高壓與特高壓輸電技術(shù)培訓(xùn)內(nèi)容 PPT課件

1 特高壓輸電技術(shù) 華北電力大學(xué)賈逸梅編 2 電網(wǎng)規(guī)劃與特高壓技術(shù) 一 電網(wǎng)的功能二 電壓等級(jí)的劃分三 我國(guó)電網(wǎng)的現(xiàn)狀 發(fā)展和未來四 建設(shè)特高壓電網(wǎng)的意義和必要性五 中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)特高壓骨干網(wǎng)架六 特高壓電網(wǎng)的系統(tǒng)特性和經(jīng)濟(jì)性七 特高壓輸電需研究的技術(shù)問題八 在特高壓輸電線路建設(shè)中主要采取的輸電新技術(shù)九 特高壓直流輸電的系統(tǒng)特性十 高壓直流輸電與特高壓交流輸電的比較 十一 特高壓變電站與特高壓電氣設(shè)備十二 城市電網(wǎng)建設(shè)的特點(diǎn)和方向 3 一 電網(wǎng)的功能 電能與其他能源不同 其主要特點(diǎn)是 不能大規(guī)模儲(chǔ)存 發(fā)電和用電之間必須實(shí)時(shí)保持供需平衡 輸電的功能是 將發(fā)電廠發(fā)出的電力輸送到消費(fèi)電能的地區(qū) 或進(jìn)行相鄰電網(wǎng)間的電力互送 使其形成互聯(lián)電網(wǎng)或統(tǒng)一電網(wǎng) 保持發(fā)電和用電或兩電網(wǎng)間供需平衡 配電的功能是 在消費(fèi)電能的地區(qū)接受輸電網(wǎng)受端的電力 進(jìn)行分配 輸送到城市 郊區(qū) 鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村 進(jìn)一步分配和供給工業(yè) 農(nóng)業(yè) 商業(yè) 居民用工業(yè)及特殊需要的用電部門 4 輸電功能由升壓變電站 降壓變電站及其相連的輸電線完成 所有輸變電設(shè)備連接起來構(gòu)成輸電網(wǎng) 所有配變電設(shè)備連接起來構(gòu)成配電網(wǎng) 輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)統(tǒng)稱為電網(wǎng) 發(fā)電廠 輸電網(wǎng) 配電網(wǎng)和用電設(shè)備連接起來組成為一個(gè)集成的整體 這個(gè)整體被稱為電力系統(tǒng) 輸電網(wǎng)由輸電和變電設(shè)備構(gòu)成 輸電設(shè)備主要有輸電線 桿塔 絕緣子串 架空線路等 變電設(shè)備有變壓器 電抗器 用于330kV以上 電容器 斷路器 接地開關(guān) 隔離開關(guān) 避雷器 電壓互感器 電流互感器 母線等一次設(shè)備和確保安全 可靠輸電的繼電保護(hù) 監(jiān)視 控制和電力通信系統(tǒng)等二次設(shè)備 變電設(shè)備主要集中在變電站內(nèi) 5 對(duì)于直流輸電 它的輸電功能由直流輸電線路的換流站的各種換流設(shè)備 包括一次設(shè)備和二次設(shè)備實(shí)現(xiàn) 輸電網(wǎng)一次設(shè)備和相關(guān)的二次設(shè)備協(xié)調(diào)配合是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全 穩(wěn)定運(yùn)行 避免連鎖事故發(fā)生 防止大面積停電的重要保證 6 二 電壓等級(jí)的劃分 輸電電壓一般分為高壓 超高壓和特高壓 高壓HV HighVoltage 220kV 額定電壓 35kV例如 電壓等級(jí)35 110 220kV 均為最大線電壓 超高壓EHV ExtraHighVoltage 1000kV 額定電壓 330kV例如 電壓等級(jí)330 500 750kV 均為最大線電壓 特高壓UHV