浅谈轻型直流输电技术应用
浅谈轻型直流输电技术应用
浅谈轻型直流输电技术应用黎献腾(广东电网汕尾供电局，广东汕尾516600)摘要：轻型高压直流输电是在电压源换流器和绝缘栅双极晶体管基础上开发出来的一种新型输电技术。
它轻型、高效。
具有可观的经济效益和环保价值，同时它的操作极其灵活且可大大改善电能质量。
在阐述基本运行原理的基础上，分析了轻型高压直流输电的特点和应用场合。
关键词：轻型高压直流输电；电压源换流器；脉宽调制。
前言目前新型、清洁、可再生能源发电已成为未来电力系统的发展方向，风力、太阳能等新型能源发电在世界范围内逐步扩展，其主要特点之一是分散化与小型化。
地理条件与发电规模的制约使得利用现有交流输电技术将这些“孤岛”电源与电网连接经济性差、环保压力大。
同时钻探平台、岛屿、矿区等“孤岛”负荷目前多采用污染性大的柴油发电机供电，若采用交流输电技术供电也有同样问题。
另外，随着电力工业的不断发展，用电负荷不断增加，空中输电线路走廊日趋饱和，架设新的线路受到环境、经济条件等因素的限制，变得越发困难。
现有的传统高压输电线路的使用已接近它们的边缘。
尤其在城市负荷中心，增加传统的架空交流输电线几乎不可能。
为此，需要一种经济、灵活、高质量的输电方式解决上述问题。
轻型高压直流输电作为一种经济、灵活、高质量的输电方式，已用于国外许多直流高压输电工程中，并产生了良好的输电及环保效益。
1轻型高压直流输电技术简介轻型高压直流输电技术是一种采用最新电力电子技术，进行交流与直流电流之间相互转换与传输的新技术。
它采用大功率的可任意开断的绝缘栅双极晶体管(I G B T)，作为电子元件来取代传统的半控型元件“晶闸管”。
换流器则采用电压源换流器(vsc)技术，来取代传统的相控换流器(PC C)技术。
控制系统采用脉宽调制技术(PW M)，使得对有功和无功的调节、控制都变得十分快捷方便。
1．1电压源换流器(V S C)技术在传统电力工业中用于高压直流输电的基于PC C技术，如今已几乎全被V SC技术所取代。
轻型直流输电适用于风电场的电力传输新技术
高 ，损耗 更小的 优点 。 风 电场接入 系统的送端和 受端均采用 电压源换 流器（ ｃ ，两 端具有相 同的结 构（ ｖｓ ） 见图 １。换流 器 ） 为两 电平六脉 动型 ，每个桥臂 由多个功率开关元件 Ｉ Ｂ 串联而成 。各个元件 的功能和作用 如下 ： Ｇ Ｔ １ ＶＳ 通 过 功率 开 关 的 快速 开 闭将 直 流 电压 ） Ｃ 变成 交 变 电压 ，再 作 基 波的 幅 值和 相位 控 制 ，形 成 所期 望的 交流侧 电流和 功率 ； ２ 直 流 侧 电容 器 的作 用是 为ＶＳ 提 供 电压 支 ） Ｃ
柔性直流输 电
ห้องสมุดไป่ตู้
控制 策略
Ｋ ｅ ｗｏｒ ： ｉ ｄ ａ ｋｓ Ｐｏ ｅ ａ ｍ ｉｓｏｎ ＨＶ ＤＣ ｇｈ Ｃｏ ｔｏｌ ｔａ ｅ ｙ ｙ ｄｓ Ｗ ｎ ｐ ｒ ｗ ｒｔ ｎｓ ｓ ｉ ｒ Ｌｉ ｔ ｎｒ ｒ ｔｇ ｓ
文献标识码 ：Ｂ
１ 言 ． 前
