特高壓直流輸電的技術(shù)特點(diǎn)和云廣工程應(yīng)用課件

1、特高壓直流輸電2009年3月的技術(shù)特點(diǎn)和云廣工程應(yīng)用特高壓直流輸電的技術(shù)特點(diǎn)和云廣工程應(yīng)用特高壓直流輸電出現(xiàn)的背景:1、 我國電力發(fā)展規(guī)模龐大2、新增電力裝機(jī)相對集中在大水電、大火電基地3、中國電網(wǎng)西電東送的格局長期存在，規(guī)模逐漸擴(kuò)大4、直流輸電的特點(diǎn)和性能特高壓直流輸電出現(xiàn)的背景:1、 我國電力發(fā)展規(guī)模龐大2004年，全國裝機(jī)突破440GW2005年，全國裝機(jī)突破500GW2005年，全國裝機(jī)達(dá)622GW2010年預(yù)計(jì)全國裝機(jī)達(dá)800GW2020年預(yù)計(jì)全國裝機(jī)超過1000GW每年新增裝機(jī)5060GW左右1、中國電力發(fā)展的現(xiàn)狀和未來2004年，全國裝機(jī)突破440GW1、中國電力發(fā)展的現(xiàn)狀和未2

2、、新增電力裝機(jī)相對集中在： 大火電基地大水電基地2、新增電力裝機(jī)相對集中在： 大火電基地大水電基地云南小灣水電站和金安橋水電站660萬千瓦 送電廣東1500公里金沙江溪洛渡、向家壩水電站1860萬千瓦 送電華中、華東，10002000公里陜西、山西、寧夏、內(nèi)蒙火電基地 送電華北、華中、華東負(fù)荷中心云南小灣水電站和金安橋水電站660萬千瓦金沙江溪洛渡、向家壩西電東送規(guī)模 ,GW水平年北通道中通道南通道總計(jì)200577102020102020206020204040401202030606060180中通道 Centralcorridor北通道North corridor南通道South corr

3、idor3、中國電網(wǎng)西電東送的格局長期存在，規(guī)模逐漸擴(kuò)大西電東送規(guī)模 ,GW水平年北通道中通道南通道總計(jì)200577這種背景下，出現(xiàn)特高壓輸電是必然的（交流和直流）這種背景下，出現(xiàn)特高壓輸電是必然的（交流和直流）4、特高壓直流輸電的特點(diǎn)和性能關(guān)于特高壓直流的電壓等級 直流輸電工程的電壓等級可根據(jù)工程的特點(diǎn)而確定直流工程統(tǒng)一的電壓等級有利于設(shè)備國產(chǎn)化根據(jù)我國的國情確定特高壓直流的電壓等級為800kV4、特高壓直流輸電的特點(diǎn)和性能關(guān)于特高壓直流的電壓等級 特高壓直流與交流相比有其獨(dú)特優(yōu)勢：送電距離可以更遠(yuǎn)送電容量更大線路走廊更窄電力系統(tǒng)適應(yīng)性好控制靈活調(diào)度方便特高壓直流與交流相比有其獨(dú)特優(yōu)勢：送電

4、距離可以更遠(yuǎn)直流輸電特點(diǎn)：輸送容量大：我國已運(yùn)行的300萬千瓦的有3個(gè)項(xiàng)目送電距離遠(yuǎn)，現(xiàn)在世界上已有1700公里直流工程我國葛上直流工程1052公里，天廣、三常、三廣、貴廣直流都將近1000公里特高壓直流輸電具有直流輸電的所有特點(diǎn)直流輸電特點(diǎn)：輸送容量大：我國已運(yùn)行的300萬千瓦的有3個(gè) 輸送的功率和大小方向可以快速控制和調(diào)節(jié) 直流輸電接入不會增加原有電力系統(tǒng)的短路容量 直流輸電線路走廊窄 500KV直流走廊寬度30m,送電300萬千瓦500KV交流走廊寬度55m,送電100萬千瓦 輸送的功率和大小方向可以快速控制和調(diào)節(jié) 直流輸電接入不 直流電纜線路沒有電容電流問題 遠(yuǎn)距離海底送電往往采用直流

