@高压直流输电关键技术

《@高压直流输电关键技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《@高压直流输电关键技术（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、高压直流输电关键技术一、国内外技术现状及发展趋势高压直流（HVDC）技术，自50年代兴起后，已经历了 40多年的发展，成为一项日趋成熟 的技术。至1995年，世界上已成功投运的 HVDCT程已达62项，预计至2002年，世界还将有 约20项HVDCT程投入运行。80年代,随着可控硅技术以及世界电网技术发展，HVDC技术得到一个阶跃性的发展。其一，由于联网的要求， 背靠背工程有 14项，约占新建工程的一半 ;其二，建成了目前世界上 最长的直流线路.1700KM的扎伊尔英加一沙巴工程以及电压等级最高（士 600KV）、输送容量最大（3150MW）的巴西伊太普工程。90年代，世界第一个复杂的三端 H

2、VDC工程（魁北克一新英格兰工程）完成，并建成了世 界上最长的海缆（250km）HVDC工程（瑞典一德国的 BALTIC工程）。亚洲地区的HVD（技术开始兴起。菲律宾、南韩、马束西亚、泰围、印度、日本和中国 都相继开始HVDCT程的建设和研究，已建和计划中的工程约有15项。随着电网技术和电力电子技术的发展，HVDC技术将会继续深化其可控性强的特点，同时克服其对电网带来的一些不利因素 （如谐波 ）及投流站造价较高的弱点， 加强其在电网发展 中的作用。二、技术开发的总体目标和重点任务根据葛上和天广 HVDCT程及三峡工程、西电东送工程以及全国联网工程的需要，发展 我为的HVDC技术；重点开发远距离

3、高压直流输电和背靠背HVDC技术，借鉴国内外的经验，确保三峡HVDCT程的成功建设和运行；实施HVDC主设备国产化工程。三、主要技术开发内容及指标（一）制定与国际接轨 HVDC技术标准及HVDCT程设计规范。（ 二 ） 工程运行技术1. 直流系统控制保护策略研究 ;2. 直流与交流系统和设备控制保护的协调配合的研究 ;3. 交直流系统相互影响的研究 ;4. 换流站交流谐波及其滤波器的研究 ;5. 新型换流站运行人员监控系统的开发研究 ;6. 接地极的研究。（三）HVDC技术研究手段的完善与开发1. HVDC 工程系统研究、设计软件包的完善与规范；2. HVDC、二次设备新型数学模型的完善与开发

4、；3. HVDC接地极研究软件的开发。（四）背靠HVDC系统的研究，包括电压等级的选择、主设备参数列选、系统及其控制策 略的研究等。（ 五 ）直流输电新技术的研究， 包括自动可调交流滤波器与有源直流滤波器的开发研究，户外阀技术、串联电容器的换流器技术（CCC）、深埋接地极技术、多端直流技术等。（六）HVDC主设备国产化。四、经济、社会效益和市场前景 上述研究开发工作将直接服务于我国三峡输变电工程和全国联网工程以及已建和在建中的HVDCT程，可促进我国自行进行工程规范设计、以及部分主设备国产化的需求，并能提高HVDC工程运行的可靠性，将产生世大的社会经济效益。直流输电特点一、输送相同功率时，线路

5、造价低：对于架空线路， 交流输电通常采用 3 根导线， 而直流单极只需 1 根，双极只需 2根。对 于电缆线路， 其投资费和运行费都更为经济， 这也是越来越多的大城市采用地下直流电缆的 原因。二、线路有功损耗小： 直流线路没有感抗和容抗，也就没有无功损耗。而且由于直流架空线路具有“空间电 荷”效应，即集肤效应，其电晕损耗和无线电干扰均比交流架空线路要小。三、适宜于海下输电：如果用交流， 除了心线的电阻损耗外， 还有绝缘中的介质损耗以及铅包和铠装中的磁感 应损耗等。而用直流，则基本上只有心线的电阻损耗。四、没有系统的稳定问题：交流系统有一定的电抗， 输送的功率有一定的极限， 如果超过这极限， 送

6、端的发电机和 受端的发电机可能失去同步而造成系统的解列。五、能限制系统的短路电流：六、调节速度快，运行可靠：在交、 直流线路并联运行时， 当交流系统发生短路， 可暂时增大直流输送的功率以减小 发电机转子加速，就可以提高系统运行的可靠性了。高压直流输电方式与高压交流输电方式相比， 有明显的优越性 历史上仅仅由于技术的 原因，才使得交流输电代替了直流输电下面先就交流电和直流电的主要优缺点作出比较， 从而说明它们各自在应用中的价值交流电的优点主要表现在发电和配电方面： 利用建立在电磁感应原理基础上的交流发电 机可以很经济方便地把机械能（水流能、风能 ， ） 、化学能（石油、天然气 ， ）等其他 形式

7、的能转化为电能； 交流电源和交流变电站与同功率的直流电源和直流换流站相比，造价大为低廉； 交流电可以方便地通过变压器升压和降压， 这给配送电能带来极大的方便 这是 交流电与直流电相比所具有的独特优势直流电的优点主要在输电方面： 输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2/3I /2直流输电采用两线制， 以大地或海水作回线， 与采用三线制三相交流输电相比， 在输电 线载面积相同和电流密度相同的条件下，即使不考虑趋肤效应，也可以输送相同的电功率， 而输电线和绝缘材料可节约1 3如果考虑到趋肤效应和各种损耗 （绝缘材料的介质损耗、 磁感应的涡流损耗、 架空线的 电晕损耗等） ，输送同样功率交流

8、电所用导线截面积大于或等于直流输电所用导线的截面积 的 1.33 倍因此，直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半同时，直流输电杆塔结 构也比同容量的三相交流输电简单，线路走廊占地面积也少 在电缆输电线路中， 直流输电没有电容电流产生， 而交流输电线路存在电容电流， 引 起损耗在一些特殊场合，必须用电缆输电 例如高压输电线经过大城市时，采用地下电缆；输 电线经过海峡时， 要用海底电缆 由于电缆芯线与大地之间构成同轴电容器， 在交流高压输 线路中，空载电容电流极为可观一条200kV的电缆，每千米的电容约为0.2卩F,每千米需供给充电功率约 3X 103kw,在每千米输电线路上， 每年就要耗电2.

