高压直流输电线路与交流线路相比的优势
已经成为传统的高压输电线路，如今它们总是使用交流电运行。但是你有没有想过高压直流输电线路与交流线路相比有哪些优势？是的，我们正在谈论高压直流（HVDC 电力传输）传输线。
当然，为了形成高压直流线路，首先， 转换器，这将使交流电变成直流电，直流电变成交流电。这种逆变器和转换器以及它们的备件都很昂贵，具有过载限制，此外，对于每条线路，设备必须是独一无二的，毫不夸张。在短距离内，转换器中的功率损耗使得这种传输线通常不经济。
但是在哪些应用程序中使用它更可取 特区？为什么高交流电压有时效率不够？最后，高压直流输电线路是否已经投入使用？我们将尝试获得这些问题的答案。
你不必为了例子走得太远。德国和瑞典这两个邻国之间铺设在波罗的海海底的电缆全长250米，如果电流是交变的，那么电容电阻会造成很大的损耗。或者在无法安装中间设备的情况下向偏远地区供电时。在这里，高压直流电也会造成较小的损失。
如果您需要增加现有生产线的容量而不增加额外的生产线怎么办？在为彼此不同步的交流配电系统供电的情况下？
同时，对于直流电传输的特定功率，在高压下，需要更小的导线截面，塔可以更低。例如，加拿大双极尼尔森河输电线路连接配电网和远程电站。
可以在不增加短路风险的情况下稳定交流电网。由于超高压峰值而导致交流线路损耗的电晕放电在直流电中要少得多，因此释放的有害臭氧也相应减少。同样，降低构建电力线的成本，例如三相需要三根电线，而 HVDC 只需两根电线。再次重申，海底电缆的最大好处不仅在于更少的材料，还在于更少的电容损耗。
自1997年AAB 安装 HVDC Light 线路，功率高达 1.2 GW，电压高达 500 kV。因此，在英国和爱尔兰的电网之间建立了 500 兆瓦的标称电力连接。
这种连接提高了网络间电力供应的安全性和可靠性。网络中的一条电缆自西向东延伸262公里，71%的电缆在海底。
再次记住，如果使用交流电流为电缆电容充电，将会产生不必要的功率损耗，而且由于电流持续施加，损耗可以忽略不计。此外，交流介电损耗也不容忽视。
一般来说，用直流电，可以通过同一根电线传输更多的功率，因为相同功率下的电压峰值，但交流电更高，此外，绝缘必须更厚，截面更大，导体之间的距离更大等。考虑到所有这些因素，直流输电线路的走廊提供了更密集的电能传输。
不会在它们周围创建永久高压线 低频交变磁场作为典型的交流传输线。一些科学家谈到这种可变磁场对人类健康、对植物、对动物的危害。反过来，直流电只会在导体和地面之间的空间中产生恒定（不变）的电场梯度，这对人、动物和植物的健康是安全的。
直流电有助于交流系统的稳定性。由于高压和直流电，可以在彼此不同步的交流系统之间传输电力。这可以防止级联损坏扩散。在非严重故障的情况下，能量只是简单地移入或移出系统。
这进一步促进了高压直流电网的采用，从而奠定了新的基础。
法国和西班牙之间高压直流 (HVDC) 输电线路的西门子换流站
现代 HVDC 线路示意图
能量流由控制系统或转换站调节。流量与连接到线路的系统的操作模式无关。
与交流线路相比，直流线路上的互连具有任意小的传输容量，并且消除了薄弱环节的问题。线路本身的设计可以考虑能量流的优化。
此外，为单个能源系统的运行同步多个不同控制系统的困难也消失了。包括快速应急控制器 直流电线 提高整个网络的可靠性和稳定性。功率流控制可以减少平行线路中的振荡。
这些优势将有助于更快地采用高压直流交互，以便将大型电力系统分解成多个相互同步的部分。
例如，印度已经建成了几个区域系统，这些系统通过高压直流线路相互连接。还有一个由特殊中心控制的转换器链。
在中国也是一样。 2010年，ABB在中国建成世界第一条800kV特高压直流输电，2018年全长3400公里、装机容量12GW的1100kV中东—皖南特高压直流输电线路竣工。
截至 2020 年，至少完成了 13 个建设工地。中国的超高压直流线路。 HVDC 线路在很远的距离内传输大量电力，每条线路都连接着多个电源供应商。
通常，高压直流输电线路的开发商不会向公众提供有关其项目成本的信息，因为这是商业机密。但是，项目的具体情况会自行调整，价格取决于：功率、电缆长度、安装方法、土地成本等。
通过对所有方面进行经济比较，就建设高压直流输电线路的可行性做出决定。例如，在法国和英国之间建造一条容量为 8 GW 的四线输电线路，加上陆上工程，需要大约 10 亿英镑。
