第２８卷第１０期中国电机工程学报
Ｖ０１．２８Ｎｏ．１０
Ａｐｒ．５，２００８
２００８年４月５日
ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ
＠２００８Ｃｈｉｎ．Ｓｏｃ．ｆｏｒＥｌｅｃ．Ｅｎｇ
文章编号：０２５８．８０１３（２００８）１０－０００１－０８
中图分类号：ＴＭ２１６文献标识码：Ａ学科分类号：４７０．４０
直流输电系统电压等级序列研究
刘振亚１，舒印彪１，张文亮２，张运洲３
（１．国家电网公司，北京市西城区１０００３１；２．中国电力科学研究院，北京市海淀区１００１９２；
３．国网北京经济技术研究院，北京市宣武区１００７６１）
Ｓｔｕｄｙ
ｏｎ
ＶｏｌｔａｇｅＣｌａｓｓＳｅｒｉｅｓｆｏｒＨＶＤＣＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍ
ＬＩＬＴＺｈｅｎ—ｙａｌ，ＳＨＵＹ＇ｍ—ｂｉａ０１，ＺＨＡＮＧＷｅｎ—ｌｉａｎ９２，ＺＨＡＮＧ
Ｙｕｎ．ｚｈｏｕ３
（１．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ，ＸｉｃｈｅｎｇＤｉｓｔｒｉｃｔ，Ｂｅｉｊｉｎ９１０００３１，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈａｉｄｉａｎ
Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９２，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｔａｔｅＰｏｗｅｒＥｃｏｎｏｍｉｃ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＸｕａｎｗｕＤｉｓｔｒｉｃｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００７６１，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅ
ｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎＨＶＤＣ
护性，给生产运行带来了困难。
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｉｎ
ｍｅｄｉｕｍ—
从２０世纪８０年代至今，我国通过技术引进、ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｐｒｏｇｒａｍｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｉｎＣｈｉｎａ，ｔｈｅ消化吸收、自主研发逐步建成投运了１０个直流输ｉｄｅａｏｆｄｉｖｉｄｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｏｌｔａｇｅｇｒａｄｅｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｆｏｒｍ电工程。这些直流工程大多是结合具体项目对参数ＤＣｖｏｌｔａｇｅ
ｃｌａｓｓ
ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ
ｓｅｒｉｅｓ．Ｔｈｅ
ｎｅ．Ａ汜ｓｓｉｔｙａｎｄ
配置进行论证设计，并未形成标准化序列。随着直ｅｖｉｄｅｎｃｅｏｆｆｏｒｍｉｎｇｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｃｌａｓｓｓｅｒｉｅｓ
ａｒｅ
ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ
ｔｈｅ
ｅｃｏｎｏｍｙｏｆｅａｃｈ流输电技术的进步，近年我国建成的直流工程逐渐ｖｏｌｔａｇｅｇｒａｄｅｉｓｃｏｍｐａｒｅｄ
ｔｏ
ｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅ
ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ
ｒａｎｇｅ
ｏｆＨＶＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，
呈现出标准化与规模化运作的雏形，三沪、三广、ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｅｘａｍｐｌｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｖｏｌｔａｇｅ
ｇｒａｄｅ
ＨＶＤＣ
贵广Ｉ和Ⅱ直流具有与三常直流相同的电压等级、ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
ｓｙｓｔｅｍｓ
ａｌｅ
ａｎａｌｙｚｅｄｉｎ
８０１１舱ｐｒａｃｔｉｃａｌｃａｓｅｓ．ａｎｄ
通流能力和输电容量，在工程设计、制造和运行中ｔｈｅｆｕｔｕｒｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅ
ＨＶＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
明显体现出标准化的优越性。
ａｒｅ
ｄｉＳＣＵＳＳｅｄ．
根据我国能源布局和电网发展特点，未来我国ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；ｖｏｌｔａｇｅｓｅｑｕｅｎｃｅ；
采用直流输电的规模将超过其他国家，在输电容量ｕｌｔｒａ－ｈｉｇｈ‘
ｖｏｌｔａｇｅ
和距离方面存在多种需求，如仍采用根据单一工程摘要：根据直流输电技术发展及其在我国电力系统中长期发确定直流系统参数配置和设备性能要求的发展思展规划中的应用前景，提出为直流输电系统划分电压等级标路，必然给我国电力工业造成研发和工程建设投资
准化序列的思想。详细论述了直流系统划分序列的必要性和的浪费。为了提高效率、节约成本，实现设备的通
依据，在此基础上确定电压等级序列组成，比较各电压等级用化，有必要对直流输电系统进行分类，形成直流的经济性，得出各自的适用范围。最后，针对具体案例分析输电系统序列，推行系统设计、设备选型、工程建
了不同电压等级直流系统在规划电网中的适用性，对直流输设、运行维护的标准化，降低生产建设投资，满足
电进一步发展需解决的问题进行了论述。我国电网建设发展需型㈥。
关键词：直流输电系统；电压等级序列；特高压
１
建立直流输电电压等级序列的必要性
０引言
１．１输电需求分析
自１９５４年瑞典哥特兰岛直流输电工程投运以我国幅员辽阔，能源分布不均，水力资源２／３
来，世界各国共建成投运上百个直流系统，直流电
分布在西南、西北地区，煤矿资源２１３集中在晋、压、电流和输电容量遍布各种等级。直流输电技术蒙等地，而我国的电力消费主要集中在中部、东部
虽已大规模应用于电力系统，但世界范围内尚未形和南部地区，电力生产与消费呈逆向分布。这就决
成直流系统的标准化序列，设备生产、选型完全根定了我国需要建设一批大容量、长距离的输电线
据单个工程需要而定，无法形成设计和制造的通用路，将西、北部地区的电力送往负荷中心。
化、规模化，增加了工程造价，降低了设备的可维
与此同时，我国电力需求和装机增长十分迅猛。
万
方数据
２
中国电机工程学报
第２８卷
２０１０年全国最大负荷将达到７１３ＧＷ，装机容量
９５０ＧＷ：２０２０年全国最大负荷预计达到１２１１
ＧＷ，
装机容量１
４７０
ＧＷ。我国后续能源的开发多集中在
西南、西北和晋陕蒙地区，并逐步西移和北移，而东部沿海地区和中南地区国民经济持续快速发展，能源产地与能源消费地区之间的距离将越来越大。１．２直流输电市场空间
根据我国水能资源的分布特点，为了合理利用水能资源，规划有１３个大型水电基地，主要位于
西南、西藏以及黄河中上游等地区，发电装机总容
量达２１５ＧＷ。在煤电开发方面，目前我国已基本
具备开发条件的大型煤电基地主要有呼盟煤电基地、锡盟及蒙西煤电基地、晋东南煤电基地、陕北煤电基地、彬长煤电基地、宁东煤电基地、哈密煤电基地、准东煤电基地、淮南煤电基地等，在考虑本地用电后，远景外送规模可达２００ＧＷ以上。除
此之外，我国周边国家，如俄罗斯、蒙古、哈萨克斯坦等拥有丰富的煤炭资源，从我国能源战略的高
度出发，在开发我国自身资源的基础上，与这些周边国家开展能源合作，可以为我国社会、经济的可持续发展提供保障。
由于我国能源基地与负荷中心之间距离较长，
大型水电、煤电基地和周边国家的电力输送需要强大的电网作为支撑。正在建设和规划中的特高压交流电网基本覆盖了距离负荷中心相对较近的能源
基地，对于距离负荷中心较远的西南水电、新疆火
电和跨国送电等工程，交流特高压电网并不是保证
