特高壓直流輸電技術(shù)綜述(共5頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上特高壓直流輸電技術(shù)綜述李*1，張*2,蔡*3，袁*41,2,3,4哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院電子封裝技術(shù)專(zhuān)業(yè)摘 要 分析與總結(jié)國(guó)內(nèi)外關(guān)于特高壓直流輸電技術(shù)的研究，并結(jié)合我國(guó)電力資源西部中部山西等地產(chǎn)能達(dá)，東部，南部用電需求大的基本情況，分析這一技術(shù)在我國(guó)西電東送，和三西（山西，陜西，內(nèi)蒙古西部）煤電資源向東南沿海輸送工程中的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞 特高壓；直流輸電；技術(shù)綜述0 簡(jiǎn)介特高壓輸電技術(shù)是指在500kV以及750kV交流和±500kV直流之上采用更高一級(jí)電壓等級(jí)的輸電技術(shù)，包括交流特高壓輸電技術(shù)和直流特高壓輸電技術(shù)兩部分。有文獻(xiàn)建議加強(qiáng)特高壓交流輸電技術(shù)的科研

2、及設(shè)備試制工作，也有文獻(xiàn)認(rèn)為直流聯(lián)網(wǎng)可提高全國(guó)互聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平和供電可靠性。特高壓直流輸電技術(shù)起源于20世紀(jì)60年代，瑞典Chalmers大學(xué)1966年開(kāi)始研究±750kV導(dǎo)線。1966 年后前蘇聯(lián)、巴西等國(guó)家也先后開(kāi)展了特高壓直流輸電研究工作，20世紀(jì)80年代曾一度形成了特高壓輸電技術(shù)的研究熱潮。國(guó)際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）和國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議（Cigre）均在80 年代末得出結(jié)論：根據(jù)已有技術(shù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，±800kV 是合適的直流輸電電壓等級(jí)，2002 年 Cigre又重申了這一觀點(diǎn)。1 直流輸電現(xiàn)狀中國(guó)擁有世界上最先進(jìn)的直流輸電技術(shù)，如換流站中首次采用G

3、IS全封閉組合電氣及戶(hù)內(nèi)直流開(kāi)關(guān)場(chǎng)，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(shù)，直流線路用720 mm2大截面導(dǎo)線及OPGW復(fù)合地線光纜。通過(guò)實(shí)踐和積累，我國(guó)直流工程在建設(shè)、設(shè)計(jì)、設(shè)備選用和施工等方面都有較大進(jìn)步。19881994年為了開(kāi)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(kāi)發(fā)列入議事日程，準(zhǔn)備恢復(fù)特高壓直流輸電的研究工作。此外，正在積極進(jìn)行特高壓直流輸電研究的還有印度和中國(guó)。 2 特高壓直流輸電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)特高壓直流輸電無(wú)需復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，基

4、本可以采用±500kV和±600kV直流輸電系統(tǒng)類(lèi)似的設(shè)計(jì)方法，需要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題是外部絕緣和套管的設(shè)計(jì)等問(wèn)題。特高壓直流輸電的輸送容量大，輸電距離長(zhǎng)，輸電能力主要受導(dǎo)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(dá)到6GW，用于遠(yuǎn)距離輸電具有良好的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于特高壓輸電技術(shù)，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(guó)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(wú)功補(bǔ)償對(duì)遠(yuǎn)距離大容量輸電系統(tǒng)至關(guān)重要；而直流輸電線路本身不需要無(wú)功補(bǔ)償，在換流站利用站內(nèi)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(wú)功功率。一般來(lái)講，對(duì)于遠(yuǎn)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(shè)計(jì)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(cè)為測(cè)點(diǎn)，最小輸送功率為雙極640MW、單極320MW（對(duì)于無(wú)功平衡設(shè)計(jì)，可按單極640MW考慮）；帶備用冷卻時(shí)，30min過(guò)負(fù)荷能力不小于1.2pu，2h過(guò)負(fù)荷能力不小于1.15pu，連續(xù)過(guò)負(fù)荷能力不小于1.1pu；標(biāo)稱(chēng)電壓為800kV，允許電壓波動(dòng)范圍為2%，70%100%標(biāo)稱(chēng)電壓降壓運(yùn)行；除單極大地回路、雙極線并聯(lián)外，可運(yùn)行在其它所有正向