UltraHighVoltage 額定電壓 1000kV例如 電壓等級(jí)1000 1200 1500kV 均為最大線電壓 7 高壓直流 HVDC 600kV級(jí)以下的直流輸電電壓 特高壓直流 HVDC 600kV以上的直流輸電電壓 我國(guó)高壓電網(wǎng)指 110kV和220kV電網(wǎng) 超高壓電網(wǎng)指 330kV 500kV和750kV電網(wǎng) 特高壓電網(wǎng)指 正在開發(fā)的1000kV交流電壓和 800kV直流電壓電網(wǎng) 8 三 中國(guó)電網(wǎng)的現(xiàn)狀 發(fā)展和未來 1 我國(guó)電網(wǎng)存在的問題 缺少合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)1970年后 很多地區(qū)逐步由孤立的110kV 220kV電網(wǎng)互聯(lián)形成220kV或330kV的全省乃至跨省電網(wǎng) 1970 1980年全國(guó)發(fā)生電力系統(tǒng)穩(wěn)定破壞事故達(dá)210次之多 電網(wǎng)建設(shè)滯后于電源建設(shè)過去 長(zhǎng)期以來 重發(fā) 電 輕供 電 所以造成電網(wǎng)建設(shè)投入不足 電網(wǎng)發(fā)展嚴(yán)重滯后 9 現(xiàn)有500kV電網(wǎng)輸送能力不能滿足大范圍電力資源配置和電力市場(chǎng)的要求 電力負(fù)荷密集地區(qū)電網(wǎng)短路電流控制困難 長(zhǎng)鏈型電網(wǎng)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問題突出 受端網(wǎng)絡(luò)存在多直流集中落點(diǎn)和電壓穩(wěn)定問題2 我國(guó)電網(wǎng)的現(xiàn)狀目前我國(guó)電網(wǎng)架構(gòu)是以220kV 330kV 500kV交流輸電和幾條500kV直流輸電線路為骨干網(wǎng)架 10 全國(guó)已形成5個(gè)區(qū)域電網(wǎng)和南方電網(wǎng) 其中 華東 華北 華中 東北4個(gè)區(qū)域電網(wǎng)和南方電網(wǎng)已經(jīng)形成了500kV的主網(wǎng)架 西北電網(wǎng)在330kV網(wǎng)架的基礎(chǔ)上 第一條750kV官亭一蘭州東輸變電示范工程已于2005年9月26日建成投運(yùn) 西電東送也已形成了北中南三大送電通道 北通道已經(jīng)形成由山西 蒙西向京津塘和河北南網(wǎng)送電的9回500kV線路 中通道由2條士500kV直流線路構(gòu)成 南通道已形成 三交二直 5條送電通道 11 全國(guó)各大區(qū)域電網(wǎng)之間目前聯(lián)網(wǎng)線路達(dá)到 三交三直 6條聯(lián)網(wǎng)線路 即連接華中 華東的2條500kV直流線路 連接?xùn)|北 華北的雙回500kV交流線路 連接華北 華中電網(wǎng)的1條500kV交流線路 連接華中與南方電網(wǎng)的1條士500kV直流線路 全國(guó)聯(lián)網(wǎng)規(guī)模達(dá)到4 3億kw 交流同步網(wǎng)規(guī)模達(dá)到2億kw 就此 西電東送 南北互供 全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的格局已經(jīng)初步形成 12 3 我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展和未來 電網(wǎng)的發(fā)展十一五 期間 我國(guó)將實(shí)施7個(gè)跨省大區(qū)電網(wǎng)之間以及大區(qū)電網(wǎng)與5個(gè)獨(dú)立省網(wǎng)之間的互聯(lián) 到2010年前后 