近十年来 ，风 力发 电作为一种 清洁能源得到迅 速发 展 。在 我 国 ，２ ０ 年 装机 容量仅 为３ ０ＭＷ ， ００ ５ ￣ ２ ０ 年装机 容量 已经超 过 １０ ０Ｍｗ 。２ ０ 年以 １０ ８ ］ ０ ０ ０５ 来 ，年 增长率 均超 过 了 １０ ０ ％。风 力发 电 已成 为解 决未来能源危机 的一 个重要发展方 向。 随 着技 术 的进 步 ，风 电成本 已经大 幅 降 低 ， 但风 力 发 电大规 模 应 用给 交 流 系统 带来 的 稳定 性 问题 却 没有 得 到很 好 解决 。电 力 电子技 术 的迅 猛 发 展 ，轻 型 直流 输 电技 术（ ＶＤ ｉｈ） 出现 ， Ｈ ＣＬｇｔ 的 使解 决 风 力发 电场 并 网对 电网稳 定性 和 电能 质量 的影 响 ，提 高并 网风 力发 电场 的 最大 接 入 容量 和 输 送容 量 ，灵活实现风 电潮 流的控 制变 成可能 。
轻型直流输电的应用
轻型直流输电的应用【摘要】本文主要阐述的是轻型直流输电的应用。
先概述了轻型直流输电的特点及优势，然后介绍了其对应的各种应用场合。
选取了其中一种应用，vsc-hvdc应用于清洁能源（以海上风电为例），进行了详细的阐述。
最后介绍了轻型直流输电在我国的应用前景。
【关键词】轻型直流输电；应用；海上风电；应用前景1 轻型直流输电应用概述1.1轻型直流输电特点轻型直流输电技术是一种基于可关断电力电子器件电压源换流器（vsc）和脉宽调制技术的直流输电技术。
轻型直流输电的特点和优势主要有:①控制灵活，可以独立的控制有功功率和无功功率；②可以工作在无源逆变方式，受端可以使无源网络；可以灵活控制潮流方向；不增加系统短路功率；通过模块化设计使hvdc light的设计、生产、安装和调试周期的缩短，换流站占地面积更小；⑥每个站可以独立控制，易于实现无人值守。
1.2轻型直流输电的应用场合基于以上提到的hvdc light的特点和优势，轻型直流输电的主要应用场合有：（1）清洁能源发电。
受环境条件限制，清洁能源发电一般装机容量小、供电质量不高并且远离主网，如中小型水电厂、风力发电站（含海上风力发电站）、潮汐电站、太阳能电站等，由于其运营成本很高以及交流线路输送能力偏低等原因使采用交流互联方案在经济和技术上均难以满足要求，利用轻型直流输电与主网实现互联是充分利用可再生能源的最佳方式，有利于保护环境。
（2）提高配电网电能质量。
非线性负荷和冲击性负荷使配电网产生电能质量问题，如谐波污染、电压间断、电压凹陷、突起以及波形闪变等问题，使一些敏感设备如工业过程控制装置、现代化办公设备、电子安全系统等失灵，造成很大的经济损失，轻型直流输电可分别快速控制有功、无功的能力并能够保持电压基本不变，使电压、电流满足电能质量标准要求，将是未来改善配网电能质量的有效措施。
（3）异步连接。
比邻两交流系统异步运行时不能交换功率，无法相互提供多余的发电容量，须各有独立的调峰电厂。
轻型直流输电技术研究综述
１引 言 从１ ９ ５ ４ 年 世界上 第一个 投人工业 化运 行的直 流输 电工 程 问世至 今 ， 交 直流
输 电 日益形 成互 补 。 但是 一方 面 ， 当将 传统 输 电技术 应用 到可再 生 清洁能 源 发 电时 ， 显得经 济性不 足 ； 另一方 面 ， 城市用 电 负荷 的 陕速 增 长和城 区合理规 划 的 相互 制约 对 电网增容 提 出了更高要 求 。 因此 ， 迫切 需要采 用更 加灵活 、 经济 的 输
