直流输电工程的发展历史.doc

直流输电工程的发展历史摘要：本文将直流输电工程的发展历史划分为创始阶段、试验阶段、发展阶段、大力发展阶段四个阶段，简要介绍了各个阶段直流输电工程的发展动力、发展过程、技术水平、发展规模，力求反映各个时期直流输电工程的发展水平，并从时间角度探讨技术发展的连续性。关键词：直流输电 历史 阶段 技术Abstract:In this paper the history of DC power transmission project is divided into four stages,the founding stage,the pilot phase,the develop phase and the strong development phase.It briefly describes the momentum, the development process,the technology level and the development scale of the four stages in order to reflect the development level of each stage and discussing the continuity of technology development from the perspective of time.Key words:DC power transmission;history;stage;technology前言人类对电力的认识和应用以及电力科学的发展都是首先从直流电开始的。19世纪初期发展起来的信号传输电报，虽然传输的电流是微弱的，但人们从此得到启发，并应用于电力传输。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。1 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。1882年法国物理学家德普勒用装设在米斯巴赫煤矿中的直流发电机，以1.52.0kV电压，沿着57km的电报线路，把电力送到在慕尼黑举办的国际展览会上，完成了有史以来的第一次直流输电试验。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。那时的直流输电效率很低, 只有25% , 而75%的电能被消耗在输电线路上了。为提高输电电压，当时采用了直流发电机串联的方法。随着直流发电机制造技术的提高，到1885年，直流输电电压已提高到6000V。1912年直流输电的电压、功率和距离分别达到125kV、20MW和225km。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。2 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。直到1928年可控汞弧整流器的研制成功，才为高压直流输电的进一步发展创造了必要的条件。整体来看，这一时期的直流输电工程都是试验性质，换流装置几乎都是采用低参数的汞弧阀，发展速度很慢。3 直流输电的发展阶段1954年瑞典的海底直流电缆标志着直流输电进入了一个新的发展阶段，这是世界上第一个投入商业运营的基于汞弧阀的高压直流输电系统，此后高压直流输电技术取得了快速发展。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。从1954年瑞典投入世界上第一个工业性直流输电工程(果特兰岛直流工程) 起，到1977年最后一个采用汞弧阀的直流工程(加拿大纳尔逊河期工程)建成止，世界上共有12个采用汞弧阀的直流工程投入运行。这一阶段直流输电的特点是汞弧阀参数有很大的提高，直流输电具有水下，互联，远距离，大容量等多方面的目的，技术提高很多。 4 直流输电的大力发展阶段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。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 Source Converter,VSC)技术和全控型电力电子功率器件,门极可关断晶闸管(GTO)及绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为基础的新一代高压直流输电技术已发展起来,也就是轻型直流输电(HVDC light)技术.目前直流输电正处于大力发展阶段，都采用可控硅换流阀，几乎全都是超高压，单回线路的输电能力比前阶段有了很大增加，发展速度很快。总结回顾直流输电工程的发展历程，我们能够清晰的看到技术是怎样一步步进步并且转化为生产力的，反过来生产实践的强劲需求又推动了