《我国交流特高压电网最高运行电压的选择研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《我国交流特高压电网最高运行电压的选择研究（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国电机工程学会电力系统专业委员会2 0 0 5 年学术年会论文集 我国交流特高压电网最高运行电压的选择研究 张祖平侯俊贤吴丽华刘丽平赵强周勤勇 ( 中国电力科学研究院系统研究所，北京市1 0 0 0 8 5 ) 【摘要】：特高压交流输电系统最高运行电压的确定，与电网结构、线路输送功率和线路长度、无功补偿和调压手段、 线路走廊的海拔高度、恶劣气候条件下的电晕损失，以及输变电设备的过电压水平等因素有关，并可能影响到特高压 输变电设备的造价和制造难度。 本文以国家电网公司2 0 1 0 年特高压规划网架为基础，首先从调度运行的角度，研究分析了最高运行电压对特高 压电网运行方式、恶劣天气下的电晕损失
2、、高海拔特高压输变电设备的外绝缘特性、特高压电网输电能力和暂态稳定 水平等的影响；又从特高压电网输变电设备制造的角度，研究分析了最高运行电压对特高压输变电设备的造价和制造 难度的影响。研究结果认为，1 0 0 0 k V 级交流输电系统的最高运行电压选定为1 1 0 0k V ，从技术和经济的角度来看都是 合理的。研究成果可为我国特高压电网在系统调度运行规程、特高压输变电设备制造规范，以及相关技术标准的制定 方面，提供技术依据。 1 概述 1 1 研究的意义和重要性 我国的能源和负荷分布，决定了我国电力建设的总体思路应是：通过建立国家主干电网，实现西 电东送、南北互供、全国联网的格局，达到优化
3、能源资源配置的目的。因此，建立国家主干电网，对 于我国电网的发展具有重要的战略意义。 特高压1 0 0 0 k V 级交流输电系统最高运行电压的确定，与电网结构、线路输送功率和线路长度、 无功补偿和调压手段、线路走廊的海拔高度、恶劣气候条件下的电晕损失，以及输变电设备的过电压 水平等因素有关。系统最高运行电压对系统调相调压设备容量的需求、发电机及输电线路的运行、以 及系统运行控制标准都有影响，对设备制造及造价也可能有影响。只有在系统最高运行电压确定之后， 系统设备的选取及制造、系统运行规范的制定等才能够进行。 特高压电网最高运行电压的选择，要紧密结合我国特高压电网规划、建设和运行的实际情况，既
4、 要考虑最高运行电压对系统调度运行的影响，也要考虑最高运行电压对特高压输变电设备的造价和制 造难度的影响。 1 2 国际上1 0 0 0 k V 电压等级的最高运行电压和运行方式 国际上，一些国家对1 0 0 0 k V 电压等级进行过试验研究，但由于种种原因，现在世界上没有投入 商业化运行的1 0 0 0 k V 电压等级特高压输电系统，各国的特高压试验系统的最高运行电压随标称电压 的不同，基本上都在1 0 5 0 k V , - - 一1 2 0 0 k V 之间。一些国家的特高压试验系统运行电压的基本情况如表1 1 所示。 表1 - 1 一些国家的特高压试验系统运行电压的基本情况 中国电
5、机工程学会电力系统专业委员会2 0 0 5 年学术年会论文集 国家前苏联日本意大利 美国B P A美国A E P 标称电压( k V ) 1 1 5 01 0 0 0 1 0 0 0 最高运行电压( k v ) 1 2 0 01 1 0 0 1 0 5 01 2 0 01 6 0 0 1 3 特高压1 0 0 0 k V 系统的运行方式 对于需要远距离大容量输电的情况，为了减少无功补偿设备的投资压力和简化运行调度的复杂程 度，在电网运行初期一般可采用有压差运行方式，随着网架结构和受端电网电压支持能力的不断加强， 有压差运行方式也可逐步缩小压差以减少系统运行时的损耗；而对于输电距离较短的情况，由