其送出的合理方式。国内外大量的研究成果表明：
当输电距离较长、输送容量较大时，从经济和环境
等角度考虑，直流送电是优选的输电方案。
未来我国电网建设将依据交、直流输电相辅相
成、共同发展的原则，到２０２０年我国将建成“强交强直”的特高压混合电网和坚强的送、受端电网。
经过多方面研究比选，直流工程总计达３８项。因
此，高压直流输电在我国有着广阔的市场空间，而
大量直流输电系统的投入使用，将有助于提高我国
电网建设运行的经济效益。１．３形成电压序列的必要性
直流输电至今没有像交流输电系统那样形成电压等级的序列，直流项目设计、建设都是针对各
工程进行单独的参数选择，这种思路对于建设少量的直流输电工程有其合理性，可以通过达到局部最
优实现直流工程设计和运行的优化，但对于我国所面临的大规模直流输电规划，电压等级的随意性将
万
方数据造成输电设备和发电资源的巨大浪费，同时也不利
于输电设备的标准化设计生产，无法实现设备制造
的规模化效益。过去通过达到局部最优的直流工程
建设思路并不能使我国交直流特高压混合大电网
发挥出全局最优的效能。
因此，随着直流输电技术的发展、成熟以及工
程数量的增多，高压直流输电有必要形成具有一定输电电压和输电容量级差、合理可行的电压等级序列，以利于达到增加输电容量、减少工程数目、简化设备制造、节省输电走廊和建设经费的目的；同
时，极大地促进我国掌握直流输电技术，实现设备研发、设计和制造能力的飞跃。
提高直流系统输电能力可以依靠研制高性能、
大通流能力的晶闸管来实现，但晶闸管的开发涉及众多基础学科，研制周期长、投入大，且存在不确
定性因素。因此，在直流输电工程应用中，仅依靠提高电流扩充输电功率不能满足我国电力系统快通过增加晶闸管串联数量、提高直流系统电压等级、改进设备的绝缘水平来增大直流系统的输电容
量。在单位千瓦设备造价相差不大的情况下，对于相同输送容量的直流工程，提高电压比提高电流的综合效果好，既有利于降低能耗，又可以避免研制更大通流能力换流阀、缩短换流阀片的研制周期。
我国规划的直流输电系统大多应用在远距离０００ｋｍ，最远达３０００ｋｍ以上，直流线路建设和运行费用占整个工程投资的
比例达到３０％巧０％，如何降低线路损耗对直流系统的运行至关重要。根据我国电力工业发展特点
的高性能换流阀，通过提高电压等级获得输电容量的大幅提升，实现各电压等级直流系统与输电
技术应用需要。
直流电压等级序列的建立遵循以下３个基本原则：
（１）技术前瞻性原则。立足于当前技术状况，求。在直流输电电压等级序列的建立中，以现有输
变电技术、电网发展以及国内资源环境等状况为基础，在满足当前需求的前提下研究其发展规律和趋
速发展的要求。为了达到增加输电容量的目的，可
送电工程，输电距离超过１和建设进度，综合考察国内外设备制造水平，在
现有和储备技术基础上，采用已成熟或接近成熟
距离、输送容量的合理匹配，满足我国直流输电２直流电压等级序列建立的依据
着眼未来科技发展，提出具有预见性的相关技术要
第１０期刘振亚等：
直流输电系统电压等级序列研究
３
势，结合我国直流输电的发展前景，充分利用国内外先进理念，并为今后技术规则的发展留有空间和接口。
（２）整体优化原则。立足电网建设整体，统筹直流输电系统全局，加强系统化配置、规模化建设，使得我国电网运行的整体经济性提高。遵循整体化原则，才能适应电网可靠性、稳定性、经济性多方面需求，彻底扭转以往直流工程建设中局部优化的局面。
（３）普遍适用原则。直流输电电压等级序列的研究成果要在我国各地区电网、各直流项目之间保持一定的一致性和均等性，能够代表各直流输电需求的平均水平。
根据基本原则，直流电压等级序列的形成主要考虑的因素有：我国已形成的生产制造规模及运行经验；设备研发、制造能力及运输条件；电源开发规模及系统送、受电需求；直流输电距离；直流系统对自然环境及电力系统安全稳定运行的影响；工程投资及输电经济性。从而达到优化直流电压等级的目的，以适应我国不同输电距离和容量的要求。
３直流输电系统电压等级序列
３．１
各电压等级直流序列配置原则
各电压等级直流序列配置方案的确定主要依
据基本原则，保证技术经济合理、电网安全可靠，确保设备供应和贯彻节能降耗。形成直流系统电压序列标准，推行工程设计、设备选型、工程建设和运行维护的标准化。
３．２各电压等级直流系统额定参数的选取３．２．１额定参数
直流系统额定参数包括额定直流功率、额定直流电流和额定直流电压，它们存在一个确定的约束关系，但这些参数的选取分别受其它因素的制约。３．２．２额定电流选择
额定直流电流是直流输电系统正常运行电流的平均值，直流系统应能长期连续运行于此电流水平。额定直流电流对选择设备类型、参数以及换流站冷却系统的设计具有重要意义。
换流阀是直流输电系统的关键设备，其通流能力是决定额定直流电流大小的关键因素，因此在直流电流的选择上，需要考虑国内外晶闸管技术现状和未来发展趋势。在直流输电工程设计中，为了降低损耗、节约成本、提高整体可靠性，需要串联的晶闸管元件尽量少、通流能力尽量大、阀元件的耐
万
方数据压水平尽量高。晶闸管的设计主要考虑其电压特性、电流特性、动态特性以及可靠性等方面。通过选择合适的硅单晶及杂质分布，并结合台面双负角造型，来实现晶闸管预期的耐压设计；通过选择合适的单晶片厚和杂质分布，并调整芯片体内少子寿命的大小，来实现晶闸管预期的电流容量。对于晶闸管而言，电压特性和电流容量是相互矛盾的，因此必须在单晶硅电阻率、片厚、杂质分布及芯片内少子寿命之间进行优化，使晶闸管的通流能力和电
压特性满足特高压直流对换流阀的技术要求。换流
阀设计是综合考虑技术和经济的复杂问题，优选晶闸管元件参数是换流阀设计的一个重要目标。
考虑我国５英寸晶闸管按照３
０００
Ａ标准引进
成套技术，完全实现国产化，积累了丰富的设备制造和运行经验，因此，选择额定直流电流３０００Ａ
作为电压等级序列中的一个参数具有合理性。
同时，为了大幅提高输电容量、降低功耗、节约输电走廊，＋８００ｋＶ或更高电压等级的特高压直流输电技术将采用大通流能力的阀片。目前国内已制造出４０００Ａ／８
０００
Ｖ的６英寸换流阀【５Ｊ。在向家
坝一上海特高压直流示范工程中，采用了这一指标
的６英寸晶闸管。结合电力电子技术发展水平，并考察国内外晶闸管研发制造能力，研制额定通流能力４
５００
Ａ的６英寸晶闸管元件具备条件。因此，选择４
５００
Ａ作为电压等级序列中的另一个额定直
流电流参数。
３．２．３额定电压选择
额定直流电压是在额定直流电流下输送额定直流功率所要求的直流电压的平均值，通常额定电压是基于额定电流的选取和输送功率的要求确定的，同时需要考虑经济性ｊ环境影响等因素。
我国已建成７回＋＿５００ｋＶ直流输电工程，基本形成了＋＿５００ｋＶ直流输电的标准模式，并开始研究和建设西南水电送华东、呼盟火电送华北以及国外送电等多项＋８００ｋＶ直流输电工程睁引。因此将±５００ｋＶ和
＋８００
ｋＶ作为序列中的两个基本电压等级既考虑了
现状，又满足了未来直流技术发展方向。
但是，±５００ｋＶ和＋８００ｋＶ两个电压等级直流组合匹配能够获得的直流输电容量方案有限，无法满足我国输电多样化需求。在规划的直流输电项目中，西北宁东煤电送华北、彬长煤电送华东、溪洛渡水电送华中等近１０个直流输电工程的输电距离在ｌ
０００．１
４００ｋｍ间。如果采用＋＿５００ｋＶ直流系统，
由于其经济输电距离为１０００ｋｉｎ以下，损耗较大、
４
中国电机工程学报
第２８卷
经济性偏差；采用±８００ｋＶ直流，其经济输电距离为１４００ｋｍ以上，且工程投资较高。考虑直流系统与送端电源规模相匹配的原则，需引入一个介于
±５００
即可满足耐压水平要求。３．２．４额定输电功率选择
目前我国已有或正在建设的±５００ｋＶ和±８００为３
±ｌ
ｋＶ
ｋＶ与＋８００ｋＶ之间电压等级和输电容量的直电压等级直流系统的技术比较成熟，输电容量分别
０００
流系统。为了提高制造和设计的通用化水平，通过选用与±５００ｋＶ直流相同的换流阀片，增加串接数目提升直流电压达到提高输电能力的目的。在满足输电能力需求的情况下，避免新阀片的研制。根据多方因素的优化比选，在ｌ０００—１４００ｋｍ输电距离区间内，采用±６６０ｋＶ直流系统最为经济，其额定输电功率达到３９６０ＭＷ。－Ｉ－６６０ｋＶ电压等级直流输电系统可以采用单１２脉动换流阀和单相双绕组换流变压器，具有接线布置简单、可靠性高、投资节省、占地少的特点，大件运输问题也可以解决。因此，±６６０ｋＶ电压等级直流可基本利用现有设备及
ＭＷ和７２００ＭＷ。引入＋６６０ｋＶ－和
０００ｋＶ电压等级后，可以灵活组合，满足我国大
型能源基地输电需求。与仅有＋＿．５００ｋＶ和±８００ｋＶ电压等级相比，针对不同输电距离，不同的直流输电工程可以得到更加准确、合理的容量匹配结果，使得工程在选取电压等级时能够更加有针对性。
这４个直流电压等级采用两种通流能力的晶闸管，获得４种输电容量，分别为３０００、３９６０、７２００和９０００ＭＷ。４种输电容量级差合理，与交流电网的实际需求和适应能力相匹配，基本涵盖了我国未来电网发展的需要。
