高压直流的原理？

高压直流是指大小（电压高低）和方向（正负极）都不随时间（相对范围内）而变化，比如干电池。脉动直流电是指方向（正负极）不变，但大小随时间变化，比如：我们把50Hz的交流电经过二极管整流后得到的就是典型脉动直流电，半波整流得到的是50Hz的脉动直流电，如果是全波或桥式整流得到的就是100Hz的脉动直流电，它们只有经过滤波（用电感或电容）以后才变成平滑直流电，当然其中仍存在脉动成分（称纹波系数），大小视滤波电路得滤波效果。

原理

高压直流所通过的电路称直流电路，是由直流电源和电阻构成的闭合导电回路。在该直流 直流电电路中，形成恒定的电场。在电源外，正电荷经电阻从高电势处流向低电势处，在电源内，靠电源的非静电力的作用，克服静电力，再从低电势处到达高电势处，如此循环，构成闭合的电流线。所以，在直流电路中，电源的作用是提供不随时间变化的恒定电动势，为在电阻上消耗的焦耳热补充能量。

高压直流设备

直流屏

直流屏[1]通用名为智能免维护直流电源屏，简称直流屏，通用型号为GZDW。简单地说，直流屏就是提供稳定直流电源的设备。（在输入有380V电源时直接转化为220V，在输入（市电和备用电）都无输入时，直接转化为蓄电池供电——直流220V：实际上也可以说是一种工业专用应急电源）。发电厂和变电站中的电力操作电源现今采用的都是直流电源，它为控制负荷和动力负荷以及直流事故照明负荷等提供电源，是当代电力系统控制、保护的基础。直流屏由交配电单元、充电模块单元、降压硅链单元、直流馈电单元、配电监控单元、监控模块单元、电池检测单元及绝缘监测单元组成。主要应用于电力系统中小型发电厂、水电站、各类变电站，和其他使用直流设备的用户（如石化、矿山、铁路、机房等），适用于开关分合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护和故障照明等场合。 　直流屏技术指标

1) 交流测量精度：220V及380V±15% 范围内 ≤ 1.0 % 　

2) 直流测量精度：控母电压： 110V~240V范围内 ≤ 0 .5% 合母电压： 286V~198V范围内 ≤ 0.5% 充电电压： 286V~198V范围为 ≤ 0.5% 电池电压： 12.5V±10%范围为 ≤ 0.5% 控母、充电电流: 10%Ie~100%Ie范围内 ≤ 0.5% 　

3) 充电控制参数：调压口输出电压(DC)：0 ~ 8.0V受控 (100mA) 　

4) 温度检测：1路电池室温度 -40℃~125℃ 109路电池温度巡检 -55℃~125℃ 　

) 电池在线检测： 256路 直流屏原理图 　

6) 绝缘在线检测： 8~64路,可定制 　

7) 支路开关状态检测： 8~64路 　8) 硅链控制： 5级 　

9) 故障记录： 64条 　

10) 继电器触点：220V / 2A

直流电源

直流电源[2]（DC power）有正、负两个电极，正极的电位高，负极的电位低，当两个电极与电路连通后，能够使电路两端之间维持恒定的电位差，从而在外电路中形成由正极到负极的电流。 单靠水位高低之差不能维持稳恒的水流，而借助于水泵持续地把水由低处送往高处就能维持一定的水位差而形成稳恒的水流。与此类似，单靠电荷所产生的静电场不能维持稳恒的电流，而借助于直流电源，就可以利用非静电作用（简称为“非静电力”）使正电荷由电位较低的负极处经电源内部返回到电位较高的正极处，以维持两个电极之间的电位差，从而形成稳恒的电流。因此，直流电源是一种能量转换装置，它把其他形式的能量转换为电能供给电路，以维持电流的稳恒流动。

高压直流输电与交流输电相比有以下优点，所以要采用高压直流输电。

一、高压直流输电与交流输电相比有以下优点：

(1)　输送相同功率时，线路造价低：

交流输电架空线路通常采用3根导线，而直流只需1根(单极)或2根(双极)导线。因此，直流输电可节省大量输电材料，同时也可减少大量的运输、安装费。

(2)　线路有功损耗小：

由于直流架空线路仅使用1根或2根导线，所以有功损耗较小，并且具有"空间电荷"效应，其电晕损耗和无线电干扰均比交流架空线路要小。

(3)　适宜于海下输电：

在有色金属和绝缘材料相同的条件下，直流时的允许工作电压比在交流下约高3倍。2根心线的直流电缆线路输送的功率比3根心线的交流电缆线路输送的功率大得多。

运行中，没有磁感应损耗，用于直流时，则基本上只有心线的电阻损耗，而且绝缘的老化也慢得多，使用寿命相应也较长。

(4)　系统的稳定性问题：

在交流输电系统中，所有连接在电力系统的同步发电机必须保持同步运行。如果采用直流线路连接两个交流系统，由于直流线路没有电抗，所以不存在上述的稳定问题，也就是说直流输电不受输电距离的限制。

