0 导言
跟着国际经济的飞速开展，科学技能的一日千里，国际各国的动力相对匮乏和环境污染严峻等问题备受瞩目。新式的、清洁的、可再生的动力发电已成为电力体系未来的开展方向，风能、太阳能等新式动力发电已在国际范围内逐步扩展，其主要特色之一是分散化与小型化。地舆条件与发电规划的约束使得使用现有沟通输电技能将这些“孤岛”电源与电网衔接经济性差、环保压力大。别的，钻探渠道、岛屿、矿区等远距离负荷现在多选用污染性大的柴油发电机供电，若选用沟通输电技能供电也有相同问题。用电负荷的不断添加要求电网规划与传输容量坚持持续开展，可是添加输电走廊也面对越来越多的经济与环保约束，尤其在城市负荷中心，添加传统的架空沟通输电线简直不可能。为此，需求一种经济、灵敏、高质量的输电办法处理上述问题[1]。跟着近年来国外轻型直流输电技能的快速开展并使用于实践工程，人们对轻型直流输电技能的巨大经济与环保效益日渐重视。
本文介绍了轻型直流输电技能的根本结构和作业原理，经过与传统高压直流输电技能的比较，论述了轻型直流输电的技能特色和使用状况，对其使用远景进行了详细的剖析和展望。
1 轻型直流输电简介
20 世纪90 时代末跟着大功率GTO 和大功率IGBT的商业化使用，轻型直流输电技能逐步开展起来。轻型直流输电技能是一种根据电压源变流器(VSC)和脉宽调制(PWM)技能的新式直流输电技能。轻型直流输电技能的开展主要是缘于电压源变流器(VSC)和用于高压直流输电的交联聚乙烯(XLPE)电缆这两项根本技能的前进。
1.1 电压源型变流器
HVDC Light 选用电压源型变流器(VSC)，变流器的桥臂由大功率可关断型器材(如：GTO、IGBT或IGCT)和反并联的二极管组成，如图1(a)所示。变流器中可关断器材上并联的反向二极管，除了作为主回路外，还可以起到维护和续流的效果[2]。为了取得所需能量，一般需将多个器材串联衔接构成一个阀,如图1(b)所示。GTO阀可以接受较高的电压和答应经过较大的电流，但IGBT阀的优势在于触发操控电路功率小、简略。这是因为前者是电流型操控器材，后者是电压型操控器材。因而挑选IGBT 将比GTO更为合理。就如今的技能条件下，IGBT 阀的阻断电压可达150 kV，根据这种阀的VSC能承当有效值高达1 kA的沟通线电流，对应单个VSC的规划容量约为150 MV·A。这样，一个双极性体系可以很简单到达300 MV·A。
轻型直流输电根据PWM的操控办法，可以独立操控有功功率和无功功率，并能约束发生的低次谐波，进步电能质量。由高频开关器材IGBT构成的正弦脉宽调制(SPWM)式VSC变流器的单相电路如图2所示。
如图3 所示，其作业原理是：工频正弦波操控信号uC 经与三角波载波信号uT比较发生触发信号ui。
当V1 被触发导通后，输出电压uo=Ud / 2;当V2被触发导通后，uo=-Ud / 2，因为V1和V2不一起触发导通，所以uo只要±Ud / 2两种数值。经变流电抗器和滤波
器滤除uo中的高次谐波分量后，在沟通母线上可得到与uC波形相同的工频正弦波电压us。其间，uT决议开关的动作频率，uC决议输出电压uo的相位和幅值。
改动uC的相位，即改动uo与us的相位联系，可改动有功功率的巨细和方向;改动uC的幅值，即改动uo与us的数值联系，可改动无功功率的巨细和极性(理性或容性)。因而，VSC变流器可独自调理有功功率和无功功率[3-5]。
疏忽谐波分量时，变流器所吸收的有功功率和无功功率分别为
1.2 XLPE电缆
交联聚乙烯(XLPE)电缆技能的改造对轻型直流输电技能的开展有着重要的推进效果。以往使用于直流输电的电缆主要有：纸绝缘电缆、浸渍憎水(MIND)电缆以及低压充油(LPOF)电缆。纸绝缘电缆因为抗弯强度差，不适合于架空使用;MIND电缆在导体运转温度上有约束;LPOF 电缆需求辅佐设备保持油压，装置困难，且需求考虑油溢出所形成的环境问题[6]。而XLPE 电缆虽然现已使用于沟通输电中许多年了，可是因为其在绝缘中存在的空间电荷导致不可控的部分高电场以及与温度有关的电阻系数引起的应力散布不平等问题，揉捏式电缆在直流输电中一直得不到很好的使用。以上这些限制都使轻型直流输电的使用遭到约束。
跟着以揉捏式聚合物为绝缘的新式XLPE 直流电缆的呈现，以上的问题都得到了处理[7]。因为采纳绝缘层三层揉捏，即：导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层一起揉捏，其具有巩固的结构，易于用作架空电缆、地下电缆，乃至作业在条件恶劣的海底。而直流电缆因为没有充电电流，因而具有比沟通电缆更长的使用寿命，也更适合于输电。图4 为ABB 公司研发的新式的XLPE 直流输电电缆[8][9]。这种电缆分量轻、传输功率密度大，一对典型的95 mm2 的铝电缆在直流电压100 kV时可以传输30 MW的功率，其分量为1 kg/m，绝缘厚度为5.5 mm。