３．３各电压等级直流导线的选择
架空线路导线截面一般按经济电流密度选择，根据电晕、电磁环境和可听噪声等约束条件进行校核，并考虑节能降耗的因素。对超高压、特高压线路，电晕、电磁环境和可听噪声往往成为选择导线截面的决定因素。
现行标准经济电流密度为０．９—１．１ＡＪｒｎｍｚ，但由于现行标准制定于２０世纪５０年代，如今有色金属及电价等因素都有了很大变化，因此合理的经济电流密度应在０．５７，０．９８Ａ／ｍｍ２范围，在选择导线时，经济电流密度取０．７～ｍ叮２较为合理。根据我国电力系统运行经验，直流输电工程利用小时数为４０００，－６０００。经过计算，额定电流３０００Ａ的直流，导线截面宜选择２７００，－．４２８０ｍｍ２；额定电流４５００Ａ的直流，导线截面宜选择４０５０，－６４３０１１１１１１２。
综合考虑电磁环境、可听噪声和电晕等多方面约束条件，在经济输电距离范围内将线损率控制在
制造能力，发展难度小，生产、设计和建设能够较
快形成标准化。
西藏水电送华东、新疆准东火电送华中等大型直流工程的输电距离超过２７００ｋｍ，送、受电需求大，如果采用＋８００ｋＶ直流系统，线损率达到１０％以上，且输电容量与需求不匹配，客观上要求采
用更高电压等级和输电容量的直流系统来满足工
程需要。由于特高压交流１
０００
ｋＶ的相关技术，
在大截面导线、设备绝缘、大容量变压器、电磁环境影响等方面取得了突破性进展，充分考察现有设备制造能力和研发情况，具备将直流电压等级和输电容量继续提升的条件。采用与＋８００ｋＶ直流相同的换流阀片，通过提升直流电压等级扩充
输电容量，实现与送、受端交流电网容量、电压
等级的合理匹配。因此确定更高电压等级的直流输电系统为±ｌ０００ｋＶ［９１：设定此电压等级直流可以大规模提高直流系统输电能力，实现跨大区超长距离的集中送电，消纳大电源基地电力外送能力，有效缓解送电需求与输电走廊紧张、换流站选址困难间的矛盾。
直流电压等级的确定还需考虑换流阀的耐压水平。换流阀的耐压水平由晶闸管串联元件数决定，提高单个晶闸管耐压水平可以串联较少的晶闸管就能满足直流电压的要求。±５００ｋＶ电压等级、额定电流３
０００
１０％以内，±５００ｋＶ线路应采用４ｘ７２０Ｉ砌２的导线；
±６６０
ｋＶ线路应采用６ｘ６３０ｉ１１．ｍ．２的导线：＋８００
ｋＶ
线路应采用８ｘ６３０ｒｎｍ２的导线．±ｌ０００ｋＶ线路应采用８ｘ８００删一的导线。
３．４各电压等级直流输电系统可靠性分析
直流输电系统可靠性主要是由换流站和线路故障决定，其中换流站的故障通常由设备本身故障和环境因素引起，而直流线路的故障则主要是由于环境因素造成。
各电压等级直流系统由于输电容量不同、接入系统不同，因此发生故障后对系统影响也不同。根据对我国特高压规划电网的安全稳定计算分析，有
Ａ的直流系统，需要５英寸晶闸管
１００多个：而＿＋６６０ｋＶ电压等级、额定电流３０００Ａ的直流系统需要串联此型晶闸管２００多个。对于
＋８００
ｋＶ和±１０００ｋＶ电压等级的直流系统，串联
１００－２００多个６英寸４５００ＡＪ６０００。７０００Ｖ的晶闸管
万方数据
第１０期
刘振亚等：直流输电系统电压等级序列研究
５
以下几个方面结果：
雯１０上５ｍｋＭ上±６６０上Ｖ
对于±５００ｋＶ和＋６６０ｋＶ电压等级直流系统而“７Ｌ７，／盎．【ｖ
／
ｒ．／
ｒ±ｌ
Ｄ００ｋＶ
言，直流系统单极闭锁，系统不需采取稳定措施即蓁：≤：一－＿ｔ’
。ＩＩｙ
ｒ—
４
可保持稳定；直流系统发生双极闭锁，在特高压交ｌ０００
２０００
３０００４０００
流电网建设初期，绝大多数不需采取措施即可保持输电距离／ｋｉｎ
图１不同电压等级直流系统损耗与输电距离关系
稳定；随着特高压交流电网的不断完善，２０２０年以Ｆｉｇ．１
ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＨｎｅ－ｌｏｓｓａｎｄ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
后，±５００ｋＶ和±６６０ｋＶ电压等级直流系统双极闭ｄｉｓｔａｎｃｅｉｎｅａｃｈｖｏｌｔａｇｅｇｒａｄｅＨＶＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
锁，系统不需采取措施即可保持稳定运行。
过ｌ４００ｋｍ后，损耗较高；＋８００ｋＶ特高压直流在对于＋８００ｋＶ和±１
０００
ｋＶ电压等级直流系统而
超过２
５００
ｋｍ后，损耗率超出了正常范围：而
言，由于这些特高压直流大多投产较晚，投产时特±１０００ｋＶ特高压直流损耗在２５００－４５００ｋｍ距离范
高压交流电网已经相对比较完善，届时我国已建成
围内维持在较低水平，适合超长距离送电需要。
坚强的华北一华中一华东交流特高压同步电网，直
４．２投资分析
流系统单极闭锁，系统不需采取措施即可维持稳定表２和表３分别给出４个电压等级直流系统在运行；直流双极闭锁时，送端采取切机措施可使系不同输电距离下线路投资占总投资比重和单位投统恢复稳定运行。
资基本情况。
通过计算分析，各电压等级直流系统能够满足表２各电压等级直流线路投资占总投资的比重
输电规划系统的安全稳定运行要求。
Ｔａｂ．２
Ｌｉｎｅ
ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｅａｃｈ
３．５各电压等级直流输电系统典型配置方案
ｖｏｌｔａｇｅｇｒａｄｅＨＶＤＣ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
％
根据前文论述，为满足未来我国直流输电容量和距离等方面的多样化需求，同时考虑降低输电损耗和工程造价、实现设备制造的序列化，提出了直流电压等级序列推荐方案，即选择＋５００
ｋＶ、
＋－６６０ｋＶ、＋８００
ｋＶ和±ｌ
０００
ｋＶ作为直流电压等级
标准，形成了比较合理和经济的直流电压等级序列，其典型配置方案如表ｌ所示。
表１各电压等级直流输电系统典型配置方案
Ｔａｂ．１
Ｔｙｐｉｃａｌ
ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆＨＶＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
翌！！堡竺垡竺些翌！垒壁壁塑竺
额定电压，ｋｖ
额定电￥ｔ／Ａ
额定容量／ＭＷ导线截面／ｒｍ２
表３各电压等级直流对应投资
Ｔａｂ．３Ｐｅｒｕｎｉｔｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｏｆｅａｃｈｖｏｌｔａｇｅ
坚苎堂坚！旦篁！翌竺里塾坚竺望翌！堡璺歪竺翌
电压等级，
输电距离／ｋｌｎ
在直流工程建设中，±５００ｋＶ和－＋６６０ｋＶ直流采用通流能力３
０００
Ａ的５英寸换流阀，每极由一组
１２脉动换流阀组构成；＋＿８００ｋＶ和±１０００ｋＶ采用通流能力４
５００
Ａ的６英寸换流阀，直流换流阀组接
线方式将由两个１２脉动换流阀组串联组成【ｌｌ。
ｋＶｌ８００２２００２５００
３
０００３５００４０００４５００４经济输电距离分析及适用条件
士ｌｏｏＯ３２００
３
３３５
３４７２４０３０
４
３８８
４７５５
５１２９
±８００
２９５２３０９３３２３６
３
８２８４２１５４６１７
５０３５４．１线损率计算分析
ｉ６６０
２９６０３１２０３２８２
３９５５４３９８４８５８５３３８
图１给出了按照各电压等级直流基本配置计算±５００
２７４７
２９０４
３０６６
３
７６１
４２３８
４７５４
５
３１４
得出的线损率与输电距离之间的关系曲线。其中，注：计算依据可研投资数据。
考虑两端换流站损耗率为１．５％。
从表２中可知，各电压等级直流系统线路投资从图中可以看出：±５００ｋＶ直流损耗在ｌ０００ｋｍ占总投资的比重随电压等级升高而降低，随输电距以内维持在合理水平；±６６０ｋＶ直流在输电距离超
离增长而提高。
万
方数据
６
中国电机工程学报第２８卷
通过计算不同输电距离条件下各电压等级直流系统的投资，将其折算为单位容量投资。
从表３中可知，各电压等级直流系统单位投资随电压等级升高而增加，随输电距离增长而增加。４．３经济运行分析
在投资分析基础上，考虑运行费用、线损费用，计算比较各电压等级直流系统的年费用，确定各自对应的经济输电距离。其中，投资按２５年折算年值（根据发改委电价改革试点测算方案取值），折现率取９％（按照建设部《建设项目经济评价方法与参数（第三版）》取值）；运行维护费用按总投资的１．８％计（按照电力规划设计指标取值）；线损费用估算时，最大负荷利用小时数为５５００，上网电价按０．２３元瓜Ｗ．ｈ计算。
根据图２所示单位功率年费用对比曲线，各电压等级直流之间存在一个经济输电距离，曲线交点即为临界距离。从而确定出各电压等级直流系统经济输电距离，如表４所示。
３３２
