国内外高压直流输电的发展与现状

1、.：.；1 我国高压直流输电系统的开展历程及现状1.1 我国高压直流输电系统的开展历程我国的高压直流输电工程总体上可以说是起步较晚, 但开展迅速。1980 年国家确定全部依托本人力量建立中国第一项直流输电工程舟山直流输电工程。它具有向自主建立大型直流输电工程过渡的工业性实验性质,于1984 年开场施工, 1987 年投入试运转, 1989 年正式投运。工程最终规模为1 100 kV, 500 A, 100 MW, 线路全长54 km。嗓泅直流输电工程( 上海嗓泅岛) 是我国自行设计、制造、建立的双极海底电缆直流工程, 于1996 年完成研讨任务, 2002 年全部建成。工程为双极500 kV,

2、600 A, 60 MW, 可双向供电, 线路长度66.2 km, 其中海底电缆59.7 km。葛南( 葛洲坝上海南桥) 高压直流输电系统, 是我国引进的第一个高压直流输电工程, 1989 年单极投运, 1990 年双极投运。进入21 世纪, 我国的高压直流输电开展迅速, 相继建成投产了天广( 天生桥广州) 、三常( 三峡常州) 、三广( 三峡广东) 和贵广( 贵州广东) 等多项高压直流输电工程。作为引进技术的验证, 自主研发设计制造的华中西北联网灵宝背背直流工程, 2005 年7 月投入运转。1.2 我国高压直流输电系统的现状至2004 年末, 我国高压直流输电工程累计保送容量达12 470

3、 MW, 输电线路长度累计达4 840 km, 曾经超越美国位列世界第一。截至2007 年年底, 我国已建成并正式投入运转葛( 洲坝) 沪( 上海) 、三( 峡) 常( 州) 、三( 峡) 广( 东) 、三( 峡) 沪( 上海) 、天( 天生桥) 广( 东) 、贵( 州) 广( 东) 回、回等7 个超高压直流输电工程和灵宝背靠背直流工程, 直流输电线路总长度达7 085 km, 保送容量达18 560 MW, 线路总长度和保送容量均居世界第一。与此同时, 我国超高压直流输电工程的设计建立、运转管理和设备制造程度也处于国际领先位置。2 高压直流输电系统中存在的问题2.1 直流输电中的谐波问题工频

4、的交变电流在换流站中的整流和逆变过程中, 实践上输出的波形并不是稳定的直流, 而是有些许动摇的脉动电流。再加上换相的非理想性, 使得输出电流进一步畸变。这些缘由促成了直流输电系统中谐波的存在。随着高压直流输电的开展, 相关的谐波问题也日益突出。输电系统中的换流器在交流侧为谐波电流源,在直流侧为谐波电压源。严重的情况下, 能够还会引起谐波放大甚至谐波不稳定, 即交直流侧电压、电流经过换流站非线性环节时相互调制, 构成了一个AC/DC 之间的正反响调理环。遭到扰动时, 就会呵斥谐波振荡的放大, 其结果就是换流站交流母线电压严重畸变。如今主要经过小信号分析法、谐波特征值分析法、频域分析和传送函数法、

5、时域仿真频率扫描法等来进展研讨。普统统过加装非特征滤波器、运用有源滤波器、附加谐波阻尼电路或者是采用轻型直流输电技术来抑制谐波。2.2 高压直流断路器的制造目前我国的直流输电系统中, 高压直流断路器的制造技术还不成熟, 多数需求进口。研制高压断路器的难点在于: ( 1) 直流电没有像交流电那样的过零点, 所以灭弧的技术很困难; ( 2) 直流回路的电感很大, 所以需求的平波电抗器很大, 约1H,这在工艺上做起来不容易; ( 3) 由于灭弧时的直流电流很大, 故要求断路器可以吸收很大的能量。在实践的消费当中, 利用大容量金属氧化物这种新型资料可以较好地处理后2 个问题。但灭弧依然不是很理想, 普

6、通采用叠加振荡电流和耗能限流2 种方式来实现。后者较为普及, 普通采用分段串入电阻、拉长电弧和采用金属氧化物耗能。2.3 大地回流呵斥的接地体腐蚀及对交流系统的影响直流输电过程是以大地作为回流电路的。回流流经大地时, 会与附近的金属接地体发生化学反响, 腐蚀掉金属。例如对于铁而言, 就会发生如下的化学反响:阳极: Fe2+2OH-=Fe(OH) 2阴极: 2e-+2H+=H2经研讨阐明: ( 1) 接地体深埋并不会明显地减小腐蚀, 并且这种做法在经济上是不适宜的; ( 2) 金属接地体与直流接地极之间的间隔 会显著影响腐蚀的程度,当两者相距10 km 以外时, 腐蚀影响即可忽略不计;( 3)