6、于其自 身的调压压力较小，因此也可直接采用无压差运行方式，以减少系统运行时的损耗。 国家1 0 0 0 k V 电压等级骨干电网跨越的地域幅员辽阔，1 0 0 0 k V 电压等级线路的最大输送功率也 有可能接近或超过5 0 0 0 M W 。由于1 0 0 0 k V 输变电设备的一次投资较高，从节省一次投资减少无功补 偿设备的投资压力，以及简化运行调度复杂程度的角度出发，特高压1 0 0 0 k V 电网在运行初期采用有 压差运行方式是有利的。 1 4 特高压1 0 0 0 k V 系统最高运行电压的选择方案 特高压1 0 0 0 k V 电网最高运行电压的上限主要受以下几个因素的限制：
7、( 1 ) 海拔高度的限制 由于我国西南水电基地的平均海拔高度位于1 0 0 0 2 0 0 0 m ，甚至更高的高海拔地区。当海拔高度 超过1 0 0 0 m 时，高海拔地区对1 0 0 0 k V 设备的外绝缘特性有较高的要求。 ( 2 ) 电晕损耗的限制 恶劣天气下，特高压线路的电晕损耗与运行电压成正比，在相同的临界电晕电压下，实际运行电 压越高，线路的电晕损耗越大。 ( 3 ) 设备制造规范化、标准化的限制 前苏联1 1 5 0 k V 系统的输变电设备采用1 2 0 0 k V 系列的设备，而日本1 0 0 0 k V 系统的输变电设备采 用1 1 0 0 k V 系列的设备。目前，
8、国内主要特高压输变电设备的研制厂家，都是以1 1 0 0 k V 作为最高运行 电压开展研发和试制工作的。因此，从目前国内外交流特高压设备制造技术水平的实际情况出发， 1 0 0 0 k V 等级系统的最高运行电压也不宜超过1 1 0 0 k V 。 特高压1 0 0 0 k V 电网最高运行电压的下限主要受以下几个因素的限制： ( 1 ) 特高压线路的输送能力与稳定运行的限制 适当提高系统的最高运行电压，可以在某种程度上提高系统的输送能力，降低系统的损耗，并提 高特高压电网的稳定水平。因此，考虑到特高压电网今后的发展，最高运行电压不宜低于1 0 5 0 k V 。 ( 2 ) 断路器等开关设
9、备额定工作电压的限制 特高压电网断路器等开关设备的额定电压，一般情况下与该特高压电网的最高运行电压相同，额 定电压高的断路器等开关设备，一般可以应用于实际运行电压较低的场合，但额定电压低的断路器等 2 中国电机工程学会电力系统专业委员会2 0 0 5 年学术年会论文集 开关设备，一般不可以应用于实际运行电压高于其额定电压的场合，因此从这个角度讲，特高压1 0 0 0 k V 系统的最高运行电压不宜定的过低。 考虑上述各种影响特高压1 0 0 0 k V 电网最高运行电压的因素，并依据最高运行电压要标准化和规 范化的原则，特高压1 0 0 0 k V 电网的最高运行电压应在1 0 5 0 k V
10、 或1 1 0 0 k V 两个方案中选择一个。 2 特高压1 0 0 0 k V 电网目标网架结构及典型运行方式 采用2 0 1 0 和2 0 2 0 两个水平年的特高压电网，作为论证特高压电网最高运行电压的目标网架，每 个水平年选取年大方式和年小方式两个基本潮流方式。 2 1 特高压1 0 0 0 k V 电网2 0 1 0 年运行方式 根据初步规划，2 0 1 0 年特高压电网共计划建设1 0 0 0 k V 双回线路2 0 条，送电距离5 7 2 0 k m ，其中， 蒙西一北京东4 5 0 k i n 、北京东一石家庄2 8 0 k m 、石家庄一豫北2 0 0 k i n 、陕北晋
11、东南4 2 0 k m 、晋东南一豫北 1 5 0 k m 、晋东南南阳2 7 0 k m 、南阳一荆门2 8 0 k i n 、荆门武汉2 2 0 k m 、荆门一长沙4 0 0 k m 、武汉一池州3 3 0 k m 、 池州杭北2 9 0k m 、杭北一上海1 7 0 k i n 、豫北徐州3 5 0 k m 、徐州。江北2 8 0 k i n 、江北无锡2 5 0 k m 、无锡 上海1 5 0 k m 、淮南煤电一池州3 0 0 k i n 、乐山一重庆3 0 0 k m 、重庆恩施3 3 0 k m 、恩施崭4 门3 0 0 k m 。1 0 0 0 k V 线路的总长度为11 4