ｒ。ｆ１—ｒ１：：ｊ：：孑；孳”●。：影ｊ一亨一１１苒＃；二蓦荔蓼镧
缸廿姗督掣褂２加∞∞∞
０群；｜ｌ｛ｌ罩鼍Ｈ
８００
９００
ｌ０００
ｌ１００
ｌ２００
１
３００
１４００
输电距离，ｈｎ
（ａ）士５００ｋＶ和：Ｌ－６６０ｋＶ比较
篓
．－ｆ．８００ｋＶ
—一一＿一一
Ｌ一—一■，一
：ｊ荔哼瓦
’ｌ
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６０ｋ、
斟旺
ｌ
８００
１
０００１２００ｌ４００
ｌ
６００ｌ８００
输电距离／ｋ．ｍ
（ｂ）±－６６０ｋＶ和＋８００ｋＶ比较
嚣
输电距离／ｋｍ
（ｃ）＋８００ｋＶ和±ｌ
０００ｋＶ比较
图２各电压等级直流年费用对比曲线
Ｆｉｇ．２
Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ
ｃｕｒｖｅ
ｏｆａｎｎｕａｌｅｘｐｅｎｓｅ
ａｍｏｎｇｅａｃｈｖｏｌｔａｇｅｇｒａｄｅＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏＤｓｙｓｔｅｍ表４各电压等级直流系统经济输电距离
Ｔａｂ．４
Ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｅａｃｈｖｏｌｔａｇｅ
ｇｒａｄｅＤＣ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
万
方数据表４给出了各电压等级对应的经济输电距离，但是在具体工程方案选择中，除应遵循经济性原则、考虑经济输电距离的因素外，还须综合考虑输电损耗、送端电源容量匹配、受端电能需求及电网安全稳定性等问题，确定合理的方案。４．４经济敏感性分析
在经济性分析基础上，为了更有力地说明各电压等级直流适用性，将进行单位造价和上网电价敏感性分析。由于篇幅限制，本文只给出计算分析结果。
首先，当各电压等级单位造价上浮１０％时，则±５００ｋＶ临界经济输电距离为１１００ｋｍ，±６６０ｋＶ经济输电距离为１
１００～１
４００ｋｍ，＋８００ｋＶ的经济输电
距离为ｌ４００．－２５５０ｋｍ，±１０００ｋＶ经济输电距离为
２
５５０ｋｍ以上。结果说明单位造价对不同电压等级
的经济输电距离有影响，造价越高，越不利于高电压等级输电技术的推广应用。
其次，当上网电价调整为０．２６元，ｋＷ．ｈ，则±５００ｋＶ经济输电距离为８５０ｋｍ以内，＋６６０ｋＶ经济输电距离为８５０—１３７０ｋｍ，＋８００
ｋＶ经济输电距
离为１
３７０￣２２３５ｋｍ，±１
０００ｋＶ经济输电距离为
２２３５ｋｍ以上。结果说明电价高低对不同电压等级直流系统的经济输电距离有影响，高电压等级直流系统对电价的适应性更好。
５关键技术问题
５．１
系统安全稳定性深化研究
±５００
ｋＶ和±６６０ｋＶ直流系统输送功率相对较
小，目前我国主要受电地区网架结构坚强，具有消纳此电压等级直流系统输送功率的能力。随着特高
压电网的建设，网架结构将进一步强化，对系统安全稳定性的影响较小。
由于＋８００ｋＶ和±１０００ｋＶ特高压直流输送容量大，与一般直流系统相比，受端系统从单回直流馈入功率占负荷需求比例显著增大，短路比（ｓｈｏｒｔ－
ｃｉｒｃｕｉｔｒａｔｉｏ，ＳＣＲ）和有效短路比（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ
ｓｈｏｒｔ．
ｃｉｒｃｍｔ
ｒａｔｉｏ，ＥＳＣＲ）将明显下降。由于ＳＣＲ／ＥＳＣＲ
与直流输电功率、系统安全稳定性密切相关，因此对送、受端系统安全稳定性产生较大影响【ｌｏ】。直流系统故障会引起潮流大规模转移，客观上要求交流电网具有更高的承受能力：同时受端系统较大的功率缺额是否能够得到有效补充，对系统运行条件提
出了更高的要求【１１。１４１。因此，直流输电功率与受端
系统强弱匹配关系将直接影响整个系统的安全稳
第１０期刘振亚等：
直流输电系统电压等级序列研究
７
定，交直流系统相互作用机理和多直流馈入问题仍是特高压直流面临的重要课题。特别是±１０００ｋＶ特高压直流接入系统问题和交直流系统稳定机理１１习，具体包括：±１０００ｋＶ特高压直流对系统电压稳定性影响、±１
０００
电压为５００ｋＶ。在＋５００ｋＶ方案下，输电容量为
３０００
ＭＷ，采用４ｘ７２０１１１１１１２导线，估算投资约６５．３８
亿元。在＋６６０ｋＶ方案下，输电容量为３９６０ＭＷ，采用６×６３０１１１１１＇１２导线，估算投资约９１．０２亿元。通过计算对比，±６６０ｋＶ方案ＥＬ＋．５００ｋｖ方案单位造价上升４．５％，但输电能力提高３３．３％，线损率下降２３％，年费用和到网电价均降低。此外，根据系统安全稳定计算，２种电压等级直流系统在多种故障情况下均能满足《电力系统安全稳定导则》要求。总
ｋＶ特高压直流对系统频率稳定性影
响、特高压交直流系统之间的相互影响；受端系统多直流密集馈入条件下，避免受端电网大面积停电事故的多直流馈入电网安全稳定控制技术及故障协调恢复策略等相关问题。此外，还需对大型煤电基地通过特高压直流系统远距离送电可能引发的次同步振荡问题展开研究。换流阀串联水平及可靠性对系统安全稳定性的影响也是值得考虑的问题。５．２设备制造相关问题
我国已取得丰富的±５００ｋＶ电压等级直流系统生产和运行经验，利用现有技术基础，可以自主研发提供＋６６０ｋＶ级直流系统所需的成套设备，掌握此电压等级关键技术。此外，目前我国已在建设电压等级为＋８００ｋＶ的直流工程，对此电压等级直流的研究己取得了突破性进展，短期内能够实现关键设备的国产化ｕ６１。
体考虑得出宁东一山东直流输电工程采用＿＋６６０ｋＶ
方案更经济，且满足系统电力送电需求。结果证明设置＋６６０ｋＶ电压等级直流系统的合理性。
根据类似分析方法，＿＋６６０ｋＶ电压等级直流系统还适用于宁东送华东、俄罗斯送东北、蒙古送东北以及四川送湖南等直流输电工程。＋８００ｋＶ直流系统适合用于西南水电送华中和华东输电工程，送电距离均在１
４００—２５００
ｋｍ范围；且此电压等级直
流系统的输电功率与送端电源开发规模匹配，系统安全稳定性满足要求。此外，准东火电送华中３回直流送电距离分别为２６００、３０００、２８００ｋｍ，送端电源开发规模大，采用±１０００ｋＶ电压等级直流系统较其它电压等级直流具有明显的经济优势。
设和运行的经验，需对配套的关键设备展开研究。
对于±ｌ０００ｋＶ电压等级直流系统，我国尚无建
由于±１０００ｋＶ特高压直流系统大幅提高了电压，直流输电系统主要设备（如换流变压器、直流套管、平波电抗器、开关设备、电抗器、避雷器以及支撑绝缘子等）的制造难度也相应提高，其过电压、设备绝缘及其相互配合等问题均需得到合理的解决，具体包括：５：１０００ｋＶ直流输电系统各种运行方式和故障条件下的工频和暂态过电压、谐振过电压：换流站避雷器配置方案，过电压限制措施；直流工程线路的防雷及接地措施；在考虑直流工程特殊地理条件下，特别是高海拔条件下绝缘配合的基本原则和方法，各避雷器、各设备的配合关系，主要设备绝缘水平【１７Ｊ。此外还需考虑电磁环境和大型设备运输等方面的相关问题。在技术攻关和研制过程中，可以充分利用国家电网仿真中心和特高压直流试验基地进行相关试验研究，开展关键技术和设备研发工作。
７结论
本文根据我国直流输电技术发展特点，提出确定直流电压等级序列的思想。通过对直流输电系统进行分类，推行设备选型、工程建设和运行维护标准化，提高我国电力行业设备制造规模和水平，降低研发和生产成本，改善电网运行的安全可靠性。
综合分析论述多方影响因素，推荐未来我国直流输电工程应按±５００
±８００ｋ、ｒ，４５００
ｋｖ，３０００Ａ，±６６０ｋＶ／３０００Ａ，０００ｋ、，，４５００Ａ
Ａ和±ｌ４个直流电压
等级序列进行选择。这４个电压等级序列直流系统的输电容量和经济输电距离基本涵盖了我国电力系统中长期规划对直流输电的需求。
在具体工程方案选择中，除应遵循经济性原则外，还须综合考虑输电损耗、送端电源容量匹配、受端电网安全性等因素，合理选择输电方案适应电网发展需要。
直流输电电压等级序列的建设，可以增强我国电力工业自主创新能力，走跨越式发展的道路，全面提升国内输变电设备制造水平，使国内直流设备制造技术更加成熟，实现我国直流技术升级，显著提高国际竞争能力。
６案例分析
在具体工程实施时，需根据输电需求和送电距离，从经济、技术和系统安全稳定等多方面对直流工程的电压等级和输送容量进行优化调整。
以宁东一山东直流工程为例，输电距离为
１
３５０ｋｍ，宁东交流侧电压为３３０ｋＶ，山东交流侧
万方数据
８
中国电机工程学报
第２８卷
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张文亮（１９５４－＿），男，博士生导师，教授级高级工程师，中国电力
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ｏｆ