5、 直流工程的一個(gè)極發(fā)生故障時(shí)，另一極可繼續(xù)運(yùn)行，并可發(fā)揮過負(fù)荷能力，保持送電功率或減少功率損失 直流系統(tǒng)本身配有調(diào)制功能，可以根據(jù)系統(tǒng)要求作出反應(yīng)，對機(jī)電振蕩產(chǎn)生阻尼，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平 直流電纜線路沒有電容電流問題 使用換流站無功功率控制進(jìn)行系統(tǒng)的交流電壓調(diào)節(jié)大電網(wǎng)之間通過直流互聯(lián)（如背靠背方式，送電方式）兩個(gè)電網(wǎng)間不會互相干擾和影響，必要時(shí)可以迅速進(jìn)行功率支援 使用換流站無功功率控制進(jìn)行系統(tǒng)的交流電壓調(diào)節(jié)長距離、高電壓、大功率送電項(xiàng)目背靠背工程海底電纜工程輕型直流輸電 直流輸電項(xiàng)目類型長距離、高電壓、大功率送電項(xiàng)目直流輸電項(xiàng)目類型大容量、遠(yuǎn)距離送電。 可以送電到2000千米之外。 一項(xiàng)工

6、程可輸送功率300400萬千瓦。可以將電能直接接到負(fù)荷中心，送到交流220千伏供電系統(tǒng)中。電力系統(tǒng)互聯(lián)。通過海底電纜送電。這恰是我國電網(wǎng)發(fā)展所需要的！ 直流輸電適合大容量、遠(yuǎn)距離送電。直流輸電適合起步于50年代世界上現(xiàn)在已建成高壓直流輸電60多項(xiàng) 其中：50年代 2項(xiàng)60年代 5項(xiàng)70年代 15項(xiàng)80年代 30項(xiàng)90年代 10項(xiàng) 直流輸電技術(shù)的發(fā)展起步于50年代直流輸電技術(shù)的發(fā)展項(xiàng)目額定電壓（千伏）額定功率（萬千瓦）輸電距離（公里）投 運(yùn)時(shí) 間安裝地點(diǎn)及供貨商卡布拉-巴薩 533 192 13601978莫桑比克-南非AEG-BBC-SIEMENS因加沙巴 500 112 17001981扎伊

7、爾 ASEA納爾遜河二期 500 200 9401985加拿大 AEG-BBC-SIEMENSI.P.P. 500 192 7841986美國 ASEA伊泰普一期 600 315 7961986巴西 ASEA伊泰普二期 600 315 7961987巴西 ASEA太平洋聯(lián)絡(luò)線 500 310 13611989美國 ABB(BBC)葛上 500 120 10521989/90中國ABB(BBC)-SIEMENS魁北克多端 500 225 15001986/90/92加拿大-美國 ABB亨德-德里 500 150 8141992印度 ABB-BHEL天廣 500 180 9602000/01中國

8、SIEMENS東南聯(lián)接 500 200 14202002印度 SIEMENS三常 500 300 8902003中國 ABB 世界上長距離高壓直流輸電項(xiàng)目項(xiàng)目額定電壓額定功率輸電距離投 運(yùn)安裝地點(diǎn)卡布拉-巴薩 葛洲壩上海直流工程 500千伏，1200安培，1200兆瓦 輸電距離 1052 千米， 1989年單極投產(chǎn)， 1990年雙極建成天生橋廣州直流輸電工程 500千伏，1800安培，1800兆瓦 輸電距離960千米， 2000年12月單極投產(chǎn) 2001年6月雙極建成我國已投運(yùn)的直流工程項(xiàng)目葛洲壩上海直流工程我國已投運(yùn)的直流工程項(xiàng)目三峽常州直流輸電工程 500千伏，3000安培，3000兆瓦

