特高壓直流輸電技術綜述(共5頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上特高壓直流輸電技術綜述李*1，張*2,蔡*3，袁*41,2,3,4哈爾濱工業(yè)大學材料學院電子封裝技術專業(yè)摘 要 分析與總結國內外關于特高壓直流輸電技術的研究，并結合我國電力資源西部中部山西等地產能達，東部，南部用電需求大的基本情況，分析這一技術在我國西電東送，和三西（山西，陜西，內蒙古西部）煤電資源向東南沿海輸送工程中的應用前景。關鍵詞 特高壓；直流輸電；技術綜述0 簡介特高壓輸電技術是指在500kV以及750kV交流和±500kV直流之上采用更高一級電壓等級的輸電技術，包括交流特高壓輸電技術和直流特高壓輸電技術兩部分。有文獻建議加強特高壓交流輸電技術的科研

2、及設備試制工作，也有文獻認為直流聯(lián)網(wǎng)可提高全國互聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行水平和供電可靠性。特高壓直流輸電技術起源于20世紀60年代，瑞典Chalmers大學1966年開始研究±750kV導線。1966 年后前蘇聯(lián)、巴西等國家也先后開展了特高壓直流輸電研究工作，20世紀80年代曾一度形成了特高壓輸電技術的研究熱潮。國際電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE）和國際大電網(wǎng)會議（Cigre）均在80 年代末得出結論：根據(jù)已有技術和運行經驗，±800kV 是合適的直流輸電電壓等級，2002 年 Cigre又重申了這一觀點。1 直流輸電現(xiàn)狀中國擁有世界上最先進的直流輸電技術，如換流站中首次采用G

3、IS全封閉組合電氣及戶內直流開關場，既有傳統(tǒng)的電觸發(fā)也有大功率光觸發(fā)可控硅換流閥、光TA及有源濾波器技術，直流線路用720 mm2大截面導線及OPGW復合地線光纜。通過實踐和積累，我國直流工程在建設、設計、設備選用和施工等方面都有較大進步。19881994年為了開發(fā)亞馬遜河的水力資源，巴西電力研究中心和ABB組織了包括±800kV特高壓直流輸電的研發(fā)工作，后因工程停止而終止了研究工作。目前巴西又將亞馬遜河的水力資源開發(fā)列入議事日程，準備恢復特高壓直流輸電的研究工作。此外，正在積極進行特高壓直流輸電研究的還有印度和中國。 2 特高壓直流輸電技術的優(yōu)點特高壓直流輸電無需復雜的系統(tǒng)設計，基

4、本可以采用±500kV和±600kV直流輸電系統(tǒng)類似的設計方法，需要考慮的關鍵問題是外部絕緣和套管的設計等問題。特高壓直流輸電的輸送容量大，輸電距離長，輸電能力主要受導線最高允許溫度的限制。一條±600kV直流線路可輸送的功率約為4GW；而一條±800kV直流線路可輸送的功率可達到6GW，用于遠距離輸電具有良好的經濟性。對于特高壓輸電技術，只要所聯(lián)的交流系統(tǒng)短路比大于3，即能夠滿足其接入電網(wǎng)的條件。目前我國與直流相聯(lián)的交流系統(tǒng)短路比均大于5。交流線路的無功補償對遠距離大容量輸電系統(tǒng)至關重要；而直流輸電線路本身不需要無功補償，在換流站利用站內的交流濾波器和

5、并聯(lián)電容器即可向換流器提供所需的無功功率。一般來講，對于遠距離大容量輸電直流方案優(yōu)于交流方案，特高壓方案優(yōu)于超高壓方案。3 系統(tǒng)設計3.1 主要性能要求±800kV特高壓直流輸電工程的額定容量為2×3200MW，送端平波電抗器直流線路側為測點，最小輸送功率為雙極640MW、單極320MW（對于無功平衡設計，可按單極640MW考慮）；帶備用冷卻時，30min過負荷能力不小于1.2pu，2h過負荷能力不小于1.15pu，連續(xù)過負荷能力不小于1.1pu；標稱電壓為800kV，允許電壓波動范圍為2%，70%100%標稱電壓降壓運行；除單極大地回路、雙極線并聯(lián)外，可運行在其它所有正向

