71直流輸電的特點2缺點：1）

換流站：設備多，結構復雜，造價高，損耗較大，對運行人員要求高。2）產(chǎn)生AC、DC諧波。3）需40%-60%無功補償。4）單極大地回線運行時，地電流引起的問題。正常運行方式應是雙極平衡運行，盡量減小地電流（<1％In）

直流輸電的特點2缺點：72世界直流輸電的發(fā)展集中地區(qū)用途北美地區(qū)美國長距離輸電、電網(wǎng)互聯(lián)加拿大長距離輸電西歐地區(qū)海纜輸電、國際聯(lián)網(wǎng)亞太地區(qū)印度長距離輸電、電網(wǎng)互聯(lián)日本電網(wǎng)互聯(lián)中國長距離輸電、電網(wǎng)互聯(lián)世界直流輸電的發(fā)展73美國的直流輸電工程1）遠距離輸電工程投運年份太平洋聯(lián)線（PacificIntertie）70斯魁爾比尤特（SquareButte）77CU工程79魁北克－新英格蘭（Quebec–NewEngland）86英特蒙頓（Intermountain）862）聯(lián)網(wǎng)工程戴維德（DavidA.Hamil）77伊迪康尼（EddyCounty）83歐克蘭寧（Oklaunion）84黑水河（Blackwater）85海蓋特（Highgate）85邁爾斯城（MilesCity）85希尼（Sidney）

87美國的直流輸電工程1）遠距離輸電工程74加拿大的直流輸電工程1）遠距離輸電工程投運年份溫哥華（Vancouver）68納爾遜河雙極1（NelsonRiver1）73納爾遜河雙極2（NelsonRiver2）85魁北克－新英格蘭（Quebec–NewEngland）862）聯(lián)網(wǎng)工程伊爾河（EelRiver）72查圖圭（Chateaguay）84馬達瓦斯加（Madawaska）85麥克尼爾（McNeill）89

加拿大的直流輸電工程1）遠距離輸電工程75歐洲地區(qū)的直流輸電工程1）直流海纜工程投運年份高特蘭1（Gotland1）54英法海峽（CrossChannel）61康梯－斯堪1（Konti-Skan1）65斯卡格拉克（Skagerrak）77高特蘭2（Gotland12）87康梯－斯堪2（Konti-Skan2）88撒科意（SACOI）88芬諾－斯堪（Fenno-Skan）89波羅的海（BalticCable）94歐洲地區(qū)的直流輸電工程1）直流海纜工程76歐洲地區(qū)的直流輸電工程2）陸地聯(lián)網(wǎng)投運年份維柏格（Vyborg）81德爾羅爾（Duemrohr）83艾深里西（Etzenricht）93維也納東南（ViennaSouth-East）933）大城市供電金斯諾斯（Kingsnorth）76歐洲地區(qū)的直流輸電工程2）陸地聯(lián)網(wǎng)77其他地區(qū)的直流輸電工程1）南美洲地區(qū)投運年份阿卡瑞（Acaray）81伊泰普雙極1（Itaipu1）86伊泰普雙極2（Itaipu12）87加勒比（Garabi）20002）非洲地區(qū)卡布拉巴薩（CaboraBassa）79英加－沙巴（Inga-Shaba）823）澳洲地區(qū)新西蘭南北島（Inter-Island）65

其他地區(qū)的直流輸電工程1）南美洲地區(qū)78其他地區(qū)的直流輸電工程4）亞洲地區(qū)投運年份印度溫地亞恰爾（Vindhyachal）89席樂魯－巴索（Sileru-Barssor）89錢德拉布爾－伯德（Chandrapur-Padghe）91里罕德－德里（Rihand-Delhi）92東南聯(lián)絡（East-SouthInterconnection）2003日本佐久間（Sakuma）65新信濃（Shin-Shinano）77北本線（Hokkaido-Honshu）80紀伊水道（KiiChannel）2000南韓釜山－濟州島（Haenan-Cheju）97其他地區(qū)的直流輸電工程4）亞洲地區(qū)79直流輸電類型兩端直流輸電長距離大容量輸電多端直流輸電（意大利本土－科西嘉島－撒丁島；加拿大魁北克－美國新英格蘭（詹姆斯灣－底斯坎通－桑地旁）增加靈活性高壓大容量直流開關問題背靠背直流輸電異步聯(lián)網(wǎng)、非同步聯(lián)網(wǎng)柔性直流輸電全控器件（GTO，IGBT）容量問題直流輸電類型兩端直流輸電80柔性直流輸電