ＵＨＶＤＣ科学研究院院长，主要从事高电压技术和电磁兼容方面的研究，
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
Ｏｉｌ
ｐｏｗｅｒ
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ｓｔａｂｉｌｉｔｙ叨．Ｐｏｗｅｒ
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ｗｌｚｈａｎｇ＠ｅｐｒｉ．ａｃ．Ｃｉｌ；
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张运洲（１９６２＿－），男，教授级高级工程师，国网北京经济技术研究【ｌ２】吴宝英．陈允鹏，陈旭，等．＋８００ｋＶ云广直流输电工程对南方电
院院长，长期从事电力规划与管理工作。
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（责任编辑陈树勇）
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万
方数据
第２８卷第１０期中国电机工程学报
Ｖ０１．２８Ｎｏ．１０
Ａｐｒ．５，２００８
２００８年４月５日
ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ
＠２００８Ｃｈｉｎ．Ｓｏｃ．ｆｏｒＥｌｅｃ．Ｅｎｇ
文章编号：０２５８．８０１３（２００８）１０－０００１－０８
中图分类号：ＴＭ２１６文献标识码：Ａ学科分类号：４７０．４０
直流输电系统电压等级序列研究
刘振亚１，舒印彪１，张文亮２，张运洲３
（１．国家电网公司，北京市西城区１０００３１；２．中国电力科学研究院，北京市海淀区１００１９２；
３．国网北京经济技术研究院，北京市宣武区１００７６１）
Ｓｔｕｄｙ
ｏｎ
ＶｏｌｔａｇｅＣｌａｓｓＳｅｒｉｅｓｆｏｒＨＶＤＣＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍ
ＬＩＬＴＺｈｅｎ—ｙａｌ，ＳＨＵＹ＇ｍ—ｂｉａ０１，ＺＨＡＮＧＷｅｎ—ｌｉａｎ９２，ＺＨＡＮＧ
Ｙｕｎ．ｚｈｏｕ３
（１．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ，ＸｉｃｈｅｎｇＤｉｓｔｒｉｃｔ，Ｂｅｉｊｉｎ９１０００３１，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈａｉｄｉａｎ
Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９２，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｔａｔｅＰｏｗｅｒＥｃｏｎｏｍｉｃ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ
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ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅ
ｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎＨＶＤＣ
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ｍｅｄｉｕｍ—
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ｃｌａｓｓ
ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ
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ｎｅ．Ａ汜ｓｓｉｔｙａｎｄ
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ｔｏ
ｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅ
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ｒａｎｇｅ
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ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，
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ＨＶＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
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ａｒｅ
ｄｉＳＣＵＳＳｅｄ．
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ｖｏｌｔａｇｅ
和距离方面存在多种需求，如仍采用根据单一工程摘要：根据直流输电技术发展及其在我国电力系统中长期发确定直流系统参数配置和设备性能要求的发展思展规划中的应用前景，提出为直流输电系统划分电压等级标路，必然给我国电力工业造成研发和工程建设投资
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依据，在此基础上确定电压等级序列组成，比较各电压等级用化，有必要对直流输电系统进行分类，形成直流的经济性，得出各自的适用范围。最后，针对具体案例分析输电系统序列，推行系统设计、设备选型、工程建
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电进一步发展需解决的问题进行了论述。我国电网建设发展需型㈥。
关键词：直流输电系统；电压等级序列；特高压
１
建立直流输电电压等级序列的必要性
０引言
１．１输电需求分析
自１９５４年瑞典哥特兰岛直流输电工程投运以我国幅员辽阔，能源分布不均，水力资源２／３
来，世界各国共建成投运上百个直流系统，直流电
分布在西南、西北地区，煤矿资源２１３集中在晋、压、电流和输电容量遍布各种等级。直流输电技术蒙等地，而我国的电力消费主要集中在中部、东部
虽已大规模应用于电力系统，但世界范围内尚未形和南部地区，电力生产与消费呈逆向分布。这就决
成直流系统的标准化序列，设备生产、选型完全根定了我国需要建设一批大容量、长距离的输电线
据单个工程需要而定，无法形成设计和制造的通用路，将西、北部地区的电力送往负荷中心。
化、规模化，增加了工程造价，降低了设备的可维
与此同时，我国电力需求和装机增长十分迅猛。
万
方数据
２
中国电机工程学报
第２８卷
２０１０年全国最大负荷将达到７１３ＧＷ，装机容量
９５０ＧＷ：２０２０年全国最大负荷预计达到１２１１
ＧＷ，
装机容量１
４７０
ＧＷ。我国后续能源的开发多集中在
西南、西北和晋陕蒙地区，并逐步西移和北移，而东部沿海地区和中南地区国民经济持续快速发展，能源产地与能源消费地区之间的距离将越来越大。１．２直流输电市场空间
根据我国水能资源的分布特点，为了合理利用水能资源，规划有１３个大型水电基地，主要位于
西南、西藏以及黄河中上游等地区，发电装机总容
量达２１５ＧＷ。在煤电开发方面，目前我国已基本
具备开发条件的大型煤电基地主要有呼盟煤电基地、锡盟及蒙西煤电基地、晋东南煤电基地、陕北煤电基地、彬长煤电基地、宁东煤电基地、哈密煤电基地、准东煤电基地、淮南煤电基地等，在考虑本地用电后，远景外送规模可达２００ＧＷ以上。除
此之外，我国周边国家，如俄罗斯、蒙古、哈萨克斯坦等拥有丰富的煤炭资源，从我国能源战略的高
度出发，在开发我国自身资源的基础上，与这些周边国家开展能源合作，可以为我国社会、经济的可持续发展提供保障。
由于我国能源基地与负荷中心之间距离较长，
大型水电、煤电基地和周边国家的电力输送需要强大的电网作为支撑。正在建设和规划中的特高压交流电网基本覆盖了距离负荷中心相对较近的能源
基地，对于距离负荷中心较远的西南水电、新疆火
电和跨国送电等工程，交流特高压电网并不是保证
其送出的合理方式。国内外大量的研究成果表明：
当输电距离较长、输送容量较大时，从经济和环境
等角度考虑，直流送电是优选的输电方案。
未来我国电网建设将依据交、直流输电相辅相
成、共同发展的原则，到２０２０年我国将建成“强交强直”的特高压混合电网和坚强的送、受端电网。
经过多方面研究比选，直流工程总计达３８项。因
此，高压直流输电在我国有着广阔的市场空间，而
大量直流输电系统的投入使用，将有助于提高我国
电网建设运行的经济效益。１．３形成电压序列的必要性