9、6 x 107kwh.而在直 流输电中，由于电压波动很小，基本上没有电容电流加在电缆上. 直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行.交流远距离输电时， 电流的相位在交流输电系统的两端会产生显著的相位差； 并网的各系统交流电的频 率虽然规定统一为 50Hz,但实际上常产生波动这两种因素引起交流系统不能同步运行， 需要用复杂庞大的补偿系统和综合性很强的技术加以调整， 否则就可能在设备中形成强大的 循环电流损坏设备， 或造成不同步运行的停电事故.在技术不发达的国家里，交流输电距离一般不超过 300km 而直流输电线路互连时,它两端的交流电网可以用各自的频率和相位运行，不需进行同

10、步调整. 直流输电发生故障的损失比交流输电小.两个交流系统若用交流线路互连，则当一侧系统发生短路时，另一侧要向故障一侧输送短路电流.因此使两侧系统原有开关切断短路电流的能力受到威胁，需要更换开关.而直流输电中，由于采用可控硅装置，电路功率能迅速、方便地进行调节, 直流输电线路上基本上不向发生短路的交流系统输送短路电流,故障侧交流系统的短路电流与没有互连时一样因此不必更换两侧原有开关及载流设备.在直流输电线路中， 各级是独立调节和工作的，彼此没有影响所以，当一极发生故障时，只需停运故障极，另一极仍可输送不少于一半功率的电能但在交流输电线路中，任一相发生永久性故障，必须全线停电.另外提醒一下 :

11、在直流输电系统中,只有输电环节是直流电,发电系统和用电系统仍然 是交流电.特高压直流输电的技术特点特高压直流输电的电压等级概念与交流输电不一样。对于交流输电来说,一般将220kV及以下的电压等级称为高压，330750kV的称为超高压，1000kV及以上的称为特高压。 直流输电则稍有不同，土 100kV以上的统称为高压；土 500kV 和土 600kV仍称为高压，一般不称 为超高压；而超过 600kV 的则称为特高压。对于单项直流输电工程而言，通常根据其送电 容量、 送电距离等因素进行技术、 经济方面的综合比较， 对工程进行个性化设计而确定相应 的直流电压等级。 我国对特高压直流输电的电压等级进

12、行研究和论证时， 考虑到我国对直流 输电技术的研发水平和直流设备的研制能力，认为确定一个特高压直流电压水平是必要的， 并把 800kV 确定为我国特高压直流输电的标称电压。 这有利于我国特高压直流输电技术和 设备制造的标准化、 规范化、系列化开发，有利于进行我国特高压直流输电工程的规划、设 计、实施和管理。 特高压直流输电技术不仅具有高压直流输电技术的所有特点， 而且能将直 流输电技术的优点更加充分发挥。直流输电的优点和特点主要有： 输送容量大。现在世界上已建成多项送电3GW勺高压直流输电工程。 送电距离远。世界上已有输送距离达1700km的高压直流输电工程。我国的葛南（葛洲坝-上海南桥）直流

13、输电工程输送距离为1052km,天广（天生桥-广东）、三常（三峡-常州）、三广（三峡 -广东）、贵广（贵州 -广东）等直流输电工程输送距离都接近1000km。 输送功率的大小和方向可以快速控制和调节。 直流输电的接入不会增加原有电力系统的短路电流容量，也不受系统稳定极限的限制。 直流输电可以充分利用线路走廊资源,其线路走廊宽度约为交流输电线路的一半, 且送电容量大，单位走廊宽度的送电功率约为交流的4倍。如直流土 500kV线路走廊宽度约为30m送电容量达3GV；而交流500kV线路走廊宽度为 55m,送电容量却只有1GW直流电 缆线路不受交流电缆线路那样的电容电流困扰， 没有磁感应损耗和介质损

14、耗， 基本上只有芯 线电阻损耗，绝缘水平相对较低。 直流输电工程的一个极发生故障时，另一个极能继续运行，并通过发挥过负荷能力， 可保持输送功率或减少输送功率的损失。 直流系统本身配有调制功能，可以根据系统的要求做出反应，对机电振荡产生阻尼， 阻尼低频振荡,提高电力系统暂态稳定水平。 能够通过换流站配置的无功功率控制进行系统的交流电压调节。 能够通过换流站配置的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输电互联（如背靠背方式） , 2个电网之间不会互相干扰和影响,必要时可以迅速进行功率交换。特高压直流输电的特点： 压高，高达土 800kV。对与电压有关的设备，如高压端（土 800kV）的换流变压器及其 套管、穿墙套管、避雷器等研发提出了高要求；对承受 800kV 的外绝缘,如支持瓷柱、线 路绝缘子等需要进行新的研发。 送电容量大。规划的特高压直流输电工程的送电容量高达5GW和6.4GW,相应的直流额定电流将达到 3125A和4000A。送电距离长，长达 1500km,甚至超过2000km。