9、輸電距離890千米 2003年1月單極投產(chǎn)，2003年6月雙極建成舟山直流工程 100千伏，500安培，50兆瓦 輸電距離54.1千米 （架空線路42.1千米，海底電纜12千米） 1987年投運(yùn)三峽常州直流輸電工程三峽廣東直流工程 500千伏，3000安培，3000兆瓦 輸電距離956千米 2003年12月單極投產(chǎn) 2004年 4月雙極投產(chǎn) 三峽廣東直流工程貴州廣東直流工程 500千伏，3000安培，3000兆瓦 輸電距離900千米 2004年6月單極，2004年10月雙極近期規(guī)劃的項(xiàng)目有三峽右岸上海，貴州廣東第二回直流工程，送電容量都是3000兆瓦，2007年投產(chǎn)。 貴州廣東直流工程800K

10、V較500KV直流：電壓更高送電容量更大送電距離更遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜800KV較500KV直流：電壓更高 800KV是500KV的1.6倍 高壓端的直流設(shè)備：換流變壓器及其套管、 穿墻套管、換流閥、避雷器、直流開關(guān)、 支持瓷柱、線路絕緣等提出更高要求電壓更高： 800KV是500KV的1.6倍電壓更送電容量大云廣東直流：500萬千瓦金沙江、溪洛渡、向家壩水電站送出：640萬千瓦相應(yīng)的直流電流達(dá)：3125A、4000A送電容量大云廣東直流：500萬千瓦送電距離遠(yuǎn)云廣直流：1500公里溪洛渡、向家壩水電站送華東：2000公里送電距離遠(yuǎn)云廣直流：1500公里800KV直流面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)設(shè)備制造難度大設(shè)備外

11、絕緣要求高換流站主接線和基本結(jié)構(gòu)復(fù)雜電磁環(huán)境的要求接地極入地的電流大(4000A，3125A）極閉鎖故障對電力系統(tǒng)的沖擊800KV直流面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)設(shè)備制造難度大設(shè)備制造難度大換流變壓器換流變壓器套管穿墻套管換流閥設(shè)備制造難度大換流變壓器設(shè)備外絕緣要求高直流的積污效應(yīng)絕緣形式（戶內(nèi)開關(guān)場）絕緣材料：合成材料高海拔對外絕緣的影響空氣凈距大設(shè)備外絕緣要求高直流的積污效應(yīng)換流站主接線和基本結(jié)構(gòu)復(fù)雜雙12脈沖閥串接換流變壓器臺數(shù)多運(yùn)行方式復(fù)雜控制保護(hù)的要求高設(shè)備布置難度大換流站主接線和基本結(jié)構(gòu)復(fù)雜雙12脈沖閥串接電磁環(huán)境的要求可聽噪音無線電干擾地面場強(qiáng)電磁環(huán)境的要求可聽噪音接地極入地的電流大(4000

12、A，3125A）對周圍環(huán)境的影響對中性點(diǎn)接地變壓器的影響地面電位場強(qiáng)接地極入地的電流大(4000A，3125A）對周圍環(huán)境的影極閉鎖故障對電力系統(tǒng)的沖擊單極故障雙極故障對交流系統(tǒng)的要求極閉鎖故障對電力系統(tǒng)的沖擊單極故障特高壓直流的應(yīng)用前景：規(guī)劃建設(shè)的800KV直流工程云廣800KV工程 送電容量500萬千瓦、送電距離1500公里 2009年單極投運(yùn)、2010年雙極投運(yùn)溪洛渡、向家壩水電站送出3回800KV工程1回送華中：640萬千瓦，1000公里2回送華東：640萬千瓦，2000公里特高壓直流的應(yīng)用前景：規(guī)劃建設(shè)的800KV直流工程云廣8錦屏水電站送江蘇 640萬千瓦，2000公里以上 烏東德