直流输电至今没有像交流输电系统那样形成电压等级的序列，直流项目设计、建设都是针对各
工程进行单独的参数选择，这种思路对于建设少量的直流输电工程有其合理性，可以通过达到局部最
优实现直流工程设计和运行的优化，但对于我国所面临的大规模直流输电规划，电压等级的随意性将
万
方数据造成输电设备和发电资源的巨大浪费，同时也不利
于输电设备的标准化设计生产，无法实现设备制造
的规模化效益。过去通过达到局部最优的直流工程
建设思路并不能使我国交直流特高压混合大电网
发挥出全局最优的效能。
因此，随着直流输电技术的发展、成熟以及工
程数量的增多，高压直流输电有必要形成具有一定输电电压和输电容量级差、合理可行的电压等级序列，以利于达到增加输电容量、减少工程数目、简化设备制造、节省输电走廊和建设经费的目的；同
时，极大地促进我国掌握直流输电技术，实现设备研发、设计和制造能力的飞跃。
提高直流系统输电能力可以依靠研制高性能、
大通流能力的晶闸管来实现，但晶闸管的开发涉及众多基础学科，研制周期长、投入大，且存在不确
定性因素。因此，在直流输电工程应用中，仅依靠提高电流扩充输电功率不能满足我国电力系统快通过增加晶闸管串联数量、提高直流系统电压等级、改进设备的绝缘水平来增大直流系统的输电容
量。在单位千瓦设备造价相差不大的情况下，对于相同输送容量的直流工程，提高电压比提高电流的综合效果好，既有利于降低能耗，又可以避免研制更大通流能力换流阀、缩短换流阀片的研制周期。
我国规划的直流输电系统大多应用在远距离０００ｋｍ，最远达３０００ｋｍ以上，直流线路建设和运行费用占整个工程投资的
比例达到３０％巧０％，如何降低线路损耗对直流系统的运行至关重要。根据我国电力工业发展特点
的高性能换流阀，通过提高电压等级获得输电容量的大幅提升，实现各电压等级直流系统与输电
技术应用需要。
直流电压等级序列的建立遵循以下３个基本原则：
（１）技术前瞻性原则。立足于当前技术状况，求。在直流输电电压等级序列的建立中，以现有输
变电技术、电网发展以及国内资源环境等状况为基础，在满足当前需求的前提下研究其发展规律和趋
速发展的要求。为了达到增加输电容量的目的，可
送电工程，输电距离超过１和建设进度，综合考察国内外设备制造水平，在
现有和储备技术基础上，采用已成熟或接近成熟
距离、输送容量的合理匹配，满足我国直流输电２直流电压等级序列建立的依据
着眼未来科技发展，提出具有预见性的相关技术要
第１０期刘振亚等：
直流输电系统电压等级序列研究
３
势，结合我国直流输电的发展前景，充分利用国内外先进理念，并为今后技术规则的发展留有空间和接口。
（２）整体优化原则。立足电网建设整体，统筹直流输电系统全局，加强系统化配置、规模化建设，使得我国电网运行的整体经济性提高。遵循整体化原则，才能适应电网可靠性、稳定性、经济性多方面需求，彻底扭转以往直流工程建设中局部优化的局面。
（３）普遍适用原则。直流输电电压等级序列的研究成果要在我国各地区电网、各直流项目之间保持一定的一致性和均等性，能够代表各直流输电需求的平均水平。
根据基本原则，直流电压等级序列的形成主要考虑的因素有：我国已形成的生产制造规模及运行经验；设备研发、制造能力及运输条件；电源开发规模及系统送、受电需求；直流输电距离；直流系统对自然环境及电力系统安全稳定运行的影响；工程投资及输电经济性。从而达到优化直流电压等级的目的，以适应我国不同输电距离和容量的要求。
３直流输电系统电压等级序列
３．１
各电压等级直流序列配置原则
各电压等级直流序列配置方案的确定主要依
据基本原则，保证技术经济合理、电网安全可靠，确保设备供应和贯彻节能降耗。形成直流系统电压序列标准，推行工程设计、设备选型、工程建设和运行维护的标准化。
３．２各电压等级直流系统额定参数的选取３．２．１额定参数
直流系统额定参数包括额定直流功率、额定直流电流和额定直流电压，它们存在一个确定的约束关系，但这些参数的选取分别受其它因素的制约。３．２．２额定电流选择
额定直流电流是直流输电系统正常运行电流的平均值，直流系统应能长期连续运行于此电流水平。额定直流电流对选择设备类型、参数以及换流站冷却系统的设计具有重要意义。
换流阀是直流输电系统的关键设备，其通流能力是决定额定直流电流大小的关键因素，因此在直流电流的选择上，需要考虑国内外晶闸管技术现状和未来发展趋势。在直流输电工程设计中，为了降低损耗、节约成本、提高整体可靠性，需要串联的晶闸管元件尽量少、通流能力尽量大、阀元件的耐
万
方数据压水平尽量高。晶闸管的设计主要考虑其电压特性、电流特性、动态特性以及可靠性等方面。通过选择合适的硅单晶及杂质分布，并结合台面双负角造型，来实现晶闸管预期的耐压设计；通过选择合适的单晶片厚和杂质分布，并调整芯片体内少子寿命的大小，来实现晶闸管预期的电流容量。对于晶闸管而言，电压特性和电流容量是相互矛盾的，因此必须在单晶硅电阻率、片厚、杂质分布及芯片内少子寿命之间进行优化，使晶闸管的通流能力和电
压特性满足特高压直流对换流阀的技术要求。换流
阀设计是综合考虑技术和经济的复杂问题，优选晶闸管元件参数是换流阀设计的一个重要目标。
考虑我国５英寸晶闸管按照３
０００
Ａ标准引进
成套技术，完全实现国产化，积累了丰富的设备制造和运行经验，因此，选择额定直流电流３０００Ａ
作为电压等级序列中的一个参数具有合理性。
同时，为了大幅提高输电容量、降低功耗、节约输电走廊，＋８００ｋＶ或更高电压等级的特高压直流输电技术将采用大通流能力的阀片。目前国内已制造出４０００Ａ／８
０００
Ｖ的６英寸换流阀【５Ｊ。在向家
坝一上海特高压直流示范工程中，采用了这一指标
的６英寸晶闸管。结合电力电子技术发展水平，并考察国内外晶闸管研发制造能力，研制额定通流能力４
５００
Ａ的６英寸晶闸管元件具备条件。因此，选择４
５００
Ａ作为电压等级序列中的另一个额定直
流电流参数。
３．２．３额定电压选择
额定直流电压是在额定直流电流下输送额定直流功率所要求的直流电压的平均值，通常额定电压是基于额定电流的选取和输送功率的要求确定的，同时需要考虑经济性ｊ环境影响等因素。
我国已建成７回＋＿５００ｋＶ直流输电工程，基本形成了＋＿５００ｋＶ直流输电的标准模式，并开始研究和建设西南水电送华东、呼盟火电送华北以及国外送电等多项＋８００ｋＶ直流输电工程睁引。因此将±５００ｋＶ和
＋８００
ｋＶ作为序列中的两个基本电压等级既考虑了
现状，又满足了未来直流技术发展方向。
但是，±５００ｋＶ和＋８００ｋＶ两个电压等级直流组合匹配能够获得的直流输电容量方案有限，无法满足我国输电多样化需求。在规划的直流输电项目中，西北宁东煤电送华北、彬长煤电送华东、溪洛渡水电送华中等近１０个直流输电工程的输电距离在ｌ
０００．１
４００ｋｍ间。如果采用＋＿５００ｋＶ直流系统，
由于其经济输电距离为１０００ｋｉｎ以下，损耗较大、
４
中国电机工程学报
第２８卷
经济性偏差；采用±８００ｋＶ直流，其经济输电距离为１４００ｋｍ以上，且工程投资较高。考虑直流系统与送端电源规模相匹配的原则，需引入一个介于
±５００
即可满足耐压水平要求。３．２．４额定输电功率选择
目前我国已有或正在建设的±５００ｋＶ和±８００为３
±ｌ
ｋＶ
ｋＶ与＋８００ｋＶ之间电压等级和输电容量的直电压等级直流系统的技术比较成熟，输电容量分别
０００
流系统。为了提高制造和设计的通用化水平，通过选用与±５００ｋＶ直流相同的换流阀片，增加串接数目提升直流电压达到提高输电能力的目的。在满足输电能力需求的情况下，避免新阀片的研制。根据多方因素的优化比选，在ｌ０００—１４００ｋｍ输电距离区间内，采用±６６０ｋＶ直流系统最为经济，其额定输电功率达到３９６０ＭＷ。－Ｉ－６６０ｋＶ电压等级直流输电系统可以采用单１２脉动换流阀和单相双绕组换流变压器，具有接线布置简单、可靠性高、投资节省、占地少的特点，大件运输问题也可以解决。因此，±６６０ｋＶ电压等级直流可基本利用现有设备及
ＭＷ和７２００ＭＷ。引入＋６６０ｋＶ－和
０００ｋＶ电压等级后，可以灵活组合，满足我国大
型能源基地输电需求。与仅有＋＿．５００ｋＶ和±８００ｋＶ电压等级相比，针对不同输电距离，不同的直流输电工程可以得到更加准确、合理的容量匹配结果，使得工程在选取电压等级时能够更加有针对性。
这４个直流电压等级采用两种通流能力的晶闸管，获得４种输电容量，分别为３０００、３９６０、７２００和９０００ＭＷ。４种输电容量级差合理，与交流电网的实际需求和适应能力相匹配，基本涵盖了我国未来电网发展的需要。
３．３各电压等级直流导线的选择
架空线路导线截面一般按经济电流密度选择，根据电晕、电磁环境和可听噪声等约束条件进行校核，并考虑节能降耗的因素。对超高压、特高压线路，电晕、电磁环境和可听噪声往往成为选择导线截面的决定因素。
