特高压直流输电的技术特点与工程应用.docx
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1、特高压直流输电的技术特点与工程应用fenghy导语:阐述了特高压直流输电技术具有送电间隔远、送电容量大、控制灵敏和调度方便等特点,以及在我国应用的迫切性和应用的广阔前景摘要:阐述了特高压直流输电技术具有送电间隔远、送电容量大、控制灵敏和调度方便等特点,以及在我国应用的迫切性和应用的广阔前景。文中较具体地介绍了特高压直流输电根本参数的选择、换流站的主接线方案选择、换流站主设备如换流变压器、换流阀、换流变压器套管、穿墙套管等的选用和配置问题,以及电磁环境问题。研究分析说明,800kV特高压直流输电的工程应用不存在不能克制的技术问题。文中指出,特高压直流输电工程的电磁环境指标目前可以按500kV直流
2、的限值来控制。关键词:电力系统;特高压;直流输电;电网;工程应用随着国民经济的持续、高速增长,电力需求日益旺盛,电力工业的开展速度加快。2004年新增发电装机容量505GW,全国发电总装机容量到达440GW;2005年新增发电装机容量约70GW,全国发电总装机容量打破500GW;预计到2020年、2020年,全国发电总装机容量将分别到达700GW和1200GW。新增电力装机有很大数目在西部大水电基地和北部的火电基地。这些集中的大电站群装机容量大,间隔负荷中心远。如金沙江的溪洛渡、向家坝水电厂,总装机容量到达18.6GW,方案送电到距电厂10002000km的华中、华东地区;云南的水电有约20G
3、W容量要送到1500km外的广东;筹划中的陕西、山西、宁夏、内蒙古的大火电基地将送电到华北、华中和华东的负荷中心,间隔近的约1000km,远的超过2000km。在这种背景下,要求输电工程具有更高的输电才能和输电效率,实现平安可靠、经济公道的大容量、远间隔送电。特高压直流输电是知足这种要求的关键技术之一。1特高压直流输电的技术特点特高压直流输电的电压等级概念与沟通输电不一样。对于沟通输电来讲,一般将220kV及以下的电压等级称为高压,330750kV的称为超高压,1000kV及以上的称为特高压。直流输电那么稍有不同,100kV以上的统称为高压;500kV和600kV仍称为高压,一般不称为超高压;
4、而超过600kV的那么称为特高压。对于单项直流输电工程而言,通常根据其送电容量、送电间隔等因素进展技术、经济方面的综合比拟,对工程进展个性化设计而确定相应的直流电压等级。我国对特高压直流输电的电压等级进展研究和论证时,考虑到我国对直流输电技术的研发程度和直流设备的研制才能,以为确定一个特高压直流电压程度是必要的,并把800kV确定为我国特高压直流输电的标称电压。这有利于我国特高压直流输电技术和设备制造的标准化、标准化、系列化开发,有利于进展我国特高压直流输电工程的规划、设计、施行和治理。特高压直流输电技术不仅具有高压直流输电技术的所有特点,而且能将直流输电技术的优点更加充分发挥。直流输电的优点
5、和特点主要有1:输送容量大。如今世界上已建成多项送电3GW的高压直流输电工程。送电间隔远。世界上已有输送间隔达1700km的高压直流输电工程。我国的葛南葛洲坝上海南桥直流输电工程输送间隔为1052km,天广天生桥广东、三常三峡常州、三广三峡广东、贵广贵州广东等直流输电工程输送间隔都接近1000km。输送功率的大小和方向可以快速控制和调节。直流输电的接入不会增加原有电力系统的短路电流容量,也不受系统稳定极限的限制。直流输电可以充分利用线路走廊资源,其线路走廊宽度约为沟通输电线路的一半,且送电容量大,单位走廊宽度的送电功率约为沟通的4倍。如直流500kV线路走廊宽度约为30m,送电容量达3GW;而
