輕型高壓直流輸電技術的發展與展望

南方電網國際有限責任公司 唐書欣

隨著科技的發展，我國的輸電技術也在不斷發展，輕型高壓直流輸電技術的出現，實現了高效發電的目標，這種新型的輸電技術操作靈活，可以有效的保證供電的電量，擁有很大的經濟效益。

輕型高壓直流輸電技術的來源

隨著經濟的不斷發展，我國用電量也在不斷的上升，增加了用電的負荷，以往我國通過空中輸電的線路趨于飽和，如果再進行新的空中輸電線路會影響周圍的環境，且再進行空中輸電線路的建設會增加用電成本，在這些問題的影響下，增加了我國空中輸電線路建設的困難程度。面對這一困難，國外嘗試了一些新的解決方案，瑞典的一家輸電公司研發出了輕型高壓直流輸電技術，該技術可有效解決空中輸電線路建設的問題。輕型高壓直流輸電技術是目前最靈活、質量最高、最節省成本的一種輸電方式，在瑞典以及國外很多的國家開始投入使用，在使用的過程中很大限度的保證了輸電的安全與質量。

輕型高壓直流輸電技術的研發主要是運用了國際最新的一種電子技術——電力電子技術，通過電力電子技術能達到交流電與直流電的轉換，且相互之間可以進行傳輸。采用了一種可以隨意開始與斷開的絕緣柵雙極晶體管來進行輸電操作，配合全新的電壓源換流器技術，使得在輸電過程中可以非常的靈活且方便，可隨時調節與控制輸電過程中的環節，達到既環保有節省成本的目的。

輕型高壓直流輸電技術簡介

一、電壓源換流器技術

以往的輸電工作中都是依靠可編程計算機控制器技術來進行輸電，屬于高壓直流輸電，這種輸電技術已滿足不了目前人們的用電需求，電壓源換流器技術的誕生已基本取代了以往輸電技術。以往的輸電技術需利用兩個控制元件，一個控制開流、一個控制斷流，比較麻煩，如今的電壓源換流器技術可實現雙控制，利用絕緣柵雙極晶體管可隨時進行輸電與斷電，增加了輸電的便利性與靈活性。以往的輸電技術只能單方面通過可編程計算機控制器技術來控制輸電，然后借助其他的方式來進行斷電，斷電要實現很多的前提條件，在一定條件下才能做到斷電，這種輸電技術需要的成本過高，使用難度系數大，不適用與如今的用電需求。

電壓源換流器技術可解決這些問題，該技術所采用的絕緣柵雙極晶體管是全功能的功率器件，可自由控制輸電與斷電，且不需要進行網絡連接，電壓源換流器由絕緣柵雙極晶體管閥橋、換流控制器、換流電抗器、直流電容及交流濾波器組成。絕緣柵雙極晶體管閥橋的基本形式是1個兩電平三相拓撲結構，有6個閥，每個閥里并聯1個絕緣柵雙極晶體管，每個絕緣柵雙極晶體管反并聯一個二極管，通過換流控制器的光纖連接可實現每個絕緣柵雙極晶體管的開斷。換流器的容量決定于流過它的最大電流和電壓，換流器的無功容量可以與有功容量進行交換（圖1）。

圖1 有功與無功功率的交換與結合

二、脈寬調制技術

脈寬調制技術可控制電路的的開關器件，以便更好的進行輸電與斷電，該技術依靠絕緣柵雙極晶體管全功能的功率器件來實現靈活的控制。脈寬調制技術可使輸電的一端實現電幅值相等但寬度不等的脈沖，這些脈沖可直接替代所需要的波形，實現這些波形需在直流電壓間產生交流電，這就必須要進行快速的切換，當切換達到一定的頻率就可把直流電轉換成交流電，再通過交流低通濾波器形成所需要的電壓來完成輸電，這種輸電方式可直接改變直流電與交流電的電壓，實現有功與無功的獨立調節，隨時靈活的進行變化，不需以往的換流變壓器，節省空間。