现行标准经济电流密度为０．９—１．１ＡＪｒｎｍｚ，但由于现行标准制定于２０世纪５０年代，如今有色金属及电价等因素都有了很大变化，因此合理的经济电流密度应在０．５７，０．９８Ａ／ｍｍ２范围，在选择导线时，经济电流密度取０．７～ｍ叮２较为合理。根据我国电力系统运行经验，直流输电工程利用小时数为４０００，－６０００。经过计算，额定电流３０００Ａ的直流，导线截面宜选择２７００，－．４２８０ｍｍ２；额定电流４５００Ａ的直流，导线截面宜选择４０５０，－６４３０１１１１１１２。
综合考虑电磁环境、可听噪声和电晕等多方面约束条件，在经济输电距离范围内将线损率控制在
制造能力，发展难度小，生产、设计和建设能够较
快形成标准化。
西藏水电送华东、新疆准东火电送华中等大型直流工程的输电距离超过２７００ｋｍ，送、受电需求大，如果采用＋８００ｋＶ直流系统，线损率达到１０％以上，且输电容量与需求不匹配，客观上要求采
用更高电压等级和输电容量的直流系统来满足工
程需要。由于特高压交流１
０００
ｋＶ的相关技术，
在大截面导线、设备绝缘、大容量变压器、电磁环境影响等方面取得了突破性进展，充分考察现有设备制造能力和研发情况，具备将直流电压等级和输电容量继续提升的条件。采用与＋８００ｋＶ直流相同的换流阀片，通过提升直流电压等级扩充
输电容量，实现与送、受端交流电网容量、电压
等级的合理匹配。因此确定更高电压等级的直流输电系统为±ｌ０００ｋＶ［９１：设定此电压等级直流可以大规模提高直流系统输电能力，实现跨大区超长距离的集中送电，消纳大电源基地电力外送能力，有效缓解送电需求与输电走廊紧张、换流站选址困难间的矛盾。
直流电压等级的确定还需考虑换流阀的耐压水平。换流阀的耐压水平由晶闸管串联元件数决定，提高单个晶闸管耐压水平可以串联较少的晶闸管就能满足直流电压的要求。±５００ｋＶ电压等级、额定电流３
０００
１０％以内，±５００ｋＶ线路应采用４ｘ７２０Ｉ砌２的导线；
±６６０
ｋＶ线路应采用６ｘ６３０ｉ１１．ｍ．２的导线：＋８００
ｋＶ
线路应采用８ｘ６３０ｒｎｍ２的导线．±ｌ０００ｋＶ线路应采用８ｘ８００删一的导线。
３．４各电压等级直流输电系统可靠性分析
直流输电系统可靠性主要是由换流站和线路故障决定，其中换流站的故障通常由设备本身故障和环境因素引起，而直流线路的故障则主要是由于环境因素造成。
各电压等级直流系统由于输电容量不同、接入系统不同，因此发生故障后对系统影响也不同。根据对我国特高压规划电网的安全稳定计算分析，有
Ａ的直流系统，需要５英寸晶闸管
１００多个：而＿＋６６０ｋＶ电压等级、额定电流３０００Ａ的直流系统需要串联此型晶闸管２００多个。对于
＋８００
ｋＶ和±１０００ｋＶ电压等级的直流系统，串联
１００－２００多个６英寸４５００ＡＪ６０００。７０００Ｖ的晶闸管
万方数据
第１０期
刘振亚等：直流输电系统电压等级序列研究
５
以下几个方面结果：
雯１０上５ｍｋＭ上±６６０上Ｖ
对于±５００ｋＶ和＋６６０ｋＶ电压等级直流系统而“７Ｌ７，／盎．【ｖ
／
ｒ．／
ｒ±ｌ
Ｄ００ｋＶ
言，直流系统单极闭锁，系统不需采取稳定措施即蓁：≤：一－＿ｔ’
。ＩＩｙ
ｒ—
４
可保持稳定；直流系统发生双极闭锁，在特高压交ｌ０００
２０００
３０００４０００
流电网建设初期，绝大多数不需采取措施即可保持输电距离／ｋｉｎ
图１不同电压等级直流系统损耗与输电距离关系
稳定；随着特高压交流电网的不断完善，２０２０年以Ｆｉｇ．１
ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＨｎｅ－ｌｏｓｓａｎｄ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
后，±５００ｋＶ和±６６０ｋＶ电压等级直流系统双极闭ｄｉｓｔａｎｃｅｉｎｅａｃｈｖｏｌｔａｇｅｇｒａｄｅＨＶＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
锁，系统不需采取措施即可保持稳定运行。
过ｌ４００ｋｍ后，损耗较高；＋８００ｋＶ特高压直流在对于＋８００ｋＶ和±１
０００
ｋＶ电压等级直流系统而
超过２
５００
ｋｍ后，损耗率超出了正常范围：而
言，由于这些特高压直流大多投产较晚，投产时特±１０００ｋＶ特高压直流损耗在２５００－４５００ｋｍ距离范
高压交流电网已经相对比较完善，届时我国已建成
围内维持在较低水平，适合超长距离送电需要。
坚强的华北一华中一华东交流特高压同步电网，直
４．２投资分析
流系统单极闭锁，系统不需采取措施即可维持稳定表２和表３分别给出４个电压等级直流系统在运行；直流双极闭锁时，送端采取切机措施可使系不同输电距离下线路投资占总投资比重和单位投统恢复稳定运行。
资基本情况。
通过计算分析，各电压等级直流系统能够满足表２各电压等级直流线路投资占总投资的比重
输电规划系统的安全稳定运行要求。
Ｔａｂ．２
Ｌｉｎｅ
ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｅａｃｈ
３．５各电压等级直流输电系统典型配置方案
ｖｏｌｔａｇｅｇｒａｄｅＨＶＤＣ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
％
根据前文论述，为满足未来我国直流输电容量和距离等方面的多样化需求，同时考虑降低输电损耗和工程造价、实现设备制造的序列化，提出了直流电压等级序列推荐方案，即选择＋５００
ｋＶ、
＋－６６０ｋＶ、＋８００
ｋＶ和±ｌ
０００
ｋＶ作为直流电压等级
标准，形成了比较合理和经济的直流电压等级序列，其典型配置方案如表ｌ所示。
表１各电压等级直流输电系统典型配置方案
Ｔａｂ．１
Ｔｙｐｉｃａｌ
ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆＨＶＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
翌！！堡竺垡竺些翌！垒壁壁塑竺
额定电压，ｋｖ
额定电￥ｔ／Ａ
额定容量／ＭＷ导线截面／ｒｍ２
表３各电压等级直流对应投资
Ｔａｂ．３Ｐｅｒｕｎｉｔｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｏｆｅａｃｈｖｏｌｔａｇｅ
坚苎堂坚！旦篁！翌竺里塾坚竺望翌！堡璺歪竺翌
电压等级，
输电距离／ｋｌｎ
在直流工程建设中，±５００ｋＶ和－＋６６０ｋＶ直流采用通流能力３
０００
Ａ的５英寸换流阀，每极由一组
１２脉动换流阀组构成；＋＿８００ｋＶ和±１０００ｋＶ采用通流能力４
５００
Ａ的６英寸换流阀，直流换流阀组接
线方式将由两个１２脉动换流阀组串联组成【ｌｌ。
ｋＶｌ８００２２００２５００
３
０００３５００４０００４５００４经济输电距离分析及适用条件
士ｌｏｏＯ３２００
３
３３５
３４７２４０３０
４
３８８
４７５５
５１２９
±８００
２９５２３０９３３２３６
３
８２８４２１５４６１７
５０３５４．１线损率计算分析
ｉ６６０
２９６０３１２０３２８２
３９５５４３９８４８５８５３３８
图１给出了按照各电压等级直流基本配置计算±５００
２７４７
２９０４
３０６６
３
７６１
４２３８
４７５４
５
３１４
得出的线损率与输电距离之间的关系曲线。其中，注：计算依据可研投资数据。
考虑两端换流站损耗率为１．５％。
从表２中可知，各电压等级直流系统线路投资从图中可以看出：±５００ｋＶ直流损耗在ｌ０００ｋｍ占总投资的比重随电压等级升高而降低，随输电距以内维持在合理水平；±６６０ｋＶ直流在输电距离超
离增长而提高。
万
方数据
６
中国电机工程学报第２８卷
通过计算不同输电距离条件下各电压等级直流系统的投资，将其折算为单位容量投资。
从表３中可知，各电压等级直流系统单位投资随电压等级升高而增加，随输电距离增长而增加。４．３经济运行分析
在投资分析基础上，考虑运行费用、线损费用，计算比较各电压等级直流系统的年费用，确定各自对应的经济输电距离。其中，投资按２５年折算年值（根据发改委电价改革试点测算方案取值），折现率取９％（按照建设部《建设项目经济评价方法与参数（第三版）》取值）；运行维护费用按总投资的１．８％计（按照电力规划设计指标取值）；线损费用估算时，最大负荷利用小时数为５５００，上网电价按０．２３元瓜Ｗ．ｈ计算。
根据图２所示单位功率年费用对比曲线，各电压等级直流之间存在一个经济输电距离，曲线交点即为临界距离。从而确定出各电压等级直流系统经济输电距离，如表４所示。
３３２
ｒ。ｆ１—ｒ１：：ｊ：：孑；孳”●。：影ｊ一亨一１１苒＃；二蓦荔蓼镧
缸廿姗督掣褂２加∞∞∞
０群；｜ｌ｛ｌ罩鼍Ｈ
８００
９００
ｌ０００
ｌ１００
ｌ２００
１
３００
１４００
输电距离，ｈｎ
（ａ）士５００ｋＶ和：Ｌ－６６０ｋＶ比较
篓
．－ｆ．８００ｋＶ
—一一＿一一
Ｌ一—一■，一
：ｊ荔哼瓦
’ｌ
一
６０ｋ、
斟旺
ｌ
８００
１
０００１２００ｌ４００
ｌ
６００ｌ８００
输电距离／ｋ．ｍ
（ｂ）±－６６０ｋＶ和＋８００ｋＶ比较
嚣
输电距离／ｋｍ
（ｃ）＋８００ｋＶ和±ｌ
０００ｋＶ比较
