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1、特高压直流输电,2005年11月西安,的技术特点和工程应用,特高压直流输电出现的背景:,1、 我国电力发展规模庞大 2、新增电力装机相对集中在大水电、大火电基地 3、中国电网西电东送的格局长期存在，规模逐渐扩大 4、直流输电的特点和性能,2004年，全国装机440GW 2005年，全国装机突破500GW 2010年预计全国装机700GW 2020年预计全国装机1000GW 每年新增装机50GW左右,1、中国电力发展的现状和未来,2、新增电力装机相对集中在：,大火电基地,大水电基地,云南小湾水电站和金安桥水电站660万千瓦 送电广东1500公里,金沙江溪洛渡、向家坝水电站1860万千瓦 送电华中
2、、华东，10002000公里,陕西、山西、宁夏、内蒙火电基地 送电华北、华中、华东负荷中心,中通道 Central corridor,北通道 North corridor,南通道 South corridor,3、中国电网西电东送的格局长期存在，规模逐渐扩大,这种背景下，出现特高压输电,是必然的,（交流和直流）,4、特高压直流输电的特点和性能,关于特高压直流的电压等级,直流输电工程的电压等级可根据工程的特点而确定 直流工程统一的电压等级有利于设备国产化 根据我国的国情确定特高压直流的电压等级为800KV,特高压直流与交流相比有其独特优势：,送电距离可以更远 送电容量更大 线路走廊更窄 电力系统
3、适应性好 控制灵活 调度方便,直流输电特点：,输送容量大：我国已运行的300万千瓦的有3个项目,送电距离远，现在世界上已有1700公里直流工程,我国葛上直流工程1052公里， 天广、三常、三广、贵广直流都将近1000公里,特高压直流输电具有直流输电的所有特点, 输送的功率和大小方向可以快速控制和调节, 直流输电接入不会增加原有电力系统的短路容量, 直流输电线路走廊窄,500KV直流走廊宽度30m,送电300万千瓦,500KV交流走廊宽度55m,送电100万千瓦, 直流电缆线路没有电容电流问题 远距离海底送电往往采用直流 直流工程的一个极发生故障时，另一极可继续运行，并可发挥过负荷能力，保持送电
4、功率或减少功率损失 直流系统本身配有调制功能，可以根据系统要求作出反应，对机电振荡产生阻尼，提高电力系统稳定水平, 使用换流站无功功率控制进行系统的交流电压调节 大电网之间通过直流互联（如背靠背方式，送电方式） 两个电网间不会互相干扰和影响，必要时可以迅速进行功率支援,长距离、高电压、大功率送电项目 背靠背工程 海底电缆工程 轻型直流输电,直流输电项目类型,大容量、远距离送电。 可以送电到2000千米之外。 一项工程可输送功率300400万千瓦。 可以将电能直接接到负荷中心，送到交流220千伏供电系统中。 电力系统互联。 通过海底电缆送电。 这恰是我国电网发展所需要的！,直流输电适合,起步于5
5、0年代 现在已建成高压直流输电60多项 其中： 50年代 2项 60年代 5项 70年代 15项 80年代 30项 90年代 10项,直流输电技术的发展,世界上长距离高压直流输电项目,葛洲坝上海直流工程 500千伏，1200安培，1200兆瓦 输电距离 1052 千米 1989年单极投产，1990年双极建成 天生桥广州直流输电工程 500千伏，1800安培，1800兆瓦 输电距离960千米 2000年12月单极投产 2001年6月双极建成,我国已投运的直流工程项目,三峡常州直流输电工程 500千伏，3000安培，3000兆瓦 输电距离890千米 2003年1月单极投产，2003年6月双极建成