建成以三峽電網(wǎng)為中心連接華中 華東 川渝的中部電網(wǎng) 華北 東北 西北三個(gè)電網(wǎng)互聯(lián)形成的北部電網(wǎng)以及云 貴 廣西 廣東4省區(qū)的南部聯(lián)合電網(wǎng) 同時(shí) 北 中 南三大電網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)局部互聯(lián) 初步形成全國(guó)統(tǒng)一的聯(lián)合電網(wǎng)的格局 13 在我國(guó) 特高壓電網(wǎng)是指1000kV交流和土800kV直流電壓等級(jí)的輸電網(wǎng)絡(luò) 預(yù)計(jì)2010年前后國(guó)家電網(wǎng)特高壓骨干網(wǎng)架將初步形成 但國(guó)家電網(wǎng)特高壓骨干網(wǎng)架建設(shè)是一個(gè)逐步完善的過程 14 電網(wǎng)的未來國(guó)家電網(wǎng)公司擬計(jì)劃在2020年前后要形成交流高壓 四橫六縱 多受端的網(wǎng)架 四橫 是指形成西起四川 關(guān)中 陜北 蒙西4個(gè)水火電基地 東部落點(diǎn)到上海 江蘇中部以及北部和山東的4條橫向通道 六縱是指形成北起寧夏陜北 蒙西 北京 唐山 山東青島 南到重慶 湖北 長(zhǎng)沙 南昌 南京和福州的6條縱向通道 多受端是指交流特高壓在華北 華中 華東和陜西負(fù)荷中心地帶形成堅(jiān)強(qiáng)有力的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu) 15 四 建設(shè)特高壓電網(wǎng)的意義和必要性1 建設(shè)特高壓電網(wǎng)是資源優(yōu)化配置 提高社會(huì)綜合效益的重要途徑我國(guó)一次能源分布又極不均衡 從煤炭資源看 三分之二以上分布在山西 陜西和內(nèi)蒙古西部 根據(jù)現(xiàn)階段的電煤運(yùn)輸成本 以及煤炭基地與負(fù)荷中心的距離 提出了輸電與輸煤并舉的方針 形成以特高壓電網(wǎng)輸電 鐵路運(yùn)輸大通道為支撐 相互補(bǔ)充 分工合理的能源運(yùn)輸方式 16 圖1我國(guó)煤炭資源分布示意圖 17 18 從水力資源看 90 以上集中在京廣鐵路以西 西部12個(gè)省區(qū)占有全國(guó)的79 3 特別是四川 西藏和云南就占57 而東部沿海12個(gè)省市只占8 9 西部能源基地與東部負(fù)荷中心距離在500km至2000km左右 2020年之前 金沙江的溪洛渡 向家壩 白鶴灘 烏東德4個(gè)梯級(jí)電站共計(jì)3800多萬kW水電以及四川另外有2400萬kW水電均需送往華中和華東 貴州送廣東電力也在1000萬kW以上 云南水電送廣東規(guī)模在2000萬kW以上 19 圖3中國(guó)水電基地示意圖 20 2 建設(shè)特高壓電網(wǎng)可以克服因環(huán)境容量的制約對(duì)發(fā)展煤電的限制從環(huán)保角度看 也需要開辟我國(guó)能源傳輸?shù)男峦緩?3 建設(shè)特高壓電網(wǎng)有利于優(yōu)化我國(guó)電網(wǎng)和電源布局 促進(jìn)電力工業(yè)整體協(xié)調(diào)發(fā)展長(zhǎng)期以來 重發(fā) 電 輕供 電 造成電網(wǎng)建設(shè)投入不足 電網(wǎng)發(fā)展嚴(yán)重滯后 4 建設(shè)特高壓電網(wǎng)可以提高電力和社會(huì)綜合效益5 建設(shè)特高壓電網(wǎng)可以減少輸電線路走廊回路數(shù) 節(jié)約大量土地資源一般來說 1回1150kV輸電線路可代替6回500kV線路 采用特高壓輸電提高了走廊利用率 6 建設(shè)特高壓電網(wǎng)是建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的國(guó)家電網(wǎng) 