直流線路

直流輸電線路可分為架空線路、電纜線路以及架空——電纜混合線路三種類型。直流架空線路結構簡單、線路造價低，線路走廊窄，線路損耗小，運行費用也較省；直流電纜線路需要的絕緣強度高，用於不適合使用直流架空線路的情況。

直流架空線路主要部件有導線、避雷線、金具、絕緣子、杆塔、拉線和基礎、接地裝置等。我國直流線路杆塔典型有拉線直線塔、自立式直線塔、直線小轉角塔和耐張轉角塔4種系列10多種塔型。直流電纜本身的結構與交流電纜基本相同，主要包括導電線芯、絕緣層、外護層三大部分。實際使用的高壓直流電纜有油浸紙實心電纜、充油電纜、充氣電纜、擠壓聚乙烯電纜 ^[2]  。

直流線路可以按以下類型分類：

單極系統通常只使用一個通電導線，且通常是用於負極；它利用大地和海水作為返回路徑。值得注意的是，與交流線路相比，直流線路時大地具有更低的電阻。單級直流架空線路首選負極（即正極接地），因為可以降低它對無線電的干擾 ^[3]  。

該線路具有兩條通電導線，正極和負極具有相同電壓值（例如±650kV)。在線路每個終端都串接着具有相同額定電壓的換流器。線路兩端或者單端中性點（即換流器之間的接點）接地。如果採用兩端中性點同時接地的方式，則兩極獨立運行。當兩導線電流相等時，則在兩中性點之間將沒有電流流通。如果一極故障，另一極（大地作為迴流電路）能夠輸送一半的額定負載。（印度）雙極線路的額定電壓設定為（大約）±650kv。

雙極輸電線路具有幾乎完全相互獨立的兩組迴路。每組迴路在緊急情況下都能夠作為單極線路運行。

在一些應用場合，是不允許將大地作為迴路的；當遇到這種情況時，自然會選擇佈置雙極系統 ^[3]  。

同極線路至少具有兩條通電導線，並且具有相同的極性（通常為負極）；因為採用負極線路運行時，導線的電暈損耗和無線電干擾較小；運行時，通常以大地作為迴路。如果其中一條線路發生故障，換流設備能夠重新連接，以使非故障的導線能輸出至少50%額定功率。

具有雙導線的直流輸電線路相比於三導線的交流輸電線路的運行更加可靠，因為在直流輸電線路中，若一條導線發生故障，在故障期間另一條導線能夠與大地形成迴路續運行，這樣的特性使得而交流線路就不具備這樣的條件。

此外，兩極（或同極）直流輸電線路與雙回三相交流輸電線路相比，直流線路成本會比AC線路至少節45%。而且隨着電壓等級的提高，直流輸電線路的經濟優勢更加明顯 ^[3]  。

導線作為輸電線路最主要的部件之一，首先要滿足線路的主要功能——輸送電能，同時要安全可靠地運行，對特高壓輸電線路還要求滿足電磁環境的要求，同時在經濟上是合適的。因此，特高壓直流線路對導線在電氣和機械兩方面都提出了更為嚴格的要求。

在整個輸電線路的技術經濟比較中，對導線的截面和分裂形式的選擇需從電氣特性、機械特性和經濟性分析三個方面進行充分的綜合技術經濟比較，推薦出滿足技術要求而且經濟合理的導線截面和分裂形式。

直流線路的導線截面和分裂型式的選擇，宜根據系統需要按照經濟電流密度選擇；也可根據系統輸送容量，按允許載流量選擇，然後還應進行線路電暈特性參數的校核。最後結合不同導線的材料結構進行電氣和機械特性等比選，通過年費用最小法進行綜合技術經濟比較確定 ^[4]  。

直流線路故障，一般是以遭受雷擊、污穢或樹枝等環境因素所造成線路絕緣水平降低而產生的對地閃絡為主。直流線路對地短路瞬間，從整流側檢測到直流電壓下降和直流電流上升；從逆變側檢測到直流電壓和直流電流均下降。其主要故障機理如下 ^[5]  。

直流輸電線路遭受雷擊的機理與交流輸電線路有所不同。直流輸電線路，兩個極線的電壓極性是相反的。根據異性相吸、同性相斥的原則，帶電雲容易向不同極性的直流極線放電。因此對雙極直流輸電線路，兩個極在同一地點同時遭受雷擊的幾率幾乎等於零。一般直流線路遭受雷擊時間很短，雷擊使直流電壓瞬時升高後下降，放電電流使直流電流瞬時上升。如果瞬時的電壓上升，使直流線路某處對地絕緣不能承受，將發生直流線路對地閃絡放電現象 ^[5]  。

除了上述雷電原因外，當直流線路杆塔的絕緣受污穢、樹木、霧雪等環境影響變壞時，也會發生對地閃絡。直流線路發生對地閃絡，如果不採取措施切除直流電流源，則熄弧是非常困難的。

當直流輸電線路發生樹木碰線等高阻接地短路故障時，直流電壓、電流的變化不能被行等保護檢測到，但由於部分直流電流被短路，兩端的直流電流將出現差值。

對於長距離架空直流輸電線路，會與許多不同電壓等級的交流線路相交，在長期的運行中，可能發生交直流線路碰線故障。交直流線路碰線，在直流線路電流中會出現工頻交流分量。

當發生直流線路倒塔等嚴重故障時，可能會將伴隨着直流線路的斷線。直流線路斷線將造成直流系統開路，直流電流下降到零，整流器電壓上升到最大限值 ^[5]  。