测量 直流 电压 。 此外 ， 与 传统 ＨＶ ＤＣ 换流 器不 同 ， ＨＶ ＤＣ Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ 系 统的 赢流 电压 是 单方 向 的， 而直 流 电流是 双 向的。 这样， 可 以通 过多 端Ｖｓ ｃ 换流站 并联 连接形 成直流 电 网， 网络 中的每个 换流 站都有 潮流反 转 的能力 ， 而在 现存 的多端ＨＶ ＤＣ 系统 中， 双 向潮流 反转 是不 可 能的 。 基于 以上 分析 ， 并 结合 实 际工程 经验 ， 目前 Ｈ ＶＤ Ｃ Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ 系统主 要 采用 以 下４ 种 控 制方 式 ： （ １ ） 定 直流 电压 控 制 ， 用 以控制直 流母 线 电压 和输送 到交流侧 的无 功功率 ； （ ２ ） 定 直流 电流 （ 或功率 ） 控 制直流 电流 （ 有功功率 ） 和输送 到交流侧 的无 功 功率 ； （ ３ ） 定交 流 电压 控制 ， 控 制 交流母 线 电压 稳定 。 （ ４ ） 定无 功功 率 控制 ， 控 制 交流侧 的 输 出无功 功率 。 在 两端 连接有 源 网络 大多 采用（ １ ） 、 （ ２ ） 控制 方式 ， 方 式（ ３ ） 多 用在 无源供 电 网 络中， （ ４ ） 中控制 方 式多在 用 在主 要用 于无 功补 偿 的ＨＶ ＤＣ Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ 系统 中采 用 。 ３轻 型直 流输 电 的特 点 轻型直 流 输 电的特 点 主要表 现 在 以下几 个 方面口 。 ｊ ： （ １ ） 传统 直流 输 电主要 运行 的功率 范 围在 ２ ５ ０ ＭＷ 以上 ， 而轻 型直流 输 电输 送 的功率 可 以从几 兆 瓦至 几百 兆 瓦， 贴 近新 能源 发 电的实 际情 况 。 （ ２ ） Ｖ Ｓ Ｃ 换流器 为无源 逆变 ， 对受 端系统 没有 要求 ， 可用于 向小容 量系统 或 不含 旋转 电机 的系 统供 电。 （ ３ ） Ｖ Ｓ Ｃ 换流器 产生 的谐波 大为减 弱 ， 对 无功 功率 的需 要也大 大减 少 ， 只需 在交流 母线上 安装一 组高通 滤波器 即可 满足谐波 要求 ， 而 且 能 够 起 到 Ｓ Ｔ Ａ ＴＣ Ｏ Ｍ的作 用 ， 动态 补 偿交 流母 线 的无 功功 率 ， 稳定 交流 母线 电压 。 （ ４ ） 可 以独 立、 灵 活地控 制有功 功率和 无功功 率。 而且轻型 直流输 电是通 过 改变 送、 受 端的直 流 电压 大小 来改变直 流 电流的方 向 ， 能够更方 便 、 更快速 地实
轻型直流高压输电在电力系统中的应用
轻型直流高压输电在电力系统中的应用作者：曹晓凤来源：《科学与财富》2018年第22期摘要：高压直流输电技术被用于通过架空线和海底电缆远距离输送电能；同时在一些不适于用传统交流联接的场合，它也被用于独立电力系统间的联接。
轻型高压直流输电是在电压源流器以及双晶管基础上发展起来的，具有高效、轻型、可靠等优点，并且具有经济效益、环保效益等多种效益，在操作方面也十分灵活，能够大大的改善电能的质量，对电力企业的发展具有很重要的意义。
本文就对轻型直流高压输电技术，并分析其在电力系统中的应用，同时提出轻型直流高压输电技术的应用前景。
关键词：轻型直流高压输电；电力系统；应用第一条高压直流输电线路是在上世纪五十年代建成的，此后，由于这项技术具有功率大、效率高等优势，所以广泛的应用于海底电缆送电、远距离大功率输电等方面，逐渐成为电力系统中最为关键的输电环节。