过去重要的高压直流 (HVDC) 项目清单
1880年代 有一场所谓的电流战争 在 DC 支持者（例如 Thomas Edison）和 AC 支持者（例如 Nikola Tesla 和 George Westinghouse）之间。 DC 持续了 10 年，但电力变压器的快速发展，需要提高电压从而限制损耗，导致 AC 网络的普及。只是随着电力电子技术的发展，高压直流电的使用才成为可能。
高压直流技术 出现在1930年代。它由瑞典和德国的 ASEA 开发。第一条高压直流输电线路于 1951 年在苏联建成，位于莫斯科和卡希拉之间。然后，在 1954 年，在哥得兰岛和瑞典大陆之间修建了另一条线路。
莫斯科 — 卡希拉（苏联） — 长度 112 公里，电压 — 200 kV，功率 — 30 MW，建设年份 — 1951。它被认为是世界上第一台投入运行的全静态电子高压直流电。该行当前不存在。
哥特兰 1（瑞典） — 长度 98 公里，电压 — 200 kV，功率 — 20 MW，建设年份 — 1954 年。世界上第一条商用高压直流输电线路。 1970 年由 ABB 扩建，1986 年退役。
伏尔加格勒 — 顿巴斯（苏联） — 长度 400 公里，电压 — 800 kV，功率 — 750 MW，建设年份 — 1965。伏尔加格勒 800 kV 直流输电线的第一阶段 — 顿巴斯于 1961 年投入使用，当时在媒体上被称为苏联电气工程技术发展中非常重要的阶段。该线路目前已拆除。
1961 年在 VEI 实验室测试直流线路的高压整流器。
高压直流线路图伏尔加格勒-顿巴斯
新西兰岛屿之间的高压直流输电 — 长度 611 公里，电压 — 270 kV，功率 — 600 MW，建设年份 — 1965。自 1992 年以来，重建的 АBB…电压 350 kV。
自1977年直到现在，所有 HVDC 系统都是使用固态组件构建的，在大多数情况下是晶闸管，自 1990 年代后期开始使用 IGBT 转换器。
法国和西班牙之间高压直流 (HVDC) 输电线路西门子换流站的 IGBT 逆变器
Cahora Bassa（莫桑比克 - 南非） — 长度 1420 公里，电压 533 kV，功率 — 1920 MW，建设年份 1979。第一台电压超过 500 kV 的高压直流输电。 ABB 维修 2013-2014
Ekibastuz - 坦波夫（苏联） — 长度 2414 公里，电压 — 750 kV，功率 — 6000 MW。该项目始于1981年，建成投产后，将成为世界上最长的输电线路。由于苏联解体，建筑工地在 1990 年左右被废弃，线路从未完工。
Interconnexion France Angleterre（法国 - 英国） — 长度 72 公里，电压 270 kV，功率 — 2000 MW，建设年份 1986。
葛洲坝 — 上海（中国） — 1046 公里，500 kV，功率 1200 MW，1989 年。
里汉德里（印度） — 长度 814 公里，电压 — 500 kV，功率 — 1500 MW，建设年份 — 1990。
波罗的海电缆（德国 - 瑞典） — 长度 252 公里，电压 — 450 kV，功率 — 600 MW，建设年份 — 1994。
天冠（中国） — 长度 960 公里，电压 — 500 kV，功率 — 1800 MW，建设年份 — 2001。
Talcher Kolar（印度） — 长度 1450 公里，电压 — 500 kV，功率 — 2500 MW，建设年份 — 2003。
三峡——常州（中国） — 长度 890 公里，电压 — 500 kV，功率 — 3000 兆瓦，建设年份 — 2003 年。2004 年和 2006 年。新增从“三峡”高压直流电站到惠州、上海的线路940公里、1060公里2条。
世界最大的三峡水电站通过高压直流电线路与常州、广东、上海相连
向家坝-上海（中国） ——伏龙至凤霞线。全长1480公里，电压800kV，功率6400MW，建设年份2010年。
云南 — 广东（中国） — 长度 1418 公里，电压 — 800 kV，功率 — 5000 MW，建设年份 — 2010。