高压直流输电（HVDC），将三相电通过换流站整流变成直流电，然后通过直流输电线路送往另一个换流站逆变成三相交流电的输电方式。广泛应用于远距离输电系统和跨区域联网中，也适用于海底电缆和某些地下电缆系统。

（1）汞弧阀阶段

1928年，汞弧阀问世，大容量直流输电成为现实。但汞弧阀较为复杂，且价格昂贵、可靠性较低、不易维护，直流输电未得到规模性的发展。

代表性工程：

1945年，德国的爱尔巴-柏林工程，主要参数为电压,输送容量60 MW，电缆输送距离 115 km；

（2）晶闸管换流阀

20世纪70年代，晶闸管换流阀广泛应用于直流输电工程。相比汞弧阀，晶闸管换流阀没有逆弧问题，在制造、运行维护、检修等方面更简便，汞弧阀逐渐被代替。

代表性工程：

1980年，中国第一项直流输电工程——舟山市直流输电工程，主要参数为额定电压，输送容量 100 MW，线路全长 54 km；

中国的第一个高压直流输电工程葛洲坝-上海南桥直流输电系统，1989年单极运行，1990年双极投运，其主要参数为额定电压，输送容量 1200 MW，输送距离 1047 km；

（3）绝缘栅双极晶体管、集成门极换相晶闸管

20世纪90年代后，绝缘栅双极晶体管问世，造就了世上首个采用 IGBT 组成电压源换流器的试验工程。集成门极换相可控硅（IGCT）和碳化硅元件等新型半导体设备，通流能力强、损耗低、具有自关断能力，直流输电技术得以发展。

21世纪，中国高压直流输电技术发展迅猛，相继建成投产了天生桥-广州市、三峡-常州、三峡-广东省和贵州-广东等多项高压直流输电工程。

HVDC通过换流站将三相电转变成直流电，然后通过直流输电线路送到另一换流站逆变为交流电。主要设备包括换流器、换流变压器、直流电抗器、交流滤波器、直流避雷器及控制保护设备等。直流输电的基本原理如图所示，其中F为交流滤波器， Vdc、Idc为直流电压，电流Iac为交流电流。在输送端运用换流阀把交流电转化为直流电，再在接收端把直流电转化为交流电，通过直流来完成两端交流电的功率输送。

输送功率相同时，直流输电线路造价低廉，节省电缆费用，可用于远距离、大功率输电以及海底电缆输电；

线路的有功损耗小，节能效果显著：直流架空线路只需要1、2根导线，有损功耗小；

无系统的稳定问题，线路在稳态运行时无功损耗问题；直流线路可以连接两个频率不相同或非同步的交流系统；

能限制系统的短路电流，

调节速度快，运行可靠：采用双极线路，一极发生故障，另一极也可以输送一半的功率，提高了可靠性，而且为提高稳定性不增加短路容量两个交流电网相连；

换流器造价较高，在运行中需要较多的无功功率，还要装滤波器，而且其过载能力小；

难引出分支线路，绝大部分只用于端对端输电；

直流的断路器设备制造困难；

当把大地作为回流电路时，对沿途的金属构件会发生电解腐蚀影响。

高压直流输电技术主要有三种运行方式：单极直流输电、单极两线直流输电、双极直流输电，一般采用双极直流输电运行方式，当换流器有一极退出运行时，另一极仍能以大地作备用回路，系统可按单极两线直流输电方式运行。三种运行方式如图所示，其中，双极型直流输电方式，换流站可分期建设，可先建设其中一极，单极建设完成后可先投入运行，双极都建设完后再切换到双极运行。

高压直流输电拓扑主要分两类：相控换流高压直流输电（LCC-HVDC）与轻型直流输电（VSC-HVDC）

LCC-HVDC拓扑特点：整流侧和逆变侧结构对称，采用基于硅整流发电机的相控换流器，其交流侧通过变压器与交流电网相连，连接点处装有交流滤波器虑除谐波，直流侧与直流电抗器串联后连接至高压直流母线。

VSC-HVDC拓扑特点：结构对称，采用基于绝缘栅双极晶体管的电压源型电流互感器，变流器的交流侧通过变压器与交流电网相连，连接点处装有交流滤波器虑除谐波，直流侧与电容并联后连接至高压直流母线。

特高压直流输电是将交流电通过换流器整流为高压直流电，经过直流输电线路输送到换流站逆变成直流电，最终输入送电端的交流电网。中国首次提出±800 千伏特高压直流输电技术，而且经过技术攻关，全面掌握了特高压设备制造核心技术，并进行了工程实践，是电压更高、输电距离更远、输电容量更大、对输电设备要求更高，需要新技术新材料的直流输电工程。

柔性直流输电技术采用的是电压源换流器，该换流器主要利用了 IGBT 开关器与高频调制技术，避免了换相失败的问题且省去了换流变压器。柔性直流输电可实现有功功率的传递、换流站无功功率的自动调节，也可对其他交流电网进行无功补偿。它被广泛应用于连接风力发电场和电力网、地下电力输送、为海岛或海上石油或天然气的钻油平台提供电力、城市中心的供电等领域。

轻型高压直流输电是在电压源换流器和绝缘栅双极晶体管基础上研发的新型输电技术，它作为一种经济、灵活、高质量的输电方式，有许多输电工程得以发展，产生了良好的输电和环保效益，虽然，目前中国该项研究的进展空白，但此项研究具有重要的现实意义，将提高中国对轻型高压直流输电的研究水平，提高一定的社会经济效益。