我国电力事业发展非常迅速，对能源的利用以及环境的破坏也越来越严重，面对环境污染以及能源短缺问题，我国加大了清洁能源的开发，如发展太阳能、风能等。
轻型直流高压输电是一种灵活、经济、环保、高质量的输电技术，能够有效的解决能源以及环境问题，被广泛的应用与电力系统工程中，并取得良好的效果。
1 轻型直流高压输电概述1.1 轻型直流高压输电基本原理轻型直流输电在电压源流器、双晶管等全控型功率器件发展起来，在轻型直流输电的受端以及送端都采用电压源流器，并且两个换流器具有同样的结构。
换流器的组成包括换流桥、直流电容器、换流电抗器、交流滤波器，由绝缘栅双极晶体管串联每一个桥臂。
换流电抗器是电压源换流器与交流侧能量实施交换的纽带，也能起到一定的滤波效果。
1.2 轻型直流高压输电技术特点轻型直流高压输电技术具有以下几个方面的特点，包括：（1）电压源流器能够自动关断，能够在无源逆变方式下进行工作，不用额外设置换向电压。
能够避免传统高压直流受到有源网络的影响，使得高压直流输电能够为远距离负荷送电。
轻型直流输电在海上风力发电并网中的应用
Ｖ ＣＨＶ Ｃ ｔ ｈ ｏ ｇ ｒ ｉｄｆ ｍ ｈｄａｕｉｕ ｄａｔｇ．Ｂ ｓｄｏ ｅ由 ｄｃｕ ｌ ｇ ｏｔ ｌｎｔｅｃｎ Ｓ — Ｄ ｃｎｌ ｙｉ ｇ ｄｔ ｗｎ ｒ ａ ｎｑｅａｖｎａｅ ａｅ ｎｔ ｅ ｏ ｎ ｉ ｏ ａ ｈ ｅｏｐｉ ｎｒ ｏ — ｎ ｃ ｏｉ ｈ
摘
２２０ ； ３ ０ １
２０４ ） ０ ０ ２
杏 木 ｒ ０ ７ Ｒ １
一
要 ：ｔ较 海上 风 电场 的并 网 方 法 ， 明 ＿轻 型 直 流 输 电 技 术 在 连 接 风 电 场 与 ； Ｌ 说 ｒ
、
电网方 面具有 的独特优势 。住换流站 的 ｄｑ解耦 控制 基础上 ， － 研究设计 了轻 型直流输
电控 制 器 ， 利 用 Ｐ Ｃ Ｄ Ｅ Ｔ Ｃ仿 真 软 件 ， 海 上 风 电场 的 轻 直 流 输 电模 型 进 行 并 ｓＡ ／ Ｍ Ｄ 对 仿 真 。仿 真 结 果表 明 ， 型直 流输 电能 很 好 地 承 担 海 上 风 电场 的并 网工 作 ， 且 具 有 快 轻 并 速 的 电 流 响应 特 性 和 鲁 棒 性 。 关键 词 ： 压 直 流 输 电 ； 网技 术 ；风 力 发 电 ；电 压 源 换 流 器 高 并
低 压 电 器 （ ０ １ ｏ ４ ２１Ｎ ． ）
・ 布式电源 ・ 分
轻 型 直 流 输 电在 海 上 风 力 发 电 并 网 中的应 用 木
李 杰 ， 郭 家虎 ， 张焕伟 吴宏伟 ，
（． １ 安徽 理工 大 学 电气与信 息 学院 ， 安徽 淮南 ２ 上 海 交通 大学 风 力发 电研 究 中心 ， ． 上海
ｓ ｕ ｃ ｏ ｖ ｒｅ （ Ｃ ） ｏ ｒ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ ＶＳ
０ 引 言
直流输电技术在电力系统中的应用分析
直流输电技术在电力系统中的应用分析近年来，随着能源需求的不断增长和传统电力系统的限制，直流输电技术在电力行业中得到了广泛关注和应用。
直流输电技术以其高效、稳定、灵活的特点，成为解决长距离输电、大规模新能源接入、能源互联互通等问题的有效手段。
本文将对直流输电技术在电力系统中的应用进行分析。
一、直流输电技术的基本原理与优势直流输电技术是指将发电厂产生的交流电转换为直流电进行输送的一种技术。