培育和發(fā)展國(guó)家級(jí)電力市場(chǎng)的重要條件7 建設(shè)特高壓電網(wǎng)是帶動(dòng)電工制造業(yè)技術(shù)升級(jí)的重要機(jī)遇 21 根據(jù)我國(guó)2010 2020年用電量預(yù)測(cè)和裝機(jī)規(guī)劃 到2015年我國(guó)可形成一個(gè)聯(lián)接華北 華中 華東地區(qū)的交流特高壓同步電網(wǎng) 從能源需求 煤炭運(yùn)輸緊張及環(huán)境容量制約以及電網(wǎng)發(fā)展的角度來看 我國(guó)特高壓電網(wǎng)發(fā)展具有廣闊前景 22 五 中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)特高壓骨干網(wǎng)架 1 國(guó)外大電網(wǎng)和特高壓輸電技術(shù)的狀況國(guó)外大電網(wǎng)目前世界上的大電網(wǎng)有3種類型 統(tǒng)一電力系統(tǒng) 統(tǒng)一規(guī)劃和建設(shè) 統(tǒng)一調(diào)度和運(yùn)行的電力系統(tǒng) 聯(lián)合電力系統(tǒng) 指協(xié)調(diào)規(guī)劃 并按合同或協(xié)議調(diào)度的電力系統(tǒng) 互聯(lián)電網(wǎng) 大電網(wǎng)之間 國(guó)家之間以少量聯(lián)結(jié)點(diǎn)同步互聯(lián) 國(guó)外特高壓輸電技術(shù)美國(guó) 對(duì)1000 1500kV交流電氣設(shè)備以及1km試驗(yàn)線段進(jìn)行了大量研究工作 但至今也沒有建設(shè)1000kV試驗(yàn)工程 23 前蘇聯(lián) 從70年代末開始建設(shè)1150kV輸電工程 1985年建成 全長(zhǎng)900km 按1150kV電壓投入運(yùn)行 至1994年已建成特高壓線路全長(zhǎng)2634km 在1991年 由于前蘇聯(lián)解體和經(jīng)濟(jì)衰退 電力需求明顯不足 導(dǎo)致特高壓線路降壓至500kV運(yùn)行 日本 以1000kV作為特高壓系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓 目前已建成全長(zhǎng)426km的東京外環(huán)特高壓輸電線路 意大利 1995年10月建成了1050kV試驗(yàn)工程 至1997年12月 在系統(tǒng)額定電壓 標(biāo)稱電壓 1050kV電壓下進(jìn)行了2年多時(shí)間 取得了一定的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn) 24 2 國(guó)內(nèi)特高壓電網(wǎng)發(fā)展方向 總體規(guī)劃思路 交流特高壓定位于更高一級(jí)電壓等級(jí)的網(wǎng)架建設(shè)和遠(yuǎn)距離大容量跨大區(qū)聯(lián)網(wǎng)送電 中間分段 兼顧沿線電源匯集或負(fù)荷分配的要求 并從500千伏電網(wǎng)獲取電壓支撐 800千伏級(jí)直流特高壓定位于我國(guó)西部大水電基地和大煤電基地的超遠(yuǎn)距離大容量外送 25 近期特高壓電網(wǎng)的發(fā)展 解決好1000千伏骨干通道與500千伏跨省聯(lián)絡(luò)線的過渡配合問題 中長(zhǎng)期特高壓電網(wǎng)的發(fā)展 要優(yōu)化電源布局 要建立合理的1000千伏電網(wǎng)結(jié)構(gòu) 要實(shí)現(xiàn)與各電壓等級(jí)電網(wǎng)的有效銜接 從長(zhǎng)遠(yuǎn)看 2010年前后 縱貫?zāi)媳钡陌偃f伏級(jí)輸電通道將把華北和華中緊密聯(lián)系起來 