6、舟山直流工程 100千伏，500安培，50兆瓦 输电距离54.1千米 （架空线路42.1千米，海底电缆12千米） 1987年投运,三峡广东直流工程 500千伏，3000安培，3000兆瓦 输电距离956千米 2003年12月单极投产 2004年 4月双极投产,贵州广东直流工程 500千伏，3000安培，3000兆瓦 输电距离900千米 2004年6月单极，2004年10月双极 近期规划的项目有三峡右岸上海，贵州广东第二回直流工程，送电容量都是3000兆瓦，2007年投产。,800KV较500KV直流：,电压更高 送电容量更大 送电距离更远 结构更复杂,800KV是500KV的1.6倍 高压端的
7、直流设备：换流变压器及其套管、 穿墙套管、换流阀、避雷器、直流开关、 支持瓷柱、线路绝缘等提出更高要求,电压更高：,送电容量大,云广东直流：500万千瓦 金沙江、溪洛渡、向家坝水电站送出：640万千瓦 相应的直流电流达：3125A、4000A,送电距离远,云广直流：1500公里 溪洛渡、向家坝水电站送华东：2000公里,800KV直流面临的技术挑战,设备制造难度大 设备外绝缘要求高 换流站主接线和基本结构复杂 电磁环境的要求 接地极入地的电流大(4000A，3125A） 极闭锁故障对电力系统的冲击,设备制造难度大,换流变压器 换流变压器套管 穿墙套管 换流阀,设备外绝缘要求高,直流的积污效应
8、绝缘形式（户内开关场） 绝缘材料：合成材料 高海拔对外绝缘的影响 空气净距大,换流站主接线和基本结构复杂,双12脉冲阀串接 换流变压器台数多 运行方式复杂 控制保护的要求高 设备布置难度大,电磁环境的要求,可听噪音 无线电干扰 地面场强,接地极入地的电流大(4000A，3125A）,对周围环境的影响 对中性点接地变压器的影响 地面电位场强,极闭锁故障对电力系统的冲击,单极故障 双极故障 对交流系统的要求,特高压直流的应用前景：,规划建设的800KV直流工程,云广800KV工程 送电容量500万千瓦、送电距离1500公里 2009年单极投运、2010年双极投运,溪洛渡、向家坝水电站送出3回800
9、KV工程,1回送华中：640万千瓦，1000公里 2回送华东：640万千瓦，2000公里,锦屏水电站送江苏 640万千瓦，2000公里以上 乌东德水电站送福建 白鹤滩水电站送湖北东部,火电基地送出：,内蒙东部呼盟至沈阳、至华北、至山东 宁夏火电基地至华东 新疆哈密火电基地至华中 均有规划的800KV,世界上,印度：规划东北部至南部800KV直流 送电距离约2000公里,南非：设想将刚果的水电用800KV送到南非 计划功率300万千瓦，距离3000公里,巴西：1990年代即考虑800KV直流输电,800KV直流输电,应用研究,1、主接线研究 2、主设备的研发 3、特高压直流电磁环境问题 4、绝缘
10、水平和绝缘裕度 5、新技术、新材料的应用 6、运行方式,1、主接线的研究 阀的主接线,单12脉冲阀组结构,+800KV,-800KV,双12脉冲阀组并联结构,+800KV,双12脉冲阀组串联结构,+800KV,-800KV,双12脉冲阀串联结构组合,400+400 500+300 600+200,带旁路开关的双12脉冲阀组串接结构,800KV,400KV,带旁路开关的双12脉冲阀组运行图,带平波电抗器等设备的配置图,+800KV,-800KV,双12脉冲阀全电压运行图,+800KV,-800KV,双12脉冲阀一极全压、一极半压运行图,2、换流站主设备研发,交流滤波器,换流 变压器,换流变阀 侧