与传统的交流输电技术相比，直流输电技术具有以下几个优势。
首先，直流输电技术具有更高的输电效率。
在交流输电中，由于电流和电压频繁变化，电线电缆中存在着一定的电阻与电感，从而产生导致能量损耗的电阻与电感损耗。
而直流输电中，电流和电压始终保持一个方向不变，避免了由电阻和电感引起的损耗，从而提高了输电效率。
其次，直流输电技术具有更远的传输距离。
在传统交流输电中，随着输电距离的增加，电线电缆中的电阻和电感损耗将会更加明显，导致传输能力下降。
而直流输电中，由于没有电阻和电感的损耗，传输距离可以更长，可以实现远距离输电。
再次，直流输电技术具有更高的适应性。
直流输电系统可以通过调整换流器的工作方式，实现功率的双向传输。
在实际应用中，直流输电技术可以灵活应对电力系统中的负荷波动和电力供需平衡问题，同时能够方便地实现多能源互联互通，如风电、光电等新能源与传统能源的接入。
二、直流输电技术在电力系统中的应用场景1. 长距离输电直流输电技术在长距离输电中具有明显的优势。
在传统交流输电中，由于电导率和电感的限制，长距离输电会导致较大的能量损失。
而直流输电技术则可以克服这一问题，有效减少输电线路的能量损失。
通过直流输电技术，可以实现超过1000公里的远距离输电，为偏远地区和边远地区提供了可靠的电力供应。
2. 大规模新能源接入随着新能源的快速发展，直流输电技术成为实现新能源大规模接入的重要手段。
由于新能源发电具有间歇性和不可控性的特点，传统交流输电技术很难有效吸纳大规模新能源。
直流输电技术的研究与应用
直流输电技术的研究与应用引言：直流输电技术是电子与电气工程领域中的一项重要研究课题，其应用能够显著提高电力传输效率、降低能源损耗，并且有助于解决远距离电力传输中的诸多挑战。
本文将探讨直流输电技术的研究进展、应用领域以及未来发展趋势。
1. 直流输电技术的原理与特点直流输电技术是指将电能以直流形式进行传输的一种电力传输方式。
与传统的交流输电技术相比，直流输电具有以下几个显著特点：首先，直流输电能够有效降低输电线路的电阻损耗。
在交流输电中，由于电流的周期性变化，导致输电线路存在较大的电阻损耗，而直流输电则能够避免这种损耗，提高能源利用率。
其次，直流输电技术具有较低的电磁辐射水平。
交流输电中，电流的频繁变化会产生较强的电磁辐射，对周围环境和人体健康造成潜在影响。
而直流输电则能够显著降低电磁辐射水平，减少对环境的影响。
此外，直流输电技术还具备较高的输电容量和稳定性。
由于直流电流的稳定性较好，可以通过合理设计输电线路和设备，提高输电容量和稳定性，满足不同规模的电力传输需求。
2. 直流输电技术的研究进展近年来，随着电力需求的不断增长和能源互联网的发展，直流输电技术得到了广泛关注和研究。
在直流输电技术的研究中，主要涉及以下几个方面的进展：2.1 高压直流输电技术高压直流输电技术是直流输电领域的核心研究方向之一。
通过提高输电电压，可以有效降低输电线路的电阻损耗，提高输电效率。
研究人员通过改进直流输电线路的设计和材料，提高输电电压的稳定性和安全性，以实现高效高压直流输电。
2.2 直流输电换流技术直流输电换流技术是直流输电系统中的关键环节，用于实现交流电网和直流输电线路之间的能量转换。
目前，多种直流输电换流技术被广泛研究和应用，如基于半导体器件的换流技术、多电平换流技术等。
