2 高压直流输电系统接线方式
2.1 单极系统
高压直流输电系统的接线方式可分为三种方式:单极连接，双极连接和背靠背接线方式。
单极直流输电系统可以采用正极性和负极性。换流站出 线端对地电位为正的称为正极，为负的称为负极，与正极或负极相连的输电导线称为正极导线或负极导线，也可以称为正极线路或负极线路。单极系统的接线方式有单极大地（海水）回线方式和单极金属回线方式两种。
（1）单机极大连线方式：单极连接是用一根架空导线或电缆线，以大地或海水作为返回线路组成直流输电系统。如图2.l所示这种方式。由于正常运行时电流需流经大地或海水，因此要注意接地电极的材料、埋设方法和对地下埋设物的腐蚀以及对地下通讯线路、航海罗盘的影响等问题，通常用正极接地方式较多[6]。
3 4 3 2 6 1 5 2 1 5 6 1-换流变压器；2-换流器；3-平波电抗器；4-直流输电线路；5-接地极系统；6-两端交流系统
图2.1 单极大地回线方式接线图
（2）单极金属回线方式：单极金属回线方式是利用两根导线构成直流侧的单极回路，见图2.2,其中一根低绝缘的导线（也称金属返回线）用来代替单极大地回线中的地回线。这种方式避免了电流从大地或海水中流过，又把某一导线的电位钳位到零。其缺点是当负荷电流在流过导线时，要产生不小的电压降，所以仍要考虑适当的绝缘强度。这种方式大多用于无法采用大地或海水作为回路以及作为双极方式的过渡方案。
6
3 4 3 2 6 1 2 1 5 6
1-换流变压器；2-换流器；3-平波电抗器；4-直流输电线路；5-接地极系统； 6-两端交流系统
图2.2 单极金属回线方式接线图
此外，当双极直流输电工程在单极运行时，还可以接成双导线并联大地回线方式，其接线图如图2.3所示。
3 4 3 2 6 1 5 2 1 5 6 1-换流变压器；2-换流器；3-平波电抗器；4-直流输电线路；5-接地极系统； 6-两端交流系统
图2.3 双导线并联大地回线方式接线图
2.2 双极系统
双极线路方式有两根不同极性的导线，即一正一负。可具有大地回路或中性回路，分述如下：
（1）双极两端中性点接地方式：如图2.4所示这种方式是将整流站和逆变站的中性点均接地，双极对地电压分别为+V和-V。正常运行时，接地点之间没有电流通过。 实际上，由于两侧变压器的阻抗和换流器控制角的不平衡，总有不平衡电流以大地作
7
为回路流过。当一线路故障切除后，可以利用健全极和大地作为回路，维持单极运行方式。
3 4 3 2 1 6 1 5 2 2 1 5 2 1 61-换流变压器；2-换流器；3-平波电抗器；4-直流输电线路；5-接地极系统； 6-两端交流系统
图2.4 双极两端中性点接地方式接线图
（2）双极一端中性点接地方式：这种运行方式如图2.5所示，它是在整流侧或逆变侧中性点单端接地，正常运行时和上述方式相同。但是一线故障时，就不可以继续运行了。
3 4 3 2 1 6 1 5 2 2 1 2 1 61-换流变压器；2-换流器；3-平波电抗器；4-直流输电线路；5-接地极系统； 6-两端交流系统接
地方式接线图 图2.5 双极一端中性点
（3）双极金属中性线方式：将双极两端的中性点用导线连接起来，就构成双极
8
中性线方式，见图2.6所示。这种方式是在整流侧或逆变侧任一端接地，当一极发生故障时，能用健全极继续输送功率，同时避免了利用大地或海水作为回路的缺点。这种方式由于增加了一根导线，在经济上将增加一定的投资[7]。
3 4 3 2 1 6 1 5 2 2 1 2 1 6换流变压器；2-换流器；3-平波电抗器；4-直流输电线路；5-接地极系统； 6-两端交流系统
图2.6 双极金属中性线方式接线图
2.3 背靠背换流方式
如图2.7所示，没有直流输电线路，而将整流站和逆变站建在一起的直流系统称为“背靠背”换流站。
这种方式用于不同额定频率或者相同额定频率非同步运行的交流系统的互联。背靠背直流输电系统的主要特点是直流侧可以选择低电压大电流，可充分利用大截面晶闸管的通流能力，同时直流侧设备也因直流电压低而使其造价也相应降低。背靠背直流输电由于整流器和逆变器均装设在一个阀厅内，直流侧谐波不会造成对通信线路的干扰，因此可降低对直流侧滤波的要求，省去直流滤波器，减小平波电抗器的电感值。这样，整个直流系统的绝缘费用可以降低，有色金属的消耗量和电能耗损较少。目前世界各国己修建和准备投建的“背靠背”直流工程较多，其主要优点是有利于系统增容时限制短路容量，从而不致更换大量的电气设备。背靠背HVDC系统可根据互联的目的和要求的可靠性而设计成单极或双极运行[8]。
大多数点对点(两端)带线路ss的HVDC输电系统是双极的，只在偶发事故时作单极运行。
9
3 2 2 4 2 2 4 1-换流变压器；2-换流器；3-平波电抗器；4-两端交流系统图
图2.7 背靠背换流站原理接线图
2.4 高压直流输电系统的元件
HVDC系统主要由换流站(有整流站和逆变站)和HVDC线路组成，主要包括换流器、直流平波电抗器、交直流滤波器、无功补偿装置、直流输电线路以及电极。下图是一个双极联络线系的基本组成元件示意图，其他类型的接线，其主要元件与此图所示基本相同。下面分别介绍如下:
直流平波电抗器 直流线路 换流变压器 换流变压器 断路器 断路器 交流线路2交流线路1 无功功率源 交流滤波器 直流线路 交流滤波器 无功功率源
图2.8 两端高压直流输电系统的主要设备
10