11、套管,穿墙套管,旁路 开关,旁路刀阀,平波 电抗器,电压 分压器,电容器,隔离 开关,直流线路,直流滤波器 电容器,避雷管,接地刀阀,换流阀,交流系统,换流变压器,采用双12脉冲阀组串接时， 每站24台，（不含备用） 高压端（800KV）制造难度大,可控硅阀,送电容量500万千瓦 电流3125安 125阀片 送电容量640万千瓦 电流4000安 150阀片,平波电抗器,（干式）,平波电抗器（油浸式）,穿墙套管,换流阀侧套管,其它特高压直流设备,直流避雷器,直流PLC设备,直流隔离开关,旁路开关,直流电压分压器,支持瓷柱,直流电流互感器 ,800KV避雷器,800 600 400,U,旁路开关,
12、性能要求,单次谐波畸变率Dn 不计入背景谐波 D3，D5 1.25%或1% 其他奇次Dn 1% 偶次谐波畸变率Dn 0.5% 总谐波畸变率1.5%（或1.75%) 电话谐波波形系数T.H.F.F 1%,交流滤波器,性能要求,等效干扰电流值 双极方式 500mA 单极方式 1000mA,直流滤波器,3GC 500 kVDC capacitor,800KV直流滤波器,控制保护系统,适应双12脉冲阀组串接 的接线方式 运行方式更灵活 更可靠的软硬件平台 安全可靠、方便灵活、 功能齐全,3、特高压直流电磁环境问题,可听噪音 换流站 直流线路 无线电干扰 接地极入地电流 地电位升高 周围金属的腐蚀 变压
13、器直流偏磁,800KV电磁环境指标,地面合成场强 30KV/m,(临近民房，50%测量值不超过15KV/m，最大值不超过25KV/m）,输电线路下方，离子流密度100nA/m2,无线电干扰 58dBV/m,（线投影外侧20m处,0.5MHz）,噪声 50dBA（人口稠密地区按45dBA控制）,4、800KV过电压水平 绝缘水平,位置 换流变压器阀侧 高压极顶侧 高压直流母线,SLWL （KV） 1600 1600 1600 LIWL （KV） 1800 1800 1900,绝缘裕度,操作冲击/雷电冲击/陡波冲击,阀 10/10/15,换流变压器 15/20/25,平波电抗器 15/20/25,
14、直流阀厅设备 15/15/25,直流场 15/20/25,5、新技术、新材料应用,增加避雷器以限制过电压 平波电抗器在极线和中心线平衡布置 采用合成绝缘材料绝缘,避雷器和平波电抗器配置方案,6、运行方式,双极全电压运行（ 800KV） 一极全电压，一极半电压运行 （ +800KV 400KV或+400KV 800KV） 双极半电压运行（ 400KV） 单极大地回线运行 单极金属回线运行,双12脉冲阀全电压运行图,+800KV,-800KV,+400KV,-400KV,双12脉冲阀一极全压、一极半压运行图,+800KV,-800KV,+400KV,-400KV,直流电压 800KV 直流电流 3
15、125A 送电功率 5000MW 送电距离 1500Km,1. 工程规模,云广800KV直流输电工程简况,2 .送端换流站：,受端换流站：,云南省禄丰县 （楚雄换流站）,广东省增城市(穗东换流站),云 广 直 流 地 理 接 线 示 意 图,3.工程进度,2009年6月 单极投运 2010年 双极投运,4.主要技术方案,阀组接线：双12脉冲阀组串联 400KV+ 400KV组合 换流变 单相双绕组 短路电抗 18%或16% 平波电抗器 高压端和中性母线平衡布置,避雷器配置方案,无功和交流滤波器,两站的无功均自身平衡 交流滤波器按大、小组接入，可用三调谐型式,直流滤波器,无源滤波器 指标：500mA/1000mA,直流输电线路,导线 6630 直线绝缘采用合成绝缘子 覆冰区绝缘正在研究中 耐张用瓷或玻璃,接地极,接地体材料：钢碳粉 形状：双园形 广东侧拟与在建的贵广500KV工程共用接地极,云广800KV直流输电工程， 世界上第一个特高压直流工程， 面