6、和反向方式下，任何一個(gè)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(yùn)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(zhuǎn)。特高壓直流輸電工程的可靠性設(shè)計(jì)指標(biāo)如表1所示。表13.2 主接線方式直流換流站的主接線設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)方面，即直流側(cè)主接線和交流側(cè)主接線。 直流側(cè)主接線主要有三種：每極一個(gè)換流器、每極兩個(gè)換流器串聯(lián)、每極兩個(gè)換流器并聯(lián)。根據(jù)特高壓直流輸電工程的技術(shù)條件和目前的制造水平，我國(guó)將一律采用每極兩個(gè)換流器串聯(lián)的主接線方式，如圖1所示，每個(gè)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(gè)重要問(wèn)題是兩個(gè)換流器之間的電壓分配，我國(guó)初步

7、選擇400kV+400kV的方案。 圖1換流器的接線方式交流側(cè)主接線將采用常規(guī)的3/2接線，每個(gè)換流器接入一個(gè)進(jìn)線間隔，為了提高可靠性、降低穿越功率，4個(gè)換流器應(yīng)接入4串。交流濾波器將按大組接線，大組采用單母線結(jié)構(gòu)，由 35個(gè)分組濾波器或無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備組成，每一分組采用斷路器投切，每一大組通過(guò)一個(gè)間隔接入交流場(chǎng)。由于特高壓系統(tǒng)的容量特別大，需要采用 4 個(gè)大組的結(jié)構(gòu)，因此每一換流站的直流設(shè)備占用 8 個(gè)出線間隔。3.3 主要設(shè)備參數(shù)為了設(shè)計(jì)逆變側(cè)換流器的主參數(shù)，必須考慮直流輸電線路。假定線路長(zhǎng)度為1800km，采用6*720mm2導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，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(shè)計(jì)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(guò)程，阻抗確定后，其它一切參數(shù)都可以通過(guò)解析公式直接導(dǎo)出。 根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果，無(wú)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(shè)計(jì)。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(duì)于特高壓直流輸電工程，根據(jù)容量、絕緣水平等設(shè)計(jì)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(dāng)?shù)脑６取?按照Xt為16%、整流側(cè)延遲觸發(fā)角為15°、逆變側(cè)

9、熄弧角為17°、直流線路電阻為10.8計(jì)算得到換流變壓器的主參數(shù)如表2所示。 表24 總結(jié)根據(jù)20世紀(jì)80年代特高壓輸電工程的試驗(yàn)研究和輸電設(shè)備研制技術(shù)的積累，目前我國(guó)已具備特高壓輸電工程的建設(shè)條件，我國(guó)能源與負(fù)荷分布的嚴(yán)重不平衡以及未來(lái)電力發(fā)展的巨大空間迫切需要特高壓直流輸電技術(shù)。根據(jù)國(guó)網(wǎng)建設(shè)有限公司的近期規(guī)劃，未來(lái)5年是我國(guó)發(fā)展特高壓直流輸電技術(shù)的關(guān)鍵時(shí)期。特高壓直流輸電技術(shù)符合電力工業(yè)發(fā)展規(guī)律和電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展方向，在技術(shù)上沒(méi)有不可逾越的障礙，在我國(guó)有廣闊的應(yīng)用前景。 5 參考文獻(xiàn)1 蘇宏田,齊旭,吳云. 我國(guó)特高壓直流輸電市場(chǎng)需求研究J. 電網(wǎng)技術(shù), 2005, 29(24):1-42 袁清云. 特高壓直流輸電技術(shù)現(xiàn)狀及在我國(guó)的應(yīng)用前景J. 電網(wǎng)技術(shù),2005,29(14):1-33 劉澤洪,趙畹君. 直流輸電工程M. 北京:中國(guó)電力出版社,20044 劉振亞. 特高壓電網(wǎng)M. 北京:中國(guó)經(jīng)濟(jì)出版社,20055 朱藝穎,蔣衛(wèi)平,曾昭華,等. 抑制變壓器中性點(diǎn)直流電流的措施研究J. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2005,25(13):1-