柔性（輕型）直流輸電技術采用由IGBT或GTO組成的電壓源換流器（VSC）技術，在受端無需外部交流電網(wǎng)提供換相電壓，所需無功功率是可控的，無需大量無功補償設備。IGBT或GTO是全控型器件，開關頻率高，功率因數(shù)高，且不會發(fā)生換相失敗。目前，它們的工作電壓還比晶閘管低，只用于低電壓、小功率的直流輸電線路。

柔性直流輸電柔性（輕型）直流輸電技術采81柔性直流輸電ABB、西門子公司都在開發(fā)ABB（HVDCLight）,西門子（HVDCPlus）

97年3月第一個柔性直流輸電在瑞典中部投運IGBT，3MW,10kV,10km2005年已建成9個工程(瑞典、澳大利亞、挪威、丹麥、美國)最大容量330MW（美國CrossSound

±150kV,40km,2002年8月

）柔性直流輸電ABB、西門子公司都在開發(fā)82國外直流設備主要供貨商ABB約占６０％SEIMENS主要是BTB工程AREVA（前身是阿爾斯通）

國外直流設備主要供貨商ABB83ABB直流工程分布ABB直流工程分布84西門子直流工程分布西門子直流工程分布85直流輸電技術的發(fā)展1）應用領域作為交流輸電有力的補充（長距離大容量輸電；聯(lián)網(wǎng)；特殊條件下的輸電）2）技術上的發(fā)展設計標準化、系列化

每一高壓直流輸電工程都是根據(jù)其接入系統(tǒng)的具體要求量身定做的，包括其額定直流功率、額定直流電壓、性能要求等重要參數(shù)都是按照接入系統(tǒng)的具體要求，優(yōu)化選取的，還遠沒有交流設備那樣標準化、系列化。規(guī)范化有利于設備設計、制造，降低設備成本、降低工程造價，促進直流輸電發(fā)展。直流輸電技術的發(fā)展1）應用領域86直流輸電技術的發(fā)展換流閥

應用更高參數(shù)的晶閘管，減少閥元件數(shù)；應用新型器件光直接觸發(fā)日本三菱、德國西門子電容換相技術（CCC）瑞典ABB改善換流站無功特性，減少無功消耗強迫換相技術柔性直流輸電技術減小換流站無功消耗防止換相失敗

戶外式結構提高可靠性，降低成本。濾波器連續(xù)調諧改善性能有源型減少占地直流輸電技術的發(fā)展換流閥87直流輸電技術的發(fā)展直流控制保護

硬件集成度進一步提高提高系統(tǒng)可靠性軟件編程圖示化、人機界面更友好在線監(jiān)測自檢功能提高、遠方診斷主機實時操作系統(tǒng)多端直流輸電

更加靈活、經(jīng)濟。

應用控制技術意大利本土－科西嘉－撒丁島拉地松－尼可來－桑地旁開發(fā)直流斷路器，形成直流網(wǎng)絡。特高壓直流技術

±800kV、±1000kV直流輸電技術的發(fā)展直流控制保護88我國的直流輸電工程我國的直流輸電工程89我國直流輸電的發(fā)展

一、研究階段1963年中國電科院閘流管6脈動物理模擬1kV,5A1974年西高所BTB6脈動晶閘管換流站8.5kV,200A,1.7MW1977年楊樹浦電廠－九龍變23kV舊AC電纜改6脈動直流輸電試驗工程31kV,150A,4.65MW,8.6km二、工程階段

