正负 800kV 特高压直流输电工程技术

正负800kV特高压直流输电工程技术摘要：随着国民经济的持续发展，我国对电能的需求也日益增加，随之而来的是我国电力装机容量的不断扩大。但是，我国的电力资源和电力负荷的分布却极为不平衡，如水能资源和煤炭资源作为主要集中在我国西部和北部地区，而电力消耗较多的负荷中心却分布在中部和东部沿 海等发达地区。这就决定了我国必须建设高电压、大容量、远距离的输电网络，将电能大规模的从西部、北部地区运往中、东部的负荷中心，以实现资源优化和提高资源的开发利用效率。随着直流输电技术和电力电子技术的不断发展，特高压直流输电技术日趋成熟，为±800kV特高压直流输电技术的成功应用提供了可能。关键词：±800kV；特高压直流输电；工程技术；应用研究特高压直流输电技术特点1.1线路造价低三相交流输电的架空输电线路需要三根导线，而直流输电只需要两根，若采用大地或海水作为回路的方式则只需一根，若传输同样容量的电能，直流线路从导线数目、电能损耗和杆塔的结构上面，都要比交流线路少，可以节省投资30%~40%。1.2输送容量大交流输电线路会存在介质损耗、电容电流等现象。而在直流输电线路却不存在。并且在直流电压下，每毫米厚的绝缘层平均可耐受3~4万伏电压，这比交流电压下耐受1万伏的电压相比，要高很多。因此同样电流的电能输送，直流电缆输送功率要比交流电缆多2~3倍，从而提高了输送功率。1.3输送距离远交流输电线路由于存在电容电流，且与电缆的长度成正比，所以交流输电的距离不会太长。而直流输电的距离则不受限制，可以实现远距离的输电，有利于我国电能的优化传输。1.4可靠性较好交流输电要求三相平衡，其中一相的故障会导致电网的全线停电，且故障电流对高压载流设备会带来影响。而直流输电线路中，各极是独立调节和工作的，彼此没有影响。若一极发生故障，则只需停运故障极，另一极与大地构成输电回路，仍可向负载提供不少于一半的功率。1.5系统稳定性好交流输电系统中同一电路供电的发电机必须同步运行，而随着输电容量和距离的增加，负荷变动会使线路送电端的发电机与受电端的发电机失去同步，有时会造成系统的不正常运行。而直流输电因为不考虑相位等问题，只要电压降、网损等技术指标符合要求，就不需考虑稳定问题。1.6调度和管理方便采用特高压直流输电，直流线路两端的交流系统可以采用不同的频率输送功率。对于送电端而言，整流站相当于交流系统的一个负荷，对于受电端而言，逆变站则相当于交流系统的电源，互相之间干扰小。目前换流站主要用于我国跨大区的电网互联，效果显著。我国特高压直流输电技术的发展现状我国在±800KV高压直流输电工程的关键技术上取得了一系列的成果。北京和西藏建成得特高压直流试验基地，对特高压直流试验线路、电晕笼、户外试验场、试验大厅、污秽及环境试验室、电磁环境模拟场、绝缘子试验室、避雷器试验室等环境进行模拟，为特高压建设提供了有力的技术支撑。现在我国已经建成的特高压直流输电工程有：±800kV云南至广东直流输电工程，额定容量5000MW，送电距离1400km；±800kV向家坝至上海直流输电工程，额定容量6400MW，送电距离2000km；±800KV锦屏至苏南直流输电工程，额定容量7200MW，送电距离2100km（于2012年建成投运）。根据我国电网现状及未来发展要求，以晋陕蒙等省煤电基地和西南水电开发为契机，并行发展特高压交直流输电，在华北、华中和华东建成特高压交流网架，并逐步向周边地区延伸，西南部分水电外送采用特高压直流输送，形成覆盖大电源基地和负荷中心的特高压电网。案例分析以±800kV云广特高压直流输电系统为例，±800kV云广特高压直流输电工程是国家特高压直流输电示范性工程,额定传输功率5000MW。它的建设是南方电网落实科学发展观的战略性举措，对满足"十一五”期间云电外送东部，实现南方电网资源优化配置，缓解广东电源建设压力，起着重要的促进作用。3.1特高压直流输电系统的基本结构±800kV的直流输电工程单极具有两个12脉动串联阀组：高压阀组和低压阀组。单个阀组的解锁/闭锁可以独立于同极另一阀组的运行状态，各阀组均配置了一台高速旁路开关，每个阀组可以被旁路开关旁路并退出运行，但要确保整流站与逆变站投入运行的阀组数目相同。利用高速旁路开关可以方便的把阀组从直流回路中隔离出来，当换流站的一极中只有一个阀组准备解锁时，相邻阀组的旁路开关和旁路刀闸必须闭合；如果两个阀组都要解锁，两阀组的旁路开关与旁路刀闸必须都断开。当一个阀组闭锁卮为保证本极内另一阀组的正常运行,其旁路开关必须闭合。这种灵活的运行方式提高了直流系统的可用性。3.2阀组运行方式选择一极可只解锁单阀组，只解锁单阀组时,整流站和逆变站可选择解锁阀组的组合包括：整流站高端阀组与逆变站高端阀组解锁、整流站高端阀组与逆变站低端阀组解锁、整流站低端阀组与逆变站高端阀组解锁、整流站低端阀组与逆变站低端阀组解锁。任一阀组可以独立于同极另一个阀组的状态进行闭锁，组合包括:一极双阀组运行，闭锁高端阀组、一极双阀组运行，闭锁低端阀组、一极仅高端阀组运行，闭锁该阀组、一极仅低端阀组运行，闭锁该阀组。任一阀组可以独立于同极另一个阀组的状态进行解锁,组合包括：一极高端阀组运行，解锁低端阀组、一极低端阀组运行，解锁高端阀组、一极仅解锁高端阀组、一极仅解锁低端阀组。两个阀组可同时解、闭锁。3.3特高压直流系统运行方式云广特高压直流的运行方式共有77种,总体可分为二大类：单极运行和双极运行，其中完整单极运行4种,1/2单极运行16种,3/4双极（一极完整,一极I/2）不平衡运行8种,完整双极运行1种,1/2双极平衡运行16种,完整双极降压运行4种,一极降压一极全压运行20种,单极降压运行8种。其具体运行方式如下所示：①完整单极运行,包括两站极I（II）大地（金属）返回；②1/2单极运行，包括对称型（仅极I或极口的高、低端阀组在金属或大地方式下对应运行）、交叉型（仅极I或极I的高、低端阀组在金属或大地方式下交叉运行）;③3/4双极不平衡运行，包括对称型（两站仅极I（I）高（低）端阀组退出运行）、交叉型（一极运行，另一极整流与逆变高低端阀组交叉运行）；④完整双极运行，包括两站四组阀组投入运行;⑤1/2双极平衡运行,包括对称型（双极均对应阀组运行）、交叉型（双极均高低端阀组交叉运行）；⑥完整双极降压运行,包括极I和极I同时在0.8pu或0.7pu运行；⑦一极降压一极全压运行,包括对称型（一极全压运行或400kV单阀组对称运行,另一极0.8pu或0.7pu运行）、交叉型（一极400kV单阀组高低端阀组交叉运行,另一极0.8pu或0.7pu运行）;⑧单极降压运行，包括仅极I（I）0.8pu（0.7pu）大地（金属）返回。结语特高压直流输电工程在我国已经有了成功应用的案例，但是尚缺少运行控制经验。在建设过程及建成投运后，仍需进一步加深对特高压直流问题的研究，同时