6、沟通500kV线路走廊宽度为55m,送电容量却只有1GW。直流电缆线路不受沟通电缆线路那样的电容电流困扰,没有磁感应损耗和介质损耗,根本上只有芯线电阻损耗,绝缘程度相对较低。直流输电工程的一个极发生故障时,另一个极能继续运行,并通过发挥过负荷才能,可保持输送功率或者减少输送功率的损失。直流系统本身配有调制功能,可以根据系统的要求做出反响,对机电振荡产生阻尼,阻尼低频振荡,进步电力系统暂态稳定程度。可以通过换流站配置的无功功率控制进展系统的沟通电压调节。大电网之间通过直流输电互联如背靠背方式,2个电网之间不会相互干扰和影响,必要时可以迅速进展功率交换。特高压直流输电的特点:电压高,高达800kV
7、。对与电压有关的设备,如高压端800kV的换流变压器及其套管、穿墙套管、避雷器等研发提出了高要求;对承受800kV的外绝缘,如支持瓷柱、线路绝缘子等需要进展新的研发。送电容量大。规划的特高压直流输电工程的送电容量高达5GW和6.4GW,相应的直流额定电流将到达3125A和4000A。送电间隔长,长达1500km,甚至超过2000km。2特高压直流输电面临的技术挑战特高压直流输电面临的技术挑战主要有2:1设备制造难度大。800kV特高压直流输电中换流变压器、换流变压器套管、穿墙套管、换流阀等特高压直流输电设备的设计制造难度加大。2设备外绝缘要求高。随着电压等级的进步,设备外绝缘能否到达要求令人担
8、忧。特高压对线路绝缘子的绝缘要求很高,绝缘子在特高压情况下受直流积污效应的影响所能承受的电压与绝缘间隔的关系较常规电压变化很大,可能存在拐点,即当电压到达一数值时,绝缘子长度的增加,所能承受的电压变化很小。换流站的开关场的外绝缘也要采取特殊方法。采用合成绝缘材料代替瓷和玻璃是一个解决问题的方法。设备所要求的空气净距更大。另外由于我国特高压直流输电工程经过西部高海拔地区,还必须考虑高海拔对外绝缘的影响。3换流站主接线的根本构造复杂。800kV特高压直流输电换流阀采用双12脉冲阀串接,晶闸管的数目大大增加。换流变压器台数增加,一个换流站需要24台变压器,运行方式复杂,控制保护的要求高,设备布置难度
9、大。4电磁环境的要求更高。电磁环境主要涉及可听噪声、无线电干扰、地面场强等方面。5接地极入地的电流更大。800kV特高压直流输电单极运行时接地极入地的电流达3125A或者4000A,如此大的入地电流会对四周环境造成很大的影响。如对四周金属的腐蚀;对附近中性点接地变压器产生直流偏磁,引起变压器非正常发热、噪声增大;造成附近地面电位场强增加,对人畜造成威胁。6极闭锁故障对电力系统的冲击。由于特高压直流输电输电容量大,单极故障或者双极故障将造成受电端系统供电容量的严重缺乏,这会对电力系统造成很大的冲击,假如沟通系统不能承受,将造成电网崩溃,引起灾难性后果,因此对受电端沟通系统提出了较高的要求。3特高
10、压直流输电的应用前景特高压直流输电有利于施行西电东送战略,将应用于大型水电厂群、大型火电基地的电力外送,送电间隔一般都在1000km以上。我国拟建立的第一个特高压直流输电工程是云广云南广东800kV直流输电工程,以便将云南的电力外送。云南的小湾水电厂装机4.2GW,附近的金安桥水电厂装机2.4GW。云广直流工程为适应这2座水电站的电力外送,方案于2020年单极投运,2020年双极投运。工程额定电压为800kV,额定容量为5GW,额定电流为3125A,送电间隔为1500km。为了将金沙江的溪洛渡、向家坝水电厂的电力外送,规划了3回800kV直流输电工程,其中1回送华中,间隔约为1000km;其余
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