到2020年前后 國(guó)家電網(wǎng)特高壓骨干網(wǎng)架基本形成 國(guó)家電網(wǎng)跨區(qū)輸送容量將達(dá)到2億千瓦以上 占全國(guó)裝機(jī)總?cè)萘康?0 以上 26 3 特高壓電網(wǎng)的基本功能 國(guó)家特高壓電網(wǎng)可為實(shí)現(xiàn)跨大區(qū) 跨流域水火電相互補(bǔ)給 為全國(guó)范圍內(nèi)能源資源優(yōu)化配置提供充分支持 以滿足我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求 國(guó)家特高壓電網(wǎng)應(yīng)滿足大容量 遠(yuǎn)距離 高效率 低消耗地實(shí)現(xiàn) 西電東送 南北互送 的要求 國(guó)家特高壓電網(wǎng)應(yīng)滿足我國(guó)電力市場(chǎng)交易靈活的要求 促進(jìn)電力市場(chǎng)的發(fā)展 國(guó)家特高壓電網(wǎng)應(yīng)具有堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能 具有電網(wǎng)的可擴(kuò)展性 可靈活地適應(yīng)遠(yuǎn)景能源流的變化 國(guó)家特高壓電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)有效解決目前500kV電網(wǎng)存在的因電流密度過大引起的短路電流過大 輸電能力過低和安全穩(wěn)定性差等系統(tǒng)安全問題 27 六 特高壓電網(wǎng)的系統(tǒng)特性和經(jīng)濟(jì)性1 特高壓電網(wǎng)的系統(tǒng)特性特高壓電網(wǎng)的系統(tǒng)特性和超高壓電網(wǎng)一樣 一般認(rèn)為 主要是系統(tǒng)參數(shù)特性和電力系統(tǒng)穩(wěn)定特性 輸電線路輸送功率與輸電電壓和電流的乘積成正比為了輸送更大的功率 特高壓輸電線路通過的電流一般比超高壓輸電線路通過的電流大 特高壓輸電線路一般采用8 10分裂導(dǎo)線 分裂導(dǎo)線直徑一般在1100mm左右 28 導(dǎo)線等效截面增大 有利于減少對(duì)輸電線路周邊的電磁環(huán)境的影響 導(dǎo)線等效截面增大 輸電線路的電阻 和電抗 km 都減少了 特高壓輸電線路單位長(zhǎng)度的電阻和電抗一般分別約為500kV輸電線路的25 和85 但特高壓輸電線路單位長(zhǎng)度的電納 可為500kV輸電線路的1 2倍 29 遠(yuǎn)距離輸電線路的輸電能力與輸電電壓平方成正比 與線路阻抗成反比 P 3UICON 3U2 RCON 1000 1100 kV的輸電能力為500kV輸電能力的4倍以上 但產(chǎn)生的容性無功也約為500kV輸電線路的4 4倍以上 因線路的等效電容產(chǎn)生的無功與電壓平方和電納成正比 圖4電源阻抗對(duì)空載長(zhǎng)線路電容效應(yīng)的影響圖5裝有并聯(lián)電抗器的線路 30 輸電線路的功率損耗與輸電電流平方成正比 與線路電阻也成正比 在輸送相同功率的情況下 1000 1100 kV輸電線路的線路電阻約為500kV輸電電阻的25 因此 1000 1100 kV特高壓輸電線路單位長(zhǎng)度的功率損耗約為500kV超高壓輸電線路的1 16 遠(yuǎn)距離特高壓輸電線路的輸電能力受到兩個(gè)因素的限制 即受電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定 也就是受電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定 暫態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的 限制 又受電壓穩(wěn)定的限制 31 