图２各电压等级直流年费用对比曲线
Ｆｉｇ．２
Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ
ｃｕｒｖｅ
ｏｆａｎｎｕａｌｅｘｐｅｎｓｅ
ａｍｏｎｇｅａｃｈｖｏｌｔａｇｅｇｒａｄｅＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏＤｓｙｓｔｅｍ表４各电压等级直流系统经济输电距离
Ｔａｂ．４
Ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｅａｃｈｖｏｌｔａｇｅ
ｇｒａｄｅＤＣ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
万
方数据表４给出了各电压等级对应的经济输电距离，但是在具体工程方案选择中，除应遵循经济性原则、考虑经济输电距离的因素外，还须综合考虑输电损耗、送端电源容量匹配、受端电能需求及电网安全稳定性等问题，确定合理的方案。４．４经济敏感性分析
在经济性分析基础上，为了更有力地说明各电压等级直流适用性，将进行单位造价和上网电价敏感性分析。由于篇幅限制，本文只给出计算分析结果。
首先，当各电压等级单位造价上浮１０％时，则±５００ｋＶ临界经济输电距离为１１００ｋｍ，±６６０ｋＶ经济输电距离为１
１００～１
４００ｋｍ，＋８００ｋＶ的经济输电
距离为ｌ４００．－２５５０ｋｍ，±１０００ｋＶ经济输电距离为
２
５５０ｋｍ以上。结果说明单位造价对不同电压等级
的经济输电距离有影响，造价越高，越不利于高电压等级输电技术的推广应用。
其次，当上网电价调整为０．２６元，ｋＷ．ｈ，则±５００ｋＶ经济输电距离为８５０ｋｍ以内，＋６６０ｋＶ经济输电距离为８５０—１３７０ｋｍ，＋８００
ｋＶ经济输电距
离为１
３７０￣２２３５ｋｍ，±１
０００ｋＶ经济输电距离为
２２３５ｋｍ以上。结果说明电价高低对不同电压等级直流系统的经济输电距离有影响，高电压等级直流系统对电价的适应性更好。
５关键技术问题
５．１
系统安全稳定性深化研究
±５００
ｋＶ和±６６０ｋＶ直流系统输送功率相对较
小，目前我国主要受电地区网架结构坚强，具有消纳此电压等级直流系统输送功率的能力。随着特高
压电网的建设，网架结构将进一步强化，对系统安全稳定性的影响较小。
由于＋８００ｋＶ和±１０００ｋＶ特高压直流输送容量大，与一般直流系统相比，受端系统从单回直流馈入功率占负荷需求比例显著增大，短路比（ｓｈｏｒｔ－
ｃｉｒｃｕｉｔｒａｔｉｏ，ＳＣＲ）和有效短路比（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ
ｓｈｏｒｔ．
ｃｉｒｃｍｔ
ｒａｔｉｏ，ＥＳＣＲ）将明显下降。由于ＳＣＲ／ＥＳＣＲ
与直流输电功率、系统安全稳定性密切相关，因此对送、受端系统安全稳定性产生较大影响【ｌｏ】。直流系统故障会引起潮流大规模转移，客观上要求交流电网具有更高的承受能力：同时受端系统较大的功率缺额是否能够得到有效补充，对系统运行条件提
出了更高的要求【１１。１４１。因此，直流输电功率与受端
系统强弱匹配关系将直接影响整个系统的安全稳
第１０期刘振亚等：
直流输电系统电压等级序列研究
７
定，交直流系统相互作用机理和多直流馈入问题仍是特高压直流面临的重要课题。特别是±１０００ｋＶ特高压直流接入系统问题和交直流系统稳定机理１１习，具体包括：±１０００ｋＶ特高压直流对系统电压稳定性影响、±１
０００
电压为５００ｋＶ。在＋５００ｋＶ方案下，输电容量为
３０００
ＭＷ，采用４ｘ７２０１１１１１１２导线，估算投资约６５．３８
亿元。在＋６６０ｋＶ方案下，输电容量为３９６０ＭＷ，采用６×６３０１１１１１＇１２导线，估算投资约９１．０２亿元。通过计算对比，±６６０ｋＶ方案ＥＬ＋．５００ｋｖ方案单位造价上升４．５％，但输电能力提高３３．３％，线损率下降２３％，年费用和到网电价均降低。此外，根据系统安全稳定计算，２种电压等级直流系统在多种故障情况下均能满足《电力系统安全稳定导则》要求。总
ｋＶ特高压直流对系统频率稳定性影
响、特高压交直流系统之间的相互影响；受端系统多直流密集馈入条件下，避免受端电网大面积停电事故的多直流馈入电网安全稳定控制技术及故障协调恢复策略等相关问题。此外，还需对大型煤电基地通过特高压直流系统远距离送电可能引发的次同步振荡问题展开研究。换流阀串联水平及可靠性对系统安全稳定性的影响也是值得考虑的问题。５．２设备制造相关问题
我国已取得丰富的±５００ｋＶ电压等级直流系统生产和运行经验，利用现有技术基础，可以自主研发提供＋６６０ｋＶ级直流系统所需的成套设备，掌握此电压等级关键技术。此外，目前我国已在建设电压等级为＋８００ｋＶ的直流工程，对此电压等级直流的研究己取得了突破性进展，短期内能够实现关键设备的国产化ｕ６１。
体考虑得出宁东一山东直流输电工程采用＿＋６６０ｋＶ
方案更经济，且满足系统电力送电需求。结果证明设置＋６６０ｋＶ电压等级直流系统的合理性。
根据类似分析方法，＿＋６６０ｋＶ电压等级直流系统还适用于宁东送华东、俄罗斯送东北、蒙古送东北以及四川送湖南等直流输电工程。＋８００ｋＶ直流系统适合用于西南水电送华中和华东输电工程，送电距离均在１
４００—２５００
ｋｍ范围；且此电压等级直
流系统的输电功率与送端电源开发规模匹配，系统安全稳定性满足要求。此外，准东火电送华中３回直流送电距离分别为２６００、３０００、２８００ｋｍ，送端电源开发规模大，采用±１０００ｋＶ电压等级直流系统较其它电压等级直流具有明显的经济优势。
设和运行的经验，需对配套的关键设备展开研究。
对于±ｌ０００ｋＶ电压等级直流系统，我国尚无建
由于±１０００ｋＶ特高压直流系统大幅提高了电压，直流输电系统主要设备（如换流变压器、直流套管、平波电抗器、开关设备、电抗器、避雷器以及支撑绝缘子等）的制造难度也相应提高，其过电压、设备绝缘及其相互配合等问题均需得到合理的解决，具体包括：５：１０００ｋＶ直流输电系统各种运行方式和故障条件下的工频和暂态过电压、谐振过电压：换流站避雷器配置方案，过电压限制措施；直流工程线路的防雷及接地措施；在考虑直流工程特殊地理条件下，特别是高海拔条件下绝缘配合的基本原则和方法，各避雷器、各设备的配合关系，主要设备绝缘水平【１７Ｊ。此外还需考虑电磁环境和大型设备运输等方面的相关问题。在技术攻关和研制过程中，可以充分利用国家电网仿真中心和特高压直流试验基地进行相关试验研究，开展关键技术和设备研发工作。
７结论
本文根据我国直流输电技术发展特点，提出确定直流电压等级序列的思想。通过对直流输电系统进行分类，推行设备选型、工程建设和运行维护标准化，提高我国电力行业设备制造规模和水平，降低研发和生产成本，改善电网运行的安全可靠性。
综合分析论述多方影响因素，推荐未来我国直流输电工程应按±５００
±８００ｋ、ｒ，４５００
ｋｖ，３０００Ａ，±６６０ｋＶ／３０００Ａ，０００ｋ、，，４５００Ａ
Ａ和±ｌ４个直流电压
等级序列进行选择。这４个电压等级序列直流系统的输电容量和经济输电距离基本涵盖了我国电力系统中长期规划对直流输电的需求。
在具体工程方案选择中，除应遵循经济性原则外，还须综合考虑输电损耗、送端电源容量匹配、受端电网安全性等因素，合理选择输电方案适应电网发展需要。
直流输电电压等级序列的建设，可以增强我国电力工业自主创新能力，走跨越式发展的道路，全面提升国内输变电设备制造水平，使国内直流设备制造技术更加成熟，实现我国直流技术升级，显著提高国际竞争能力。
６案例分析
在具体工程实施时，需根据输电需求和送电距离，从经济、技术和系统安全稳定等多方面对直流工程的电压等级和输送容量进行优化调整。
以宁东一山东直流工程为例，输电距离为
１
３５０ｋｍ，宁东交流侧电压为３３０ｋＶ，山东交流侧
万方数据
８
中国电机工程学报
第２８卷
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ＵＨＶＤＣ科学研究院院长，主要从事高电压技术和电磁兼容方面的研究，
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张运洲（１９６２＿－），男，教授级高级工程师，国网北京经济技术研究【ｌ２】吴宝英．陈允鹏，陈旭，等．＋８００ｋＶ云广直流输电工程对南方电
院院长，长期从事电力规划与管理工作。
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Ｙｕｎｐｅｎｇｔ
ＣｈｅｎＸｕ，ｅｔ
ａ１．Ｓｔｕｄｙｏｉｌｉｍｐａｃｔｓｏｆ
（责任编辑陈树勇）
±８００ｋＶ
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ｏｎ
ｓｅｃｕｒｉｔｙ
万
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