直流输电的发展历史论文.doc

直流输电的发展历史 人们对电能的应用和认识是首先从直流开始的。到现在，直流输电已有百余年的发展历史。按照年代划分，可将直流输电的发展阶段划分为创始阶段、试验阶段、发展阶段和大力发展阶段。(一)直流输电的创始阶段:世界上最早的直流输电是用直流发电机直接向直流负荷供电。随着生产力的发展，社会对电力的需求越来越大，而早期直流输电的问题也越来越暴露出来。由于电压不高, 要输送很大的功率，就要加大电流；而电流越大，线路上损失的功率就越多，损失在输电导线上的电压也越大。随着输电距离的增大，这种损失更是很大。之后由于不能直接给直流电升压，进一步提高大功率直流发电机的额定电压又存在着绝缘等一系列技术困难，使得输电距离受到极大的限制，不能满足输送容量增长和输电距离增加的要求；而且高电压大容量直流电机的换向有困难，运行方式复杂，可靠性差；因此阻碍了直流输电的发展。（二）直流输电的试验阶段：十九世纪八十和九十年代，人们逐步掌握了多相交流电路原理，创造了交流发电机、变压器和感应电动机。因为交流电的发电、变压、输送、分配和使用都很方便，而且经济、安全和可靠。因此，交流电几乎完全替代了直流电，并发展成今日规模巨大的电力系统。交流输电的发展使直流输电的发展受到很大影响。但由于直流输电具有交流输电所不能取代的优点，如直流输电的输送容量不受同步运行稳定性的限制，用电缆输电时不受电缆线路的长度限制等，世界上有许多科学家和工程技术人员根据直流输电和交流输电各自的特点，特别是交流远距离输电会受到同步运行稳定性的限制，预见到继续发展直流输电的必要性。因此美国、瑞典、联邦德国等仍继续研究直流输电技术，并陆续地建设了一些试验性工程。但这并不是简单地恢复到德普勒时代的那种直流输电，而是采用换流设备，把交流高压变成直流高压，其间曾采用气吹电弧整流器，闸流管和引燃管作为交直流输电变换的换流设备。（三） 直流输电的发展阶段：20世纪50年代以后，电力的需求增长得更快，电力系统的规模发展得更大，输电功率和输电距离进一步增加，交流电遇到了一系列不可克服的技术困难，交流输电的局限性在生产实践中表现得更为明显；另一方面，大功率换流器（整流和逆变）的研究成功，为高压直流输电突破了技术上的障碍，这些都促进了高压直流输电的发展。（四） 直流输电的大力发展阶段：在20世纪3050年代，人们探索用各种器件构成换流器作为直流高电压电源， 以替代直流发电机，从而研制了可控汞弧阀换流器，为发展高压大功率直流输电开辟了道路，自1954年世界上第一个商业性的直流输电工程果特兰岛直流输电工程建成以来， 直流输电又重新被人们所重视并迅速崛起，20世纪70年代，随着可控硅技术的突飞猛进的发展，高压直流输电的技术优势也日趋明显，因此说果特兰岛直流输电工程的成功商业应用标志着直流输电的崛起。直流输电的历史标志事件：法国物理学家和电气技师M.德普勒于1882年将装设在米斯巴赫煤矿中的 3马力直流发电机所发的电能,以15002000伏直流电压,送到了57公里以外的慕尼黑国际博览会上，完成了第一次输电试验。此后在20世纪初，试验性的直流输电的电压、功率和距离分别达到过125千伏、20兆瓦和225公里。但由于采用直流发电机串联获得高压直流电源，受端电动机也是用串联方式运行，不但高压大容量直流电机的换向困难而受到限制,串联运行的方式也比较复杂，可靠性差,因此直流输电在近半个世纪的时期里没有得到进一步发展。20世纪50年代,高压大容量的可控汞弧整流器研制成功,为高压直流输电的发展创造了条件；同时电力系统规模的扩大，使交流输电的稳定性问题等局限性也表现得更明显，直流输电技术又重新为人们所重视。1954年瑞典本土和哥德兰岛之间建成一条96公里长的海底电缆直流输电线，直流电压为100千伏，传输功率为20兆瓦,是世界上第一条工业性的高压直流输电线，此后高压直流输电技术取得了快速发展。50年代后期可控硅整流元件的出现，为换流设备的制造开辟了新的途径。30年来，随着电力电子技术的进步，直流输电有了新的发展。1972年，加拿大的伊尔河直流输电工程首次采用可控硅（晶闸管），使直流输电得到大力发展。高压大功率晶闸管的研制成功，是20世纪70年代以后电力电子技术和微电子技术迅速发展的结果。晶闸管换流阀克服了汞弧阀制造技术复杂、价格昂贵、逆弧故障率高、可靠性较低、运行维护不便等缺点，有效地改善了直流输电的运行性能和可靠性，促进了直流输电技术的发展。1975年，全世界有HVDC系统工程11项，输电容量有5GW，到1996年HVDC系统工程56项，输电容量54.166GW。增长近11倍。到80年代世界上已投入运行的直流输电工程共有近30项，总输送容量约2万兆瓦，最长的输送距离超过1千公里。并且还有不少规模更大的工程正在规划设计和建设中。近年来,直流输电技术又获得了一次历史性的突破,即基于电压源换流器(Voltage Sou