發(fā)電機(jī)的內(nèi)部電抗和超高壓 特高壓變壓器的阻抗是隨其容量的增加有增大的趨勢(shì) 對(duì)特高壓輸電來說 發(fā)電機(jī) 變壓器的阻抗之和占特高壓輸電系統(tǒng)總阻抗的比例比超高壓輸電系統(tǒng)的大 因而 發(fā)電機(jī) 變壓器的阻抗對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定及其由穩(wěn)定性決定的特高壓輸電能力的影響比超高壓輸電大 因此 在送 受端系統(tǒng)強(qiáng)度不變的情況下 僅僅通過增加特高壓輸電線路的回?cái)?shù)來提高輸電的能力是非常有限的 加強(qiáng)受端系統(tǒng) 可以在一定程度上提高超高壓 特高壓線路的輸電能力 但是 不加強(qiáng)送端系統(tǒng)僅僅加強(qiáng)受端系統(tǒng) 線路輸電能力的提高也是有限的 32 2 特高壓輸電的經(jīng)濟(jì)性有資料表明 以輸送10GW的電力為例 如用1000kV電壓等級(jí) 只需一回線路 走廊寬約為56m 而用500kV電壓等級(jí)的輸電線路 則需6回 總的走廊寬度約為228m 33 34 七 特高壓輸電需研究和解決的技術(shù)問題 1 特高壓輸電的關(guān)鍵技術(shù) 特高壓電暈效應(yīng)電暈放電是決定特高壓導(dǎo)線包括導(dǎo)線數(shù)及其結(jié)構(gòu)的決定性因素 特高壓絕緣及要求特高壓的過電壓決定絕緣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和絕緣水平 特高壓電網(wǎng)及其設(shè)備的絕緣水平直接影響成本和可靠性 電磁場(chǎng)及其影響對(duì)特高壓輸電的電磁場(chǎng)強(qiáng)度限制要求 決定了輸電鐵塔的高度和線路走廊寬度等 直接影響建設(shè)成本 同時(shí)影響輸電線路下的生態(tài)安全問題和環(huán)境問題 35 2 實(shí)施特高壓輸電重點(diǎn)要解決的問題 無功平衡需重點(diǎn)研究可控電抗器的技術(shù)要求 參數(shù)及對(duì)潛供電流和工頻 操作過電壓的作用 消除潛供電弧需研究高速接地開關(guān)的技術(shù)要求 參數(shù) 圖6潛供電流示意圖 36 過電壓限制及絕緣配合重點(diǎn)研究新措施降低特高壓系統(tǒng)過電壓至一個(gè)較低水平 使絕緣配合中特高壓設(shè)備對(duì)內(nèi)過電壓的要求降低 串聯(lián)電容補(bǔ)償特高壓系統(tǒng)的串聯(lián)補(bǔ)償裝置及相關(guān)參數(shù)和技術(shù)要求 37 外絕緣 特高壓線路和變電站中各種電極結(jié)構(gòu)空氣間隙的放電特性 各類送 變電設(shè)備外絕緣的放電特性 不同海拔高度下的海拔修正系數(shù)等需結(jié)合我國(guó)特點(diǎn)試驗(yàn)研究 特高壓線路的防雷 防污 帶電作業(yè)也需結(jié)合沿線路的雷電活動(dòng)情況 土壤電阻率情況 污源分布狀況 專題研究合理的絕緣配合原則并結(jié)合我國(guó)的帶電作業(yè)方式 工具特點(diǎn)研究最小安全距離和組合間隙 為設(shè)計(jì) 運(yùn)行維護(hù)提供技術(shù)依據(jù) 特高壓設(shè)備 38 八 在特高壓輸電線路建設(shè)中主要采取的輸電新技術(shù)1 高壓交流輸電在長(zhǎng)距離線路的運(yùn)行中存在的缺點(diǎn) 在長(zhǎng)距離的交流高壓輸電過程中 仍然存在著相當(dāng)?shù)哪芰繐p耗 在一個(gè)電網(wǎng)中 要求所有的發(fā)電機(jī)保持同步運(yùn)行并且有足夠的穩(wěn)定性 需要大量的輔助設(shè)施來保證電網(wǎng)系統(tǒng)的平衡 39 傳統(tǒng)的交流電網(wǎng)的參數(shù) 