这些技术的不断创新和改进，为直流输电系统的稳定运行提供了可靠的支持。
2.3 直流输电系统的控制与保护技术直流输电系统的控制与保护技术是直流输电研究的重要方向之一。
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水电厂，但为保证枯水期的电力供应，一般也配备相应的火电
厂。
ＶＳＣ电流能够自关断，可以工作在无源逆变方式，所以
不需要外加的换相电压，受端系统可以是无源网络，克服了传统
直流互联可以解决上述问题，任一电网低廉的剩余容量可 以取代另一电网的调峰电厂，降低污染水平，提高电网运行的经
济性。
ＨＶＤＣ受端必须是有源网络的根本缺陷，使利用ＨＶＤＣ为远距 离的孤立负荷送电成为可能。
据资料介绍１２１，由原有交流架空导线改送直流电，可提高５０％的 输送功率。以１ １５ｋＶ、７０ｋｍ长的交流架空线路为例，将其改成± １００ｋＶ双极式轻型直流输电供电后，线路输送容量可提高ｌ倍，
达到２００ＭＷ，而改造增加的投资仅为两侧换流站和更换交流绝 缘子的费用。 ３．６清洁能源发电
受环境条件限制，清洁能源发电一般装机容量小、供电质量 不高并且远离主网，如中小型水电厂、风力发电站（含海上风力 发电站１１６卜１１８１）、潮汐电站、太阳能电站等，由于其运营成本很高 以及交流线路输送能力偏低等原因使采用交流互联方案在经济
流电缆的绝缘壁厚度比同样电压等级条件下的普通交流电缆的
薄，但却比普通电缆有更大的传输容量。同时ＨＶＤＣ Ｌｉｇｈｔ电缆
有着卓越的机械灵活性，可广泛应用于各种场合，如埋人地下的 地下电缆、绝缘架空电缆及海底电缆等。
２轻型高压直流输电的技术特点 轻型高压直流输电技术（ＨＶＤＬ Ｌｉｇｈｔ）是瑞典ＡＢＢ公司率
和技术上均难以满足要求，利用轻型直流输电与主网实现互联 是充分利用可再生能源的最佳方式，有利于保护环境。 ４结论
新建架空线因其需要线路走廊还改变环境而日益困难，电
缆入地安装比新建架空线容易，它无需改变地形和宽大的输电
走廊，很少受到公众反对且产生的电磁场相当低，一般是静态磁 场（直流）。
３．２取代就地电厂
化，缩小占地面积。 １．３轻型高压直流换流站
由于高频下换流器的转换过程十分有效，对辅助设备如滤 波器、开关、变压器等的需求也就甚少。即使换流器的电压不等 于网络节点处的交流电压或交流系统未有效接地，轻型高压直
流换流站也只需要１个变压器。这样，轻型高压直流换流站就可
ＶＳＣ由ＩＧＢＴ阀桥、换流控制器、换流电抗器、直流电容及
结构，有６个阀，每个阀里并联１个ＩＧＢＴ，每个ＩＧＢＴ反并联一个 二极管，通过换流控制器的光纤连接可实现每个ＩＧＢＴ的开断。 换流器与网络间的有功功率流动是通过改变相角８（即由 换流器产生的基波频率电压酞与交流电网上的电压Ｕｎ间的 夹角）来控制的。有功功率Ｐ的计算如式（１）所示：
Ｐ＝Ｖｓｔ，ｎ ｓｉｎ
偏远地区与主交流系统连接在技术、经济上都难以实施，对 岛屿、矿区、天然气井或原油井以及钻井平台等负荷供电常需就
地电厂（火电厂），更多的则采用柴油发电机。ＨＶＤＣ Ｌｉｇｈｔ技术不 但可由直流电缆将交流主电网中高效电厂ｆ如坑口电厂或水电
新的电力传输系统轻型高压直流输电，是使用基于ＶＳＣ技 术的新一代直流输电方式。它轻型、高效，具有可观的经济效益
２．５模块化设计使ＨＶＤＣ Ｌｉｇｈｔ的设计、生产、安装和调试周
期大大缩短。同时，ＶＳＣ采用ＰＷＭ技术，开关频率相对较高，经 过高通滤波后就可得到所需交流电压，可以不用变压器，从而简