13、水電站送福建白鶴灘水電站送湖北東部錦屏水電站送江蘇 640萬千瓦，2000公里以上 火電基地送出：內(nèi)蒙東部呼盟至沈陽、至華北、至山東寧夏火電基地至華東新疆哈密火電基地至華中均有規(guī)劃的800kV火電基地送出：內(nèi)蒙東部呼盟至沈陽、至華北、至山東世界上印度：規(guī)劃東北部至南部800KV直流 送電距離約2000公里南非：設(shè)想將剛果的水電用800KV送 到南非，計(jì)劃功率300萬千瓦，距 離3000公里巴西：1990年代即考慮800KV直流輸電世界上印度：規(guī)劃東北部至南部800KV直流南非：設(shè)想將剛果800KV直流輸電應(yīng)用研究800KV直流輸電應(yīng)用研究1、主接線研究2、主設(shè)備的研發(fā)3、特高壓直流電磁環(huán)境問題

14、4、絕緣水平和絕緣裕度5、新技術(shù)、新材料的應(yīng)用6、運(yùn)行方式1、主接線研究1、主接線的研究 閥的主接線單12脈沖閥組結(jié)構(gòu)+800KV-800KV1、主接線的研究單12脈沖閥組結(jié)構(gòu)+800KV-800KV雙12脈沖閥組并聯(lián)結(jié)構(gòu)+800KV雙12脈沖閥組并聯(lián)結(jié)構(gòu)+800KV雙12脈沖閥組串聯(lián)結(jié)構(gòu)+800KV-800KV雙12脈沖閥組串聯(lián)結(jié)構(gòu)+800KV-800KV雙12脈沖閥串聯(lián)結(jié)構(gòu)組合400+400 500+300600+200雙12脈沖閥串聯(lián)結(jié)構(gòu)組合400+400 帶旁路開關(guān)的雙12脈沖閥組串接結(jié)構(gòu)800KV400KV帶旁路開關(guān)的雙12脈沖閥組串接結(jié)構(gòu)800KV400KV帶旁路開關(guān)的雙12脈沖閥

15、組運(yùn)行圖帶旁路開關(guān)的雙12脈沖閥組運(yùn)行圖帶平波電抗器等設(shè)備的配置圖+800KV-800KV帶平波電抗器等設(shè)備的配置圖+800KV-800KV雙12脈沖閥全電壓運(yùn)行圖+800KV-800KV雙12脈沖閥全電壓運(yùn)行圖+800KV-800KV雙12脈沖閥一極全壓、一極半壓運(yùn)行圖雙12脈沖閥一極全壓、一極半壓運(yùn)行圖2、換流站主設(shè)備研發(fā)交流濾波器換流變壓器換流變閥側(cè)套管穿墻套管旁路開關(guān)旁路刀閥平波電抗器電壓分壓器電容器隔離開關(guān)直流線路直流濾波器電容器避雷管接地刀閥換流閥交流系統(tǒng)2、換流站主設(shè)備研發(fā)交流濾波器換流換流變閥穿墻套管旁路旁路刀換流變壓器采用雙12脈沖閥組串接時(shí)，每站24臺，（不含備用）高壓端（

16、800KV）制造難度大換流變壓器采用雙12脈沖閥組串接時(shí)，可控硅閥送電容量500萬千瓦電流3125安 125閥片送電容量640萬千瓦電流4000安 150閥片可控硅閥送電容量500萬千瓦平波電抗器（干式）平波電抗器（干式）平波電抗器（油浸式）平波電抗器（油浸式）穿墻套管換流閥側(cè)套管穿墻特高壓直流輸電的技術(shù)特點(diǎn)和云廣工程應(yīng)用課件其它特高壓直流設(shè)備直流避雷器直流PLC設(shè)備直流隔離開關(guān)旁路開關(guān)直流電壓分壓器支持瓷柱直流電流互感器 其它特高壓直流設(shè)備直流避雷器直流PLC設(shè)備直流隔離開關(guān)旁路開800KV避雷器800KV避雷器800600400U旁路開關(guān)800U旁路開關(guān)性能要求單次諧波畸變率Dn不計(jì)入背景