7、在一样的间隔 条件下, 金属接地体的走向会影响腐蚀的程度, 普通垂直走向的接地体受腐蚀影响比平行走向的接地体大。同时, 强大的直流电流将经接地极注入大地, 在极址土壤中构成一个恒定的直流电流场。此时假设极址附近有变压器中性点接地的变电站、地下金属管道或铠装电缆等金属设备, 假设这些设备能够给地电流提供比大地土壤更为良好的导电通道, 那么一部分电流将沿着并经过这些设备流向远方, 从而给这些设备带来不良影响。其中, 中性点直接接地变压器是受影响最大的设备。我国110 kV 及以上系统的变压器中性点, 普通都采用直接接地方式。如变电站位于接地极电流场范围内, 那么在场内变压器间会产生电位差, 接地极

8、入地电流将有部分直流电流会经过大地、交流输电线路, 由一个变电站变压器中性点流入, 在另一个变电站变压器中性点流出, 由此在变压器三相绕组中产生直流分量,产生直流偏磁电流。流过变压器绕组的直流电流大小不仅与接地极的间隔 相关, 同时与极址土壤导电性能、电网接线和参数等有关。假设流过变压器绕组的直流电流较大, 能够引起变压器铁心磁饱和, 导致变压器噪音添加、损耗增大、温升增高, 对变压器的平安运转构成要挟。变压器发生直流偏磁后, 使磁化曲线的运转部分变得不对称, 加大铁心的饱和程度, 导致噪音增大和变压器铁心、金属紧固件等的发热添加。2.4 直流输电系统电磁环境对通讯系统的影响由于直流线路强大的

9、直流电流, 在其周围也就存在着很强的干扰磁场。这样的磁场将影响到附近通讯线路的正常运转。普通可把直流电磁影响分为危险影响和干扰影响。危险影响即指当直流输电线路发生缺点时, 有能够在附近的通讯线路上感应出很高的电压, 危及人员生命平安和通讯设备平安; 干扰影响即指在直流输电线路正常运转的情况下对通讯产生影响, 使其通讯质量下降, 误码率提高。因此, 在建立直流输电线路时要留意以下几点: 首先是和通讯线路坚持适宜的间隔 ; 其次是在线路上安装陶瓷放电管或是加挂屏蔽线路; 最后是对于市话电路来说, 可在分线箱、配电箱处加装放电器。3 对我国高压直流输电工程的几点想法3.1 换流站站址选择及接地极极址

10、选择换流站可谓是高压直流输电工程的中心建立工程, 合理选择换流站站址是确保高压直流输电系统稳定运转的根底。选址原那么普通为: ( 1) 能否适宜大规模设备运输; ( 2) 能否接近水源或者易获得充足的水源供应; ( 3) 能否会破坏生态环境, 其电磁影响会不会对周边通讯线路产生较大的干扰影响。而对于接地极来说, 选址原那么普通为: ( 1) 要求极址场地的可用面积大、土壤导电性能好、导热性能好、热容率高、表层土壤厚和深层大地电阻率低; ( 2) 假设2个或多个接地极处于同一地域内, 应对2 个甚至多个接地极共用极址方案进展论证。3.2 线路途径的选择走廊宽度: 主要是合理选择与通讯线路以及交流

11、输电线路之间的间隔 , 尽能够地减小干扰, 使得线路中心线与其他设备有良好的隔离。普通对于500 kV 直流输电系统, 要求走廊宽度不小于50 m。对地间隔 及交叉跨越间距: 确定导线对地最小间隔 的决议要素是合成场强和离子流密度。普通为了安全起见, 对地间隔 坚持在1720 m。当高压直流线路与铁路、公路、弱电线路、电力线路、建筑物及河流等交叉时, 交叉跨越间距均有较大添加。由于对地间隔 及交叉跨越间距的增大, 在途径选择时, 应充分利用地形条件, 以缩短交叉跨越档距, 减小交叉跨越塔高度, 尽量防止大档距、大高差及大跨越的出现。3.3 如何应对突发性大雪灾等恶劣气候条件2021 年春节期间

12、, 全国大范围的雪灾天气使我国电网经受了一次较大的考验。电网在冰雪天气下停运会呵斥宏大的经济损失。鉴于这场大雪的教训, 我们在设计高压直流输电工程时, 也应思索到这种极端气候条件下电网的稳定运转问题。其中一点就是导线的选择。导线选择是处理特高压输电关键技术的重要课题, 对线路保送容量、传输特性、环境问题( 静电感应,电晕引发的电场效应、离子流、无线电干扰、电视干扰、可听噪声等) 、技术经济目的等都很有影响。普通选线原那么应为: ( 1) 不能制约整条线路的传输才干; ( 2) 要有较高的机械强度和过载才干; ( 3) 铝导线在冰荷载下的平安系数要高, 以防止重冰区线路过荷载时断股; ( 4)弧垂特性要好, 以降低杆塔高度; ( 5) 满足环境参数要求。4 终了语目前世界上已投入运转的直流输电工程有70 多个。在远间隔 大容量输电、海底电缆和地下电缆输电以及电力系统非同步联网工程中, 直流输电曾经得到了广泛运用。2007 年10 月, 在湖北省宜昌市召开的第八届国际高压直流输电用户会议上,