足电能质量标准要求，将是未来改善配网电能质量的有效措施。 城市特别是大中城市的空中输电走廊已没有发展余地，原 有架空配电网络已不能满足电力增容的要求，合理的方法是采 用电缆输电（架空电缆或地下电缆）。而直流电缆不仅比交流电
交流输电线几乎不可能。为此，需要一种经济、灵活、高质量的输
无功功率流动是由眙的放大倍数决定的，该放大倍数可由 来自换流器阀桥的脉冲宽度来控制。无功功率Ｑ的计算如式（２）
所示：
Ｑ＝Ｕｇ（％一Ｕｎ
ＣＯＳ ６）／Ｘｊ （２） 换流器的容量决定于流过它的最大电流和电压，换流器的
无功容量可以与有功容量进行交换。有功与无功功率的交换与 结合如图１所示。
谐波污染、电压间断、电压凹陷／突起以及波形闪变等问题，使 一些敏感设备如工业过程控制装置、现代化办公设备、电子安全 系统等失灵，造成很大的经济损失，轻型直流输电可分别快速控
制有功，无功的能力并能够保持电压基本不变，使电压、电流满
２．４由于ＶＳＣ交流侧电流可以被控制，所以不会增加系统
的短路功率。这意味着增加新的ＨＶＤＣ Ｌｉｇｈｔ优线路后，交流系 统的保护整定基本不需改变。
浅谈轻型直流输电技术应用
黎献腾
（广东电网汕尾供电局，广东汕尾５１６６００）
摘 要：轻型高压直流输电是在电压源换流器和绝缘栅双极晶体管基础上开发出来的一种新型输电技术。它轻型、高效。具 有可观的经济效益和环保价值，同时它的操作极其灵活且可大大改善电能质量。在阐述基本运行原理的基础上，分析了轻型
高压直流输电的特点和应用场合。
交流滤波器组成。ＩＧＢＴ阀桥的基本形式是１个两电平三相拓扑
以建得较小而紧密，其占地面积可以比传统高压直流输电小１ 倍以上。１个６５ ＭＶＡ容量的ＨＶＤＣ Ｌｉｇｈｔ换流站只需占地约
８００ｍ２，１个２５０ ＭＶＡ的ＨＶＤＣ Ｌｉｇｈｔ换流站只需约３０００ｍ。。同 时，ＨＶＤＣ Ｌｉｇｈｔ换流站多使用地下电缆，使其对周围环境没有视
困难，故一般被燃烧掉，既浪费能源又污染环境。利用水底
ＨＶＤＣ
Ｌｉｇｈｔ电缆后，这些废气作为汽轮发电机的燃料（产生的污
无功功率，甚至可以使功率因数为１，这种调节能够快速完成， 控制灵活方便。而传统ＨＶＤＣ中控制量只有触发角，不可能单 独控制有功功率或无功功率。另外，ＶＳＣ不仅不需要交流侧提供 无功功率而且能够起到ＳＴＡＴＣＯＭ的作用，动态补偿交流母线 的无功功率，稳定交流母线电压。这意味着故障时，如果ＶＳＣ容 量允许，那么ＨＶＤＣ Ｌｉｇｈｔ系统既可向故障系统提供有功功率的 紧急支援，又可提供无功功率紧急支援，从而能提高系统的功角
关键词：轻型高压直流输电；电压源换流器；脉宽调制。
前言 式中
目前新型、清洁、可再生能源发电已成为未来电力系统的发 展方向，风力、太阳能等新型能源发电在世界范围内逐步扩展， 其主要特点之一是分散化与小型化。地理条件与发电规模的制
约使得利用现有交流输电技术将这些“孤岛”电源与电网连接经
坛…换流器产生的基波频率电压； 踟…交流网络上的电压； ｘ…线路电抗； ＿Ｌ…线路长度。
缆占有空间小，而且能输送更多的功率，因此采用轻型直流输电 向城市中心区供电有可能成为未来城市增容的唯一可行办法。
化了换流站的结构，并使所需滤波装置的容量也大大减小。换流 站的占地面积仅约同容量下传统直流输电的２０％。采用新型 （ｘ班ＩＥ）直流电缆，可以直接安装在现有交流电缆管内，可以使