6、和反向方式下，任何一個換流器的任何故障、退出、檢修和投入均不影響其它換流器的運行；反向輸送能力按正向輸送能力的50%考慮，不要求在線快速潮流反轉。特高壓直流輸電工程的可靠性設計指標如表1所示。表13.2 主接線方式直流換流站的主接線設計主要有兩個方面，即直流側主接線和交流側主接線。 直流側主接線主要有三種：每極一個換流器、每極兩個換流器串聯(lián)、每極兩個換流器并聯(lián)。根據(jù)特高壓直流輸電工程的技術條件和目前的制造水平，我國將一律采用每極兩個換流器串聯(lián)的主接線方式，如圖1所示，每個換流器的容量為1600MW，將是世界上容量最大的換流器。采用這種主接線方式的一個重要問題是兩個換流器之間的電壓分配，我國初步

7、選擇400kV+400kV的方案。 圖1換流器的接線方式交流側主接線將采用常規(guī)的3/2接線，每個換流器接入一個進線間隔，為了提高可靠性、降低穿越功率，4個換流器應接入4串。交流濾波器將按大組接線，大組采用單母線結構，由 35個分組濾波器或無功補償設備組成，每一分組采用斷路器投切，每一大組通過一個間隔接入交流場。由于特高壓系統(tǒng)的容量特別大，需要采用 4 個大組的結構，因此每一換流站的直流設備占用 8 個出線間隔。3.3 主要設備參數(shù)為了設計逆變側換流器的主參數(shù)，必須考慮直流輸電線路。假定線路長度為1800km，采用6*720mm2導線結構，其最小電阻約為10.8。在外部參數(shù)確定后，直流輸電工程主

8、參數(shù)的設計主要是根據(jù)換流閥耐受沖擊電流的能力優(yōu)化換流變壓器阻抗的過程，阻抗確定后，其它一切參數(shù)都可以通過解析公式直接導出。 根據(jù)相關研究結果，無論采用5英寸晶閘管還是6英寸晶閘管，其沖擊電流耐受能力均按 50kA設計。閥短路沖擊電流的幅值為： （3-1）式中Idn為直流輸電系統(tǒng)的額定電流；Xt為換流變壓器短路阻抗；Xs為系統(tǒng)阻抗對于特高壓直流輸電工程，根據(jù)容量、絕緣水平等設計的換流變壓器自然形成的阻抗約為16%或略高，按短路電流為63kA考慮系統(tǒng)阻抗的最小值，代入額定電流4kA，得到可能的最大沖擊電流幅值約為45kA，有適當?shù)脑６取?按照Xt為16%、整流側延遲觸發(fā)角為15°、逆變側

9、熄弧角為17°、直流線路電阻為10.8計算得到換流變壓器的主參數(shù)如表2所示。 表24 總結根據(jù)20世紀80年代特高壓輸電工程的試驗研究和輸電設備研制技術的積累，目前我國已具備特高壓輸電工程的建設條件，我國能源與負荷分布的嚴重不平衡以及未來電力發(fā)展的巨大空間迫切需要特高壓直流輸電技術。根據(jù)國網(wǎng)建設有限公司的近期規(guī)劃，未來5年是我國發(fā)展特高壓直流輸電技術的關鍵時期。特高壓直流輸電技術符合電力工業(yè)發(fā)展規(guī)律和電網(wǎng)技術的發(fā)展方向，在技術上沒有不可逾越的障礙，在我國有廣闊的應用前景。 5 參考文獻1 蘇宏田,齊旭,吳云. 我國特高壓直流輸電市場需求研究J. 電網(wǎng)技術, 2005, 29(24):1-42 袁清云. 特高壓直流輸電技術現(xiàn)狀及在我國的應用前景J. 電網(wǎng)技術,2005,29(14):1-33 劉澤洪,趙畹君. 直流輸電工程M. 北京:中國電力出版社,20044 劉振亞. 特高壓電網(wǎng)M. 北京:中國經濟出版社,20055 朱藝穎,蔣衛(wèi)平,曾昭華,等. 抑制變壓器中性點直流電流的措施研究J. 中國電機工程學報,2005,25(13):1-