17、諧波 D3，D5 1.25%或1% 其他奇次Dn 1%偶次諧波畸變率Dn 0.5%總諧波畸變率1.5%（或1.75%)電話諧波波形系數(shù)T.H.F.F 1%交流濾波器性能要求單次諧波畸變率Dn交流濾波器特高壓直流輸電的技術(shù)特點(diǎn)和云廣工程應(yīng)用課件性能要求等效干擾電流值雙極方式 500mA單極方式 1000mA直流濾波器性能要求等效干擾電流值直流濾波器特高壓直流輸電的技術(shù)特點(diǎn)和云廣工程應(yīng)用課件 3GC 500 kVDC capacitor800KV直流濾波器 3GC 500 kVDC capacitor800KV直控制保護(hù)系統(tǒng)適應(yīng)雙12脈沖閥組串接的接線方式運(yùn)行方式更靈活更可靠的軟硬件平臺安全可靠、

18、方便靈活、功能齊全控制保護(hù)系統(tǒng)適應(yīng)雙12脈沖閥組串接3、特高壓直流電磁環(huán)境問題可聽噪音 換流站 直流線路無線電干擾接地極入地電流 地電位升高 周圍金屬的腐蝕 變壓器直流偏磁3、特高壓直流電磁環(huán)境問題可聽噪音800KV電磁環(huán)境指標(biāo)地面合成場強(qiáng) 30KV/m(臨近民房，50%測量值不超過15KV/m，最大值不超過25KV/m）輸電線路下方，離子流密度100nA/m2800KV電磁環(huán)境指標(biāo)地面合成場強(qiáng) 30KV無線電干擾 58dBV/m（線投影外側(cè)20m處,0.5MHz）噪聲 50dBA（人口稠密地區(qū)按45dBA控制）無線電干擾 58dBV/m（線投影外側(cè)20m處,0.4、800KV過電壓水平絕緣水

19、平 位置 換流變壓器閥側(cè) 高壓極頂側(cè) 高壓直流母線SIWL （KV） 1600 1600 1600 LIWL （KV） 1800 1800 19004、800KV過電壓水平 位置 換流變壓器閥側(cè) 絕緣裕度 操作沖擊/雷電沖擊/陡波沖擊閥 10/10/15換流變壓器 15/20/25平波電抗器 15/20/25直流閥廳設(shè)備 15/15/25直流場 15/20/25 操作沖擊/雷電沖擊/陡波沖擊閥 5、新技術(shù)、新材料應(yīng)用增加避雷器以限制過電壓平波電抗器在極線和中心線平衡布置采用合成絕緣材料絕緣5、新技術(shù)、新材料應(yīng)用增加避雷器以限制過電壓避雷器和平波電抗器配置方案避雷器和平波電抗器配置方案6、運(yùn)行方式雙極全電壓運(yùn)行（ 800KV）一極全電壓，一極半電壓運(yùn)行 （ +800KV 400KV或+400KV 800KV）雙極半電壓運(yùn)行（ 400KV）單極大地回線運(yùn)行單極金屬回線運(yùn)行6、運(yùn)行方式雙極全電壓運(yùn)行（ 800KV）雙12脈沖閥全電壓運(yùn)行圖+800KV-800KV+400KV-400KV雙12脈沖閥全電壓運(yùn)行圖+800KV-800KV+400KV雙12脈沖閥一極全壓、一極半壓運(yùn)行圖+800KV-800KV+400KV-400KV雙12脈沖閥一極全壓、一極半壓運(yùn)行圖+800KV-800KV直流電壓 800