阻抗 電壓 相位等 是不能大幅度連續(xù)調(diào)節(jié)的 而實(shí)際運(yùn)行中的電力潮流分布又是由電路參數(shù)決定的 因此 電網(wǎng)內(nèi)部線路及聯(lián)絡(luò)線 根據(jù)運(yùn)行中的實(shí)際潮流分布 被迫在遠(yuǎn)低于線路額定輸送容量下運(yùn)行 這樣對(duì)于一部分線路有電送不出 而另一部分線路卻無電可送 交流高壓輸電線路會(huì)產(chǎn)生電磁干擾 對(duì)鄰近的通信線路和廣播電視信號(hào)甚至對(duì)人體都會(huì)有不利影響 40 2 采取的輸電新技術(shù) 靈活交流輸電通過利用大功率電力電子器件的快速響應(yīng)能力 實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓 有功潮流 無功潮流等的平滑控制 高壓直流輸電在同等輸送功率的情況下 直流輸電線路的占地面積只是交流輸電線路的一半 高壓直流輸電不存在系統(tǒng)穩(wěn)定性問題 輕型直流輸電系統(tǒng) 緊湊型輸電技術(shù)緊湊型輸電線路的單位走廊寬度的自然傳輸功率可以達(dá)到高一級(jí)電壓等級(jí)的常規(guī)型輸電線路自然傳輸功率水平 高溫超導(dǎo)輸電與常規(guī)電纜相比 高溫超導(dǎo)電纜具有體積小 重量輕 損耗低和傳輸容量大的優(yōu)點(diǎn) 利用它 可以大大降低電力系統(tǒng)的損耗 提高電力系統(tǒng)的總效率 實(shí)現(xiàn)大容量輸電 41 九 特高壓直流輸電的系統(tǒng)特性 特高壓輸電中 交流為1000kV 直流 800kV 800kV特高壓直流輸電 主要用于遠(yuǎn)距離 中間無落點(diǎn) 無電壓支持的大功率輸電工程 特高壓流直流電網(wǎng)的系統(tǒng)特性主要反映在技術(shù)特點(diǎn) 輸電能力和穩(wěn)定性三方面 42 1 高壓直流輸電系統(tǒng)的構(gòu)成高壓直流輸電系統(tǒng)包括兩個(gè)換流站和直流線路 送端進(jìn)行整流的場(chǎng)所叫整流站 受端進(jìn)行逆變的場(chǎng)所叫逆變站 它們統(tǒng)稱為換流站 直流輸電的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為兩端直流輸電系統(tǒng) 只有一個(gè)整流站和一個(gè)逆變站 它與交流只有兩個(gè)連接端口 多端直流輸電系統(tǒng) 有三個(gè)或三個(gè)以上的連接端口 43 1 換流變壓器 2 換流器 3 平波電抗器 4 交流濾波器 5 靜電電容器 6 直流濾波器 7 控制保護(hù)系統(tǒng) 8 接地極線路 9 接地極 10 遠(yuǎn)動(dòng)通信系統(tǒng)圖7兩端直流輸電系統(tǒng)構(gòu)成原理圖 44 2 高壓直流輸電狀況 國(guó)外高壓直流輸電的應(yīng)用概況 45 我國(guó)高壓直流輸電的應(yīng)用概況 我國(guó)的葛洲壩 上海500kV雙極聯(lián)絡(luò)直流輸電工程1989年投運(yùn) 額定容量為1200MW 輸電距離為1080km 天生橋 廣州500kV直流輸電線路全長(zhǎng)980km 額定輸送功率1800MW 此外 三峽 華東兩回直流輸電方案已審定 2007年4月26日 正式核準(zhǔn)建設(shè)四川復(fù)龍至上海南匯的 800kV特高壓直流示范工程 線路長(zhǎng)約2034km 額定輸電容量為6400MW 3 特高壓直流輸電需要研究和解決的主要的問題 直流場(chǎng)過電壓及絕緣水平的確定 46 主接線問題 見圖7 關(guān)鍵元件的參數(shù)確定 特高壓直流輸電建設(shè)的環(huán)境問題 工程建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)4 