输送容量提高约５０％。 ２．６换流站间的通讯不是必需的，每个站可以独立控制，易 于实现无人值守。而且ＨＶＤＣ Ｌｉｇｈｔ在电网故障后快速恢复控制 能力良好。 ３轻型高压直流输电技术的应用场合 ３．１取代架空线
２．３潮流反转时，直流电流方向反转而直流电压极性不变，
３．５提高配电网电能质量
非线性负荷和冲击性负荷使配电网产生电能质量问题，如
与传统ＨＶＤＣ恰好相反。这个特点有利于构成既能方便地控制 潮流又有较高可靠性的并联多端直流系统，克服了传统多端 ＨＶＤＣ系统并联连接时潮流控制不便、串联连接时又影响可靠
性的缺点。
先开发出的，其技术特点如下： ２．１正常运行时，ＶＳＣ可以同时而且独立地控制有功功率和
扩展的电源不能作为一个群体提供足够的电能，ＨＶＤＣ Ｌｉｇｈｔ技 术可将这些分散、小型化的电源组成一个群体与交流大电网互 联，同时还可为风力（交流）发电厂提供无功，以保持频率稳定。 当风力电厂的输出随着越来越多的发电单元的投入而增加，多 余能源可分配给由ＨＶＤＣ Ｌｉｇｈｔ组成的分散电源群体的其它电 源，当输出超过了整个群体的需要时，ＨＶＤＣ Ｌｉｇｈｔ上的潮流反 向，多余的功率被传输到主交流系统中。 钻井平台的废气发电和将其输到交流主电网费用高、技术
电方式解决上述问题。轻型高压直流输电作为一种经济、灵活、 高质量的输电方式，已用于国外许多直流高压输电工程中，并产 生了良好的输电及环保效益。 １轻型高压直流输电技术简介 轻型高压直流输电技术是一种采用最新电力电子技术，进 行交流与直流电流之间相互转换与传输的新技术。它采用大功 率的可任意开断的绝缘栅双极晶体管（ＩＧＢＴ），作为电子元件来 取代传统的半控型元件“晶闸管”。换流器则采用电压源换流器 （ｖｓｃ）技术，来取代传统的相控换流器（ＰＣＣ）技术。控制系统采用 脉宽调制技术（ＰＷＭ），使得对有功和无功的调节、控制都变得十 分快捷方便。 １．１电压源换流器（ＶＳＣ）技术 在传统电力工业中用于高压直流输电的基于ＰＣＣ技术，如 今已几乎全被ＶＳＣ技术所取代。这２种技术的根本区别在于 ＰＣＣ技术不仅需要开通电流的电力电子元件，还需要关断电流 的组件。而ＶＳＣ技术则不需要这么麻烦，它通过使用全控型功率 元件ＩＧＢＴ，可方便地控制电流的开断。众所周知，晶闸管的单向 导电性使ＰＣＣ技术只能控制阀的开通而不能控制其关断，其关 断必须借助于交流母线电压的过零，使阀电流减小至阀的维持 电流以下才行。因此，基于ＰＣＣ技术的ＨＶＤＣ输电，不能向小容 量交流系统及不含旋转电机或旋转电机功率很小的负荷供电。 且由于其换流器产生的谐波次数低、容量大，吸收无功多，换流站 投资高，占地面积大等，使其应用受到了一定限制。 ＶＳＣ技术由于是使用绝缘栅双极晶体管（ＩＧ２ＢＴ）等全控型 功率器件，所以其电流通断可用控制半导体阀来控制而无需与
稳定性和系统的电压稳定性。
２．２
染远小于简单燃烧）发电可供给钻井平台和交流主系统。另外，
水底直流电缆网络可十分容易地扩展到其它海上平台。 ３．４异步连接
比邻两交流系统异步运行时不能交换功率，无法相互提供 多余的发电容量，须各有独立的调峰电厂。国外一些调峰电厂为
老式、低效的火电厂，污染严重，经济效益差。国内电厂调峰多用
１９９８，
厂）的能源传输到这些“孤岛”负荷，而且彻底消除就地电厂的污 染和噪声，环保效益巨大。新建ＨＶＤＣ Ｌｉｇｈｔ的投资几乎与传输 距离成线性关系，传输距离较短时（一般ｕ