直流线路

直流线路是连接两端换流站的架空送电线路，直流线路一般采用双极线路结构，当换流器有一极退出运行时，直流系统可按单极两线运行，输送功率减少一半，直流输电线路的造价低于三相交流输电线路。直流线路主要由导线、架空地线、绝缘子、金具、杆塔、基础、接地装置等组成1。

直流线路型式结构直流输电线路可分为架空线路、电缆线路以及架空——电缆混合线路三种类型。直流架空线路结构简单、线路造价低，线路走廊窄，线路损耗小，运行费用也较省；直流电缆线路需要的绝缘强度高，用于不适合使用直流架空线路的情况。

直流架空线路主要部件有导线、避雷线、金具、绝缘子、杆塔、拉线和基础、接地装置等。我国直流线路杆塔典型有拉线直线塔、自立式直线塔、直线小转角塔和耐张转角塔4种系列10多种塔型。直流电缆本身的结构与交流电缆基本相同，主要包括导电线芯、绝缘层、外护层三大部分。目前实际使用的高压直流电缆有油浸纸实心电缆、充油电缆、充气电缆、挤压聚乙烯电缆2。

直流线路的种类直流线路可以按以下类型分类：

单极线路单极系统通常只使用一个通电导线，且通常是用于负极；它利用大地和海水作为返回路径。值得注意的是，与交流线路相比，直流线路时大地具有更低的电阻。单级直流架空线路首选负极（即正极接地），因为可以降低它对无线电的干扰3。

双极线路该线路具有两条通电导线，正极和负极具有相同电压值（例如±650kV)。在线路每个终端都串接着具有相同额定电压的换流器。线路两端或者单端中性点（即换流器之间的接点）接地。如果采用两端中性点同时接地的方式，则两极独立运行。当两导线电流相等时，则在两中性点之间将没有电流流通。如果一极故障，另一极（大地作为回流电路）能够输送一半的额定负载。（印度）双极线路的额定电压设定为（大约）±650kv。

双极输电线路具有几乎完全相互独立的两组回路。每组回路在紧急情况下都能够作为单极线路运行。

在一些应用场合，是不允许将大地作为回路的；当遇到这种情况时，自然会选择布置双极系统3。

同极线路同极线路至少具有两条通电导线，并且具有相同的极性（通常为负极）；因为采用负极线路运行时，导线的电晕损耗和无线电干扰较小；运行时，通常以大地作为回路。如果其中一条线路发生故障，换流设备能够重新连接，以使非故障的导线能输出至少50%额定功率。

具有双导线的直流输电线路相比于三导线的交流输电线路的运行更加可靠，因为在直流输电线路中，若一条导线发生故障，在故障期间另一条导线能够与大地形成回路续运行，这样的特性使得而交流线路就不具备这样的条件。

此外，两极（或同极）直流输电线路与双回三相交流输电线路相比，直流线路成本会比AC线路至少节45%。而且随着电压等级的提高，直流输电线路的经济优势更加明显3。

导线选择导线作为输电线路最主要的部件之一，首先要满足线路的主要功能——输送电能，同时要安全可靠地运行，对特高压输电线路还要求满足电磁环境的要求，同时在经济上是合适的。因此，特高压直流线路对导线在电气和机械两方面都提出了更为严格的要求。

在整个输电线路的技术经济比较中，对导线的截面和分裂形式的选择需从电气特性、机械特性和经济性分析三个方面进行充分的综合技术经济比较，推荐出满足技术要求而且经济合理的导线截面和分裂形式。

直流线路的导线截面和分裂型式的选择，宜根据系统需要按照经济电流密度选择；也可根据系统输送容量，按允许载流量选择，然后还应进行线路电晕特性参数的校核。最后结合不同导线的材料结构进行电气和机械特性等比选，通过年费用最小法进行综合技术经济比较确定4。

直流线路故障直流线路故障，一般是以遭受雷击、污秽或树枝等环境因素所造成线路绝缘水平降低而产生的对地闪络为主。直流线路对地短路瞬间，从整流侧检测到直流电压下降和直流电流上升；从逆变侧检测到直流电压和直流电流均下降。其主要故障机理如下5。

雷击直流输电线路遭受雷击的机理与交流输电线路有所不同。直流输电线路，两个极线的电压极性是相反的。根据异性相吸、同性相斥的原则，带电云容易向不同极性的直流极线放电。因此对双极直流输电线路，两个极在同一地点同时遭受雷击的几率几乎等于零。一般直流线路遭受雷击时间很短，雷击使直流电压瞬时升高后下降，放电电流使直流电流瞬时上升。如果瞬时的电压上升，使直流线路某处对地绝缘不能承受，将发生直流线路对地闪络放电现象5。

对地闪络除了上述雷电原因外，当直流线路杆塔的绝缘受污秽、树木、雾雪等环境影响变坏时，也会发生对地闪络。直流线路发生对地闪络，如果不采取措施切除直流电流源，则熄弧是非常困难的。

高阻接地当直流输电线路发生树木碰线等高阻接地短路故障时，直流电压、电流的变化不能被行等保护检测到，但由于部分直流电流被短路，两端的直流电流将出现差值。

直流线路与交流线路碰线对于长距离架空直流输电线路，会与许多不同电压等级的交流线路相交，在长期的运行中，可能发生交直流线路碰线故障。交直流线路碰线，在直流线路电流中会出现工频交流分量。

直流线路断线当发生直流线路倒塔等严重故障时，可能会将伴随着直流线路的断线。直流线路断线将造成直流系统开路，直流电流下降到零，整流器电压上升到最大限值5。

本词条内容贡献者为:

张静 - 副教授 - 西南大学