12、 4 0 k i n 。 上述特高压规划网架，只反映了特高压规划电网的总体框架，实际建设和运行的网架有可能结合 电网发展的实际情况，与该规划网架可能有部分不一致的地方，但不会影响特高压电网最高运行电压 选择的计算分析工作。 2 0 1 0 年大方式和2 0 1 0 年小方式，最高运行电压分别按1 0 5 0 k V 和1 1 0 0 k V 控制时，全网的计算发 电和计算负荷及其损耗数据，如表2 1 所示。 表2 - 12 0 1 0 年基本运行方式的计算发电和计算负荷数据表 最高运行有功出力无功出力有功负荷无功负荷网损D P 网损率 c o s 妒GC O s 吼 电压P G ( M W )
13、 Q G ( M v a r ) P L ( M W ) Q L ( M v a r ) ( M W )D P P G 2 0 1 0 年大方式 1 0 5 0 k V3 8 5 1 6 51 2 9 8 3 20 9 4 83 7 8 7 8 91 2 3 6 4 40 9 5 16 3 7 61 6 6 1 1 0 0 k V3 8 5 1 1 l1 3 0 0 0 20 9 4 73 7 8 7 8 91 2 3 6 4 40 9 5 16 3 2 2 1 6 4 总偏差5 4 1 7 05 4O 0 2 2 0 1 0 年小方式 1 0 5 0 k V2 8 7 1 9 79 7 7
14、0 10 9 4 72 8 3 3 9 89 4 9 8 10 9 4 83 7 9 9 1 3 2 1 1 0 0 k V2 8 7 1 1 38 8 9 9 40 9 5 52 8 3 3 9 89 4 9 8 1 0 9 4 83 7 1 51 2 9 总偏差8 48 7 0 78 40 0 3 根据初步规划，2 0 2 0 年特高压电网的总规模将有1 0 0 0 k V 线路6 6 条共1 2 5 回，送电距离1 6 0 5 6 k m ， 1 0 0 0 k V 线路的总长度为3 8 8 1 2 k m 。上述特高压初步规划网架，只反映了特高压规划电网的总体框架， 3 固中国电机工程
15、学会电力系统专业委员会2 0 0 5 年学术年会论文集 实际建设和运行的网架有可能结合电网发展的实际情况，与该规划网架可能有部分不一致的地方，但 不会影响特高压电网最高运行电压选择的计算分析工作。 2 0 2 0 年大方式和2 0 2 0 年小方式，最高运行电压分别按1 0 5 0 k V 和1 1 0 0 k V 控制时，全网的计算发 电和计算负荷及其损耗数据，如表2 2 所示。 表2 - 22 0 2 0 年基本运行方式的计算发电和计算负荷数据表 最高运行有功出力无功出力有功负荷无功负荷网损D P网损率 电压P G ( M W ) Q G ( M v a r ) c o s 缈Gc o s
16、 吼 P L ( M W ) Q L ( M v a r ) ( M W )D P P G 2 0 2 0 年大方式 1 0 5 0 k V7 4 9 5 3 3 02 2 3 4 3 4 80 9 5 87 3 6 2 4 6 62 0 3 4 1 7 20 9 6 41 3 2 8 6 41 7 7 1 1 0 0 k V7 4 9 2 9 6 02 11 5 1 9 50 9 6 27 3 6 2 4 6 62 0 3 4 17 20 9 6 41 3 0 4 9 01 7 4 总偏差2 3 71 1 9 1 5 3 2 3 70 0 3 2 0 2 0 年小方式 1 0 5 0 k V5 7 0 6 2 0 916 4 0 9 0 60 9 6 15 6 1 7 8 6 91 6 0 7 9 2 70 9 6 l8 8 3 41 5 5 1 1 0 0 k V5 7 0 4 6 5 1 l5 3 2 2 9 4 0 9 6 65 6 1 7