特高壓直流輸電接線方式 47 圖8每極一組12脈動(dòng)換流器原理接線 單極 48 5 特高壓直流設(shè)備 換流閥 換流變壓器 平波電抗器 直流濾波器 直流避雷器 直流絕緣子和套管 49 十 高壓直流輸電與特高壓交流輸電的比較1 直流輸電的優(yōu)點(diǎn) 從經(jīng)濟(jì)方面考慮a 線路造價(jià)低b 年電能損失小 從技術(shù)方面考慮 a 不存在系統(tǒng)穩(wěn)定問題b 限制短路電流 50 c 調(diào)節(jié)快速 運(yùn)行可靠 d 沒有電容充電電流e 節(jié)省線路走廊2 直流輸電存在的問題 換流裝置較昂貴 消耗無功功率多 產(chǎn)生諧波影響 缺乏直流開關(guān) 不能用變壓器來改變電壓等級(jí) 51 3 特高壓交流輸電的優(yōu)點(diǎn) 特高壓交流輸電可以提高電能傳輸容量和傳輸距離 提高電能傳輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性 節(jié)省線路走廊4 特高壓交流輸電的主要缺點(diǎn) 系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性問題不易解決 特高壓交流輸電對(duì)環(huán)境影響較大5 兩種技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展前景 2020年前 直流輸電應(yīng)用于以長(zhǎng)距離大容量輸電為目的的大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián) 52 在現(xiàn)階段 特高壓輸電技術(shù)儲(chǔ)備不足 沒有成套成熟的技術(shù) 而直流輸電在可控性 隔離故障及運(yùn)行管理等方面占有許多優(yōu)勢(shì) 特別是采用直流聯(lián)網(wǎng)時(shí)兩網(wǎng)之間的波動(dòng)互不干擾 穩(wěn)定性很高 因此 在未來20年 直流輸電將作為長(zhǎng)距離大容量輸電的主要方式和500kV交流網(wǎng)架的強(qiáng)化措施 以便在無更高一級(jí)交流電壓輸電線路時(shí)形成大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián) 到2050年 交流特高壓電網(wǎng)將作為全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的主網(wǎng)架 全國(guó)聯(lián)網(wǎng)必是多端網(wǎng)絡(luò) 采用特高壓交流輸電線路 形成以三峽電網(wǎng)為中心的全國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)的格局 這是全局 特殊情況下局部可用直流聯(lián)網(wǎng)或背靠背直流聯(lián)網(wǎng) 53 十一 特高壓變電站與特高壓電氣設(shè)備 1 特高壓變電站 變電站的任務(wù)a 提高輸電電壓 減少電能損失 b 降低電壓 分配電能 c 集中電能 控制電力流向 d 調(diào)整電壓 提高電壓質(zhì)量 滿足用戶的要求 特高壓變電站的電氣主接線 54 一般采用一個(gè)半斷路器的主接線比較合適 它可以保證較高的可靠性 每條出線上總有兩個(gè)斷路器 如果進(jìn)出線回路數(shù)較多 還可以采用三分之四斷路器接線 在變電站建設(shè)初期 出線數(shù)目較少時(shí) 也可采用三角形接線過渡或環(huán)形接線方式 特高壓變電站配電裝置a 戶外敞開式配電裝置b 戶外氣體絕緣金屬封閉配電裝置 55 2 特高壓電氣設(shè)備 特高壓電力變壓器特高壓電力變壓器的特點(diǎn)a 容量很大b 絕緣水平高c 由于容量大和絕緣水平高 其體積和重量必然很大 d