自１９８７年舟山直流工程開始我國直流輸電的發(fā)展一、研究階段901.已投運的高壓直流工程

舟山直流工程

舟山高壓直流工程是我國第一個試驗性小容量跨海高壓直流輸電工程，也是第一個具有完全自主知識產(chǎn)權的高壓直流輸電工程。此工程于1987年建成，額定直流電壓為－100kV、額定直流電流0.5kA、額定輸送直流功率50MW。直流線路西起浙江穿山半島，跨海東至舟山島，全長54km，其中包括海纜線路13km。其換流閥為水冷空絕緣型晶閘管閥，每極6脈動雙重閥，每閥由192只耐壓2.5kV/2.0kV的晶閘管串聯(lián)而成。換流變壓器為3相3繞組型。直流控制保護系統(tǒng)是基于小規(guī)模數(shù)字集成電路構建的。此工程的投產(chǎn)為緩解當時舟山島用電緊張的局面發(fā)揮了重要作用。

1.已投運的高壓直流工程舟山直流工程91舟山工程地理位置舟山工程地理位置921.已投運的高壓直流工程(2)葛南直流工程

葛南高壓直流工程是我國第一個西電東送的長距離、大容量高壓直流輸電工程。兩端換流站設備由當時的瑞士BBC公司和德國西門子公司聯(lián)合供貨，直流線路則自建。此工程于1990年8月雙極投產(chǎn)，額定直流電壓為500kV、額定直流電流1.2kA、額定輸送直流功率1200MW。直流線路西起湖北宜昌、東至上海南橋，全長1045km。其換流閥為水冷空絕緣型晶閘管閥，每極12脈動四重閥，每閥由120只耐壓5.5kV的晶閘管串聯(lián)而成。換流變壓器為單相3繞組型。此工程的直流控制保護系統(tǒng)是以BBC公司開發(fā)的PHSC系統(tǒng)為基礎構建的（站控為P13系統(tǒng)）。PHSC系統(tǒng)是一種多處理器總線結構，代表了二十世紀八十年代初期的先進技術水平。2005年5月,對其直流控制保護系統(tǒng)進行了改造，用南瑞繼保公司生產(chǎn)的MACH2系統(tǒng)替換了原來的PHSC系統(tǒng)。

1.已投運的高壓直流工程(2)葛南直流工程93葛南直流工程南橋站葛南直流工程南橋站941.已投運的高壓直流工程(3)溗泗直流工程

溗泗高壓直流工程是我國第一個應用引進技術自己建設的跨海高壓直流輸電工程。此工程于2003年建成，額定直流電壓為50kV、額定直流電流0.6kA、額定輸送直流功率60MW。直流線路西起上海，跨海東至溗泗島，全長66km，其中包括海纜線路60km。其換流閥為水冷空絕緣型晶閘管閥，每極6脈動二重閥，每閥由45只耐壓3.6kV的晶閘管串聯(lián)而成。換流變壓器為單相3繞組型。直流控制保護系統(tǒng)是許繼公司在引進的PHCS技術的基礎上研制的。此工程的投產(chǎn)為緩解溗泗島用電緊張的局面發(fā)揮了重要作用。

1.已投運的高壓直流工程(3)溗泗直流工程951.已投運的高壓直流工程（4）天廣直流工程

天廣高壓直流工程是我國第二個西電東送的長距離、大容量高壓直流輸電工程。兩端換流站設備由德國西門子公司供貨，直流線路則自建。此工程于2001年6月雙極投產(chǎn)，額定直流電壓為500kV、額定直流電流1.8kA、額定輸送直流功率1800MW。直流線路西起廣西天生橋、東至廣州北郊，全長960km。其換流閥為水冷空氣絕緣型晶閘管閥，每極12脈動四重閥，每閥由84/78只耐壓8.0kV的晶閘管串聯(lián)而成。換流變壓器