三、輕型高壓直流換流站

輕型高壓直流輸電技術對于一些輔助設備的使用需求較少，因此輕型高壓直流換流站只需一個變壓器來保證換流電壓的有效接地，不需要其他額外的建設，減少了很多其他建設的占地面積，既節省空間又節省成本。一個六十五兆伏安容量的輕型高壓直流輸電換流站只需占地約八百平方米，一個兩百五十兆伏安的輕型高壓直流輸電換流站只需約三千平方米。這種占地面積要遠低于以往高壓直流換流站的占地面積，且輕型高壓直流換流站使用的大多是地下電纜，在外觀上沒有額外的影響，也不會產生不必要的電磁場干擾附近的環境，這種建設非常的環保。但最需要注意的一點是要保證電流間的絕緣，防止出現安全事故。

四、輕型高壓直流輸電電纜

輕型高壓直流輸電電纜依靠絕緣水平來進行輸電的絕緣保護，這種電纜能做到最好的絕緣效果，在輸電過程中保證輸電的安全性與質量。輕型高壓直流輸電電纜的絕緣壁較薄，沒有以往電纜的絕緣壁厚，非常的輕巧、便捷，傳輸的容量也比以往的電纜大，可保證輸電的容量。輕型高壓直流輸電電纜可埋在地下、可架在空中也可放在海底，可運用性非常強。

輕型高壓直流輸電技術的發展狀況

一、已建成的輕型高壓直流輸電工程

輕型高壓直流輸電工程是1997年瑞典建立的，在建立之后就投入使用，成功使用后世界各國開始進行建設，目前全世界已有7個建設成功的輕型高壓直流輸電線路，且每一個都正在使用。輕型高壓直流輸電技術有著很多的優點，在運用上非常的方便，改正了以往輸電線路的笨重與復雜。

在輸電質量上。輕型高壓直流輸電技術可獨立自由的切換直流電與交流電，且能保持電壓的穩定，滿足了人們對于大量電力的需求，同時也防止了以往用電傳輸中會產生的一些運輸污染，保證了運輸電量的質量；節省用電資源。該技術是運用一些可再生資源站的發電來進行輸電，實現了遠距離的輸電，輸電的容量大、效率高，傳輸可再生資源站所發的電量有效的保護了我國的用電資源，實現了環保的價值；無需連接互聯網。該技術可實現輸電的開始與斷開，無需連接網絡，且在輸電的過程中所需的輔助設備較少，節省了很多空間。

偏遠地區也能進行供電。該技術傳輸功率較高，可實現遠程的監控，無需人工進行細節的監管，能實現一些偏遠地區的輸電要求，無需建設一些供電裝備，減少了供電的建設成本與維修費用，增加了供電運輸的經濟效益；可以實現城市的全面用電掌控。目前城市所建設的高壓電纜已超過了負荷，沒有辦法再進行建設，繼續建設會破壞周圍的環境、也會給供電系統造成壓力。不過輕型高壓直流輸電技術可解決這一問題，其建設的空間小且傳輸的容量大，可實現整個城市的用電量傳輸，并且絕緣性能好、能防止出現一些供電事故的產生，保證供電安全。

二、輕型高壓直流輸電技術的發展方向

輕型高壓直流輸電技術是目前最先進的輸電技術，世界各國都非常重視，并都在投入研究當中。在不斷的研究與發展中，可有效提升輕型高壓直流輸電技術的運輸容量，在運輸轉換方面也可變得更加快捷與便利，這些都將會是輕型高壓直流輸電技術進一步研究的重點。輕型高壓直流輸電技術最新的研究當中，正在以三電平換流器來取代兩電平換流器，以此來增加輸電的容量，滿足更多的用電需求，并能使整個輸電過程更加的穩定與安全，在保證質量與效率的同時還要保證安全，安全是輸電工作的核心。該技術的研究還要以更加便捷為主，最大限度的減少輸電設施的體積，減少輸電的成本，提高經濟效益。

總而言之，輕型高壓直流輸電技術有著效率高、使用靈活、環保等特點，可有效改善我國的輸電質量，保證用電安全，減少我國的用電成本。本文還有不足之處，希望可以幫助輕型高壓直流輸電技術更好的發展。