(5)　能限制系统的短路电流：

用交流输电线路连接两个交流系统时，由于系统容量增加，将使短路电流增大，有可能超过原有断路器的遮断容量，这就要求更换大量设备，增加大量的投资。直流输电时，就不存在上述问题。

(6)　调节速度快，运行可靠：

直流输电通过晶闸管换流器能够方便、快速地调节有功功率。

如果采用双极线路，当一极故障，另一极仍可以大地或水作为回路，继续输送一半的功率，这也提高了运行的可靠性。

二、直流输电适用于以下场合：

远距离大功率输电；海底电缆送电；不同频率或同频率非同期运行的交流系统之间的联络；用地下电缆向大城市供电；交流系统互联或配电网增容时，作为限制短路电流的措施之一；配合新能源的输电。

特高压直流输电

定义：用±800kV及以上的直流电压输送电能的方式。

学科：电力_电力系统

相关名词：特高压直流高压源 高压直流输电 交直流并联输电

来源：全国科学技术名词审定委员会

特高压直流输电是用±800千伏及以上的直流电压输送电能的方式。其基本工作原理是通过送端换流站将交流电转变为特高压直流电后，将直流电输送到受端换流站，再由受端换流站将直流电转变为交流电送入受端交流系统。特高压直流输电具有输送容量大、送电距离远、输电损耗低、输电走廊宽度小等优点。以±800千伏/8吉瓦特高压直流为例，它与±500千伏/3吉瓦常规直流相比，损耗率由每千千米的6.94%降低到2.79%，千瓦每千米造价由2.16元降低到1.56元，单位输电走廊宽度传输容量增大近一倍。

我国能源资源与电力负荷需求呈逆向分布。2/3的水电资源集中在西南地区，80％以上的陆地风能资源和太阳能资源集中在西部、北部地区，而75％的电力消费集中在东部、中部地区，供需两地相距800～4000千米。跨区跨省输电是解决这种分布矛盾的重要手段，能源也必将在大范围内实现优化配置。特高压输电线如同能源运输的主干线、大动脉，将电能大规模、高效地从西部、北部地区输送到东部、中部地区，有利于将这些地区的资源优势转化为经济优势，实现区域经济的协调发展，在西部、北部人口较少的地区发展大型煤炭和发电企业，能够提高这些企业的集约水平，从而提高资源的开发利用效率。

1990年10月，由中南勘测设计研究院主要承担设计完成的葛洲坝至上海直流输电工程投入运行。它是我国第一条±500千伏直流输电工程，拉开了我国超高压直流输电时代的序幕。2010年，我国建成世界上首个800千伏特高压直流输电工程。自此，中国电网正式步入“特高压”时代，并开始领跑世界特高压电网建设运行。2016年，我国“西电东送”战略重点工程昌吉—古泉（准东—皖南）±1100千伏特高压直流输电工程开建，这是世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术最先进的特高压直流输电工程。该工程起于新疆昌吉，止于安徽古泉，全长3324千米，共有铁塔6080座，2019年9月建成投运。截至2020年9月，吉泉特高压直流累计外送电量超500亿千瓦时，按照安徽省2019年城乡居民用电量396亿千瓦时计算，吉泉特高压直流1年输送的电能可以让安徽省6300多万人使用15个月。

特高压技术远距离跨省输电，变输煤为输电，其技术的提升如同从“绿皮火车”提速至“复兴号”高铁那样，大大提高了送电效率，有效解决能源大范围平衡问题。经过几十年探索，我国的特高压输电在电压等级、输送电量、输送距离等方面不断刷新世界纪录，攻克了空气间隙与外绝缘配置、特高压直流过电压与绝缘配合等难题，掌握了电磁环境特征规律和控制方法，成功研制世界上最高电压等级、最大容量换流变压器、最高等级的直流套管等，实现了特高压设备自主研制和国产化目标，形成了国际一流的特高压实验能力，建立了较为完整的特高压标准体系，并逐步实现了从“试验”“示范”到全面大规模建设的跨越。

目前，我国特高压输电技术已完成了从“跟跑”到“领跑”的角色转换，在全国范围内形成了“西电东送、北电南送”的局面，实现能源资源大范围优化配置，保障了电力充足供应。如今特高压输电更是随着“一带一路”走出国门，实现技术和装备双输出，特高压已经成为“中国创造”和“中国引领”的金色名片。

---