一般高压直流输电系统由一个整流站（送端）和一个逆变站（受端）构成。直流输电系统有单极（正极或负极）系统、双极（正、负两极）系统和背靠背直流输电系统3种类型。通常两端直流系统由整流站、逆变站和直流输电线路3部分组成。背靠背直流输电主要用于非同步联网。大多数直流输电工程均采用双极系统，因其输送容量大，可靠性高，运行灵活方便，也便于分期建设。单极系统一般是在输送功率小，且可靠性要求不是很高时采用。单极系统的主要优点是线路结构简单，造价低，特别是对于造价昂贵的海底电缆，如能节省一根高压电缆，可明显降低线路投资成本。

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，如图1a和图1b所示。单极架空线路正常运行时一般正极接地，只有一根负极导线，因负极的电晕引起的无线电干扰和受雷击的率比正极小，当功率反送时，导线的极性反转，则变为负极接地。海底电缆工程的极性，则主要由接地极址条件和接地极设计条件来决定。

a 单极大地回线方式 b 单极金属回线方式图1 直流输电系统构成示意图

利用一根导线和大地（海水）构成直流侧的单极回路，两端换流站均接地，地中电流为单极运行的直流电流。因此，接地极设计的长期连续运行电流应为单极直流工程的额定电流。这种方式可节省线路投资，但对接地极的要求较高，造价也贵，同时还会带来由地中电流对地下金属物体产生的电化学腐蚀等问题，其运行的可靠性和灵活性均较差。

利用两根导线构成直流侧的单极回路，其中一根低绝缘导线代替大地（海水）回路，在运行中地中无电流流过，可以避免造成电化学腐蚀之害。为了固定直流侧的对地电压，低绝缘导线的一端接地，其不接地端的最高运行电压为最大电流时的线路压降。这种方式一般是在不允许大地（海水）为回路或选择接地极困难，输电距离又较短时采用。

双极系统的接线方式有双极两端中性点接地，双极一端中性点接地和双极带金属中线一端中性点接地3种方式，如图2a、b、c所示。

a 双极两端中性电接地方式 b 双极一端中性点接地方式 c 双极带金属中线一端中性点接地方式注（图中虚线箭头方向表示一极退出运行后回流电流方向）图2 双极直流输电系统构成示意图

简称双极方式。这种方式是通常大多数直流输电工程所采用的正负两极对地，两端换流站中性点均接地的接线方式。利用正负两极导线和两端换流站的正负两极相连，构成直流侧的闭环回路。正常情况下，直流电流从正负两根导线流过，地中无电流通过（地中仅为两极的不平衡电流，一般均小于额定电流的1%）；当两极的运行电流不等时，地中电流为两极电流之差值；当一极故障停运时，另一极的电流将自动地从大地回路返回，形成单极大地回线方式，可保证至少输送一半的额定功率。双极中的任一极均能构成一个独立运行的单极输电系统，双极的电压和电流可以不相等。双极的电压和电流相等时称为双极对称运行方式，不相等时则是电压或电流的不对称运行方式。正常情况下均采用双极对称运行方式；运行中如果由于某种原因，需要一个极降低电压或电流运行时，则可转为双极不对称运行方式。

对于双极方式的直流工程，当输电线路或换流站的一个极发生故障需退出工作时，直流系统可转为3种单极方式运行：①当需要一极换流站和一极线路退出工作，可转为单极大地回线方式。②当需要一极换流站和一端接地极退出工作，可转为单极金属回线方式。③当只需一极换流站退出工作时，可转为单极双导线并联大地回线方式。由于3种方式直流线路电阻不同（方式②的电阻值约为方式①的2倍，约为方式③的4倍）使得线路损耗也不同。方式③的损耗最小，方式①次之，方式②最大。

这种方式地中无电流流过，但运行时安全可靠性较差，当一极故障时，不能自动转换成单极大地回线方式运行。通常直流输电工程均不采用这种方式来设计，而只是在运行中当一端接地极故障需要退出时，所采用的一种短时过渡性接线方式。

利用三根导线构成直流侧回路，其中一根为低绝缘的中线，两根为正负两个极线。这种方式的线路造价高，但地中无电流通过，可避免由此产生的电化学腐蚀等问题。通常在接地极很难选择时才采用。

背靠背直流输电的整流设备和逆变设备通常装设在一个换流站内，又称背靠背换流站。在背靠背换流站内，通过平波电抗器或直流母线直接相连的整流器和逆变器，构成一个换流单元，其交流侧则分别与被连接的交流电网相连，从而形成两个电力系统的非同步联网。为了降低换流站产生的谐波，换流单元通常选择12脉动换流器。每一个换流单元可选择1个12脉动换流器一端或6脉动中点处单点接地。换流站可由1组或多组换流单元并联组成。图3中给出背靠背换流站2组换流单元并联接线示意图。并联运行的各换流单元可自成系统独立运行。当1组换流单元故障时可方便地停运维护，而不影响其他换流单元的正常运行；当传输功率需要大幅度改变时，也可将1组换流单元投入或切除。互联的交流电网之间交换功率的大小和方向均由控制系统快速方便地进行控制。

图3 背靠背换流站2组换流单元并联接线示意图