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我国特高压直流输电技术的现状及发展
(华北电力大学,北京市)
【摘要】 直流输电是目前世界上电力大国解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段。本文主要介绍了特高压直流输电技术的特点,特高压直流输电技术所要解决的问题,特高压直流输电技术的在我国发展的必要性以及发展前景。
【关键词】 特高压直流输电,特点,问题,必要性,发展前景
引言
特高压电网是指由特高压骨干网架、超高压、高压输电网、配电网及高压直流输电系统共同构成的分层、分区,结构清晰的大电网。其中,国家电网特高压骨干网架是指由1000kV级交流输电网和±600kV级以上直流输电系统构成的电网。
特高压直流输电技术起源于20 世纪60 年代,瑞典Chalmers 大学1966 年开始研究±750kV 导线。1966 年后前苏联、巴西等国家也先后开展了特高压直流输电研究工作,20 世纪80 年代曾一度形成了特高压输电技术的研究热潮。国际电气与电子工程师协会(IEEE)和国际大电网会议(Cigre)均在80 年代末得出结论:根据已有技术和运行经验,±800kV 是合适的直流输电电压等级,2002 年Cigre又重申了这一观点。随着国民经济的增长,中国用电需求不断增加,中国的自然条件以及能源和负荷中心的分布特点使得超远距离、超大容量的电力传输成为必然,为减少输电线路的损耗和节约宝贵的土地资源,需要一种经济高效的输电方式。特高压直流输电技术恰好迎合了这一要求。
特高压直流输电的技术特点
1.1特高压直流输电系统
特高压直流输电的系统组成形式与超高压直流输电相同,但单桥个数、输送容量、电气一次设备的容量及绝缘水平等相差很大。换流站主接线的典型方式为每极2组12脉动换流单元串联,也可用每极2组12脉动换流单元并联。特高压直流输电采用对称双极结构,即每12脉动换流器的额定电压均为400kV,这样的接线方式使运行灵活性可靠性大为提高。特高压直流输电的运行方式有:双极运行方式、双极混合电压运行方式、单击运行方式和单极半压运行方式等。换流阀采用二重阀,空气绝缘,水冷却;控制角为整流器触发角15°;逆变器熄弧角17°。换流变压器形式为单相双绕组,油浸式;短路阻抗16%-18%;有载调压开关共29档,每档1.25%。换流站平面布置为高、低压阀厅及其换流变压器采用面对面布置方式,高压阀厅布置在两侧,低压阀厅布置在中间。
1.2 特高压直流输电技术的主要特点
(1)特高压直流输电系统中间不落点,可点对点、大功率、远距离直接将电力送往负荷中心。在送受关系明确的情况下,采用特高压直流输电,实现交直流并联输电或非同步联网,电网结构比较松散、清晰。
(2)特高压直流输电可以减少或避免大量过网潮流,按照送受两端运行方式变化而改变潮流。特高压直流输电系统的潮流方向和大小均能方便地进行控制。
(3)特高压直流输电的电压高、输送容量大、线路走廊窄,适合大功率、远距离输电。
(4)在交直流并联输电的情况下,利用直流有功功率调制,可以有效抑制与其并列的交流线路的功率振荡,包括区域性低频振荡,明显提高交流的暂态、动态稳定性能。
(5)大功率直流输电,当发生直流系统闭锁时,两端交流系统将承受大的功率冲击。
1.3 与超高压直流输电比较
和±600千伏级及600千伏以下超高压直流相比,特高压直流输电的主要技术和经济优势可归纳为以下六个方面:
(1)输送容量大。采用4000安培晶闸管阀,±800千伏直流特高压输电能力可达到640万千瓦,是±500千伏、300万千瓦高压直流方式的2.1倍,是±600千伏级、380万千瓦高压直流方式的1.7倍,能够充分发挥规模输电优势。
(2)送电距离长。采用±800千伏直流输电技术使得超远距离的送电成为可能,经济输电距离可以达到2500公里甚至更远,为西南大水电基地开发提供了输电保障。
(3)线路损耗低。在导线总截面、输送容量均相同的情况下,±800千伏直流线路的电阻损耗是±500千伏直流线路的39%,是±600千伏级直流线路的60%,提高输电效率,节省运行费用。
(4)工程投资省。根据有关设计部门的计算,对于超长距离、超大容量输电需求,±800千伏直流输电方案的单位输送容量综合造价约为±500千伏直流输电方案的72%,节省工程投资效益显著。
(5)走廊利用率高。±800千伏、640万千瓦直流输电方案的线路走廊为76米,单位走廊宽度输送容量为8.4万千瓦/米,是±500千伏、300万千瓦方案和±620千伏、380万千瓦方案的1.3倍左右,提高输电走廊利用效率,节省宝贵的土地资源;由于单回线路输送容量大,显著节省山谷、江河跨越点的有限资源。
(6)运行方式灵活。国家电网公司特高压直流输电拟采用400+400千伏双十二脉动换流器串联的接线方案,运行方式灵活,系统可靠性大大提高。任何一个
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