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直流輸電技術(shù)發(fā)展
閱讀：1289 發(fā)布時(shí)間：2017-7-15電力技術(shù)的發(fā)展是從直流電開(kāi)始的，早期的直流輸電是不需要經(jīng)過(guò)換流的直流輸電，即發(fā)電,、輸電和用電均為直流電,。如1882年在德國(guó)建成的57km向慕尼黑展覽會(huì)送電的直流輸電線路（2kV，1.5kW）,；1889年在法國(guó)用直流發(fā)電機(jī)串聯(lián)而得到高電壓,，從毛梯埃斯（Moutiers）到里昂（Lyon）的230km直流輸電線路（125kV，20MW）等,，均為此種類型,。隨著三相交流發(fā)電機(jī)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和變壓器的迅速發(fā)展,，發(fā)電和用電領(lǐng)域很快被交流電所取代,。同時(shí)變壓器又可方便地改變交流電壓，從而使交流輸電和交流電網(wǎng)得到迅速的發(fā)展,，并很快占據(jù)了統(tǒng)治地位,。但在輸電領(lǐng)域直流具有交流輸電所不能取代之處，如遠(yuǎn)距離海底電纜或地下電纜輸電,，不同頻率電網(wǎng)之間的聯(lián)網(wǎng)或送電等,。
直流輸電的發(fā)展與換流技術(shù)（特別是高電壓、大功率換流設(shè)備）的發(fā)展有密切的關(guān)系,。
汞弧閥換流時(shí)期 1901年發(fā)明的汞弧整流管只能用于整流,。1928年具有柵極控制能力的汞弧閥研制成功，它不但可用于整流,，同時(shí)也解決了逆變問(wèn)題,。因此可以說(shuō)大功率汞弧閥使直流輸電成為現(xiàn)實(shí)。從1954年世界上*個(gè)工業(yè)性直流輸電工程（哥特蘭島直流工程）在瑞典投入運(yùn)行以后,，到1977年zui后一個(gè)采用汞弧閥換流的直流輸電工程（納爾遜河1期工程）建成,，世界上共有12項(xiàng)汞弧閥換流的直流工程投入運(yùn)行，其中zui大的輸送容量為1440MW（美國(guó)太平洋聯(lián)絡(luò)線1期工程）,，zui高輸電電壓為±450kV（納爾遜河1期工程）,，zui長(zhǎng)輸電距離為1362km（太平洋聯(lián)絡(luò)線）。這一時(shí)期可以稱為汞弧閥換流時(shí)期,。由于汞弧閥制造技術(shù)復(fù)雜,、價(jià)格昴貴、逆弧故障率高,、可靠性較差,、運(yùn)行維護(hù)不便等因素，使直流輸電的應(yīng)用和發(fā)展受到限制,。
晶閘管閥換流時(shí)期 20世紀(jì)70年代以后,，電力電子和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展,，高壓大功率晶閘管的出現(xiàn)，晶閘管換流閥和計(jì)算機(jī)控制在直流輸電工程中的應(yīng)用,，有效地改善了直流輸電的運(yùn)行性能和可靠性,，促進(jìn)了直流輸電技術(shù)的發(fā)展。晶閘管換流閥沒(méi)有逆弧故障,，而且制造,、試驗(yàn)、運(yùn)行,、維護(hù)和檢修都比汞弧閥簡(jiǎn)單而方便,。1970年瑞典首先在哥特蘭島直流輸電工程原有的汞弧閥換流器上，擴(kuò)建了直流電壓為50kV,，輸送功率為10MW的晶閘管換流閥試驗(yàn)工程,。1972年世界上*項(xiàng)全部采用晶閘管換流的伊爾河直流背靠背工程在加拿大投入運(yùn)行。從此以后世界上新建的直流輸電工程均采用晶閘管換流閥,。與此同時(shí),，原來(lái)采用汞弧閥換流的直流工程也逐步被晶閘管換流閥所替代。從70年代起開(kāi)始了直流輸電技術(shù)的晶閘管換流時(shí)期,。在此期間,，微機(jī)控制和保護(hù)、光電控制,、水冷技術(shù),、氧化鋅避雷器等新技術(shù)在直流輸電工程中也得到了廣泛的應(yīng)用。
從1954年到1998年世界上已投入運(yùn)行的直流輸電工程有57項(xiàng),，其中架空線路15項(xiàng),，電纜線路10項(xiàng)，架空線和電纜混合線路9項(xiàng),，背靠背直流工程23項(xiàng),。考慮到正在建設(shè)的直流工程,，目前已運(yùn)行和正在建設(shè)的直流工程共66項(xiàng),，其中架空線路20項(xiàng)（占30.3%）,，電纜線路10項(xiàng)（占15.2%）,，架空線和電纜混合線路11項(xiàng)（占16.6%），背靠背直流工程25項(xiàng)（占37.9%）,。這些工程的總輸送容量為63674MW,，其中架空線路單項(xiàng)工程的zui大容量為6000MW（已運(yùn)行的為3150MW），zui高電壓為±750kV（已運(yùn)行的為±600kV）,，zui長(zhǎng)輸電距離為2414km（已運(yùn)行的為1700km）,。單項(xiàng)直流電纜工程的zui大容量為2800MW（已運(yùn)行的為1000MW），zui高電壓為±500kV（已運(yùn)行的為450kV），zui長(zhǎng)輸電距離為670 km（已運(yùn)行的為250 km）,。單項(xiàng)背靠背工程zui大容量為1065MW,。
在這個(gè)時(shí)期直流輸電在遠(yuǎn)距離大容量送電，電網(wǎng)互聯(lián)和電纜送電（特別是海底電纜送電）等方面均發(fā)揮了重大的作用,。直流工程輸送容量的年平均增長(zhǎng)率,，在1960-1975年為460MW/年，1976-1980年為1500MW/年,，1981-1998年為2096MW/年,。
新型半導(dǎo)體換流設(shè)備的應(yīng)用 進(jìn)入90年代以后，新型金屬氧化物半導(dǎo)體器件-絕緣柵雙極晶體管（IGBT）首先在工業(yè)驅(qū)動(dòng)裝置上得到廣泛的應(yīng)用,。1997年3月世界上*個(gè)采用IGBT構(gòu)成電壓源換流器的直流輸電工業(yè)性試驗(yàn)工程,，在瑞典中部投入運(yùn)行，其輸送功率和電壓為3MW和10kV,，輸送距離10km,。由于這種換流器的功能強(qiáng)，體積小,，可以減少換流站的濾波裝置,，省去換流變壓器，簡(jiǎn)化換流站結(jié)構(gòu),，而稱之為輕型直流輸電（HVDC Light）,。采用IGBT的電壓源換流器，具有關(guān)斷電流的能力,，可以應(yīng)用脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)進(jìn)行無(wú)源逆變,，解決了用直流輸電向無(wú)交流電源的負(fù)荷點(diǎn)送電的問(wèn)題。在瑞典,、澳大利亞和愛(ài)沙尼亞已有四項(xiàng)輕型直流輸電工程與制造廠簽訂了合同,，計(jì)劃1999年和2000年建成。但I(xiàn)GBT損耗大,，不利于大型直流工程的采用,。今后集成門極換相晶閘管（IGCT）和碳化硅等新型半導(dǎo)體器件的開(kāi)發(fā)，給直流輸電技術(shù)的發(fā)展將創(chuàng)造更好的條件,。