先进交直流输电技术在中国的发展与应用

先进交直流输电技术在中国的发展与应用

吴景光

国网电力公司赤峰供电公司大板分公司 内蒙古 赤峰 022350

 摘要：伴随输电技术的不断突破，当前我国呈现出特高压输电广泛应用的状况。本文对特高压交、直流输电技术的特性进行细致阐释，对比特高压交、直流输电技术的经济性特点。以此为基础，探讨特高压输电技术应用在多个场合的具体应用情况。

        关键词：特高压交直流输电；技术特点；发展

        1 引言

        特高压电网通常是1100kV级交流和±800kV级直流输电电网。特高压输电技术的突破和创新使我国大规律、远距离输电得到解决，并且呈现稳定性和低成本的特点。特高压输电的经济性是其核心基础。

        我国特高压输电技术处于持续性的探索和创新状态，我国特高压输电技术的工程实践能力也得到了显著提升，特高压交、直流两种输电方式在未来的具体应用才是工程技术人员亟待解决的问题。本文深入分析特高压交、直流输电技术的根本特点，重点阐释其应用场合和带来的具体经济性优势。

        2 特高压直流输电技术根本特性

        2.1电网结构并不复杂，调控操作简单

        特高压直流输电通常传输模式为大功率、点对点、远距离，没有中间落点，电力直接被输送至负荷中心。在送、受端已经确定之后，采取直流输电方式能够成功形成交、直流电网并联输电的状态，也可以采取非同步联网输电，电网结构明朗，调控简单。

        2.2可以更好的限制短路电流

        通常直流输电线路用来连接交流电网。直流系统自身能够成功实现定电流控制，将系统中短路电流进行限制，避免系统短路容量在电网互联的情况下逐渐加大。

        2.3系统稳定性、可靠性较为突出

        可控硅换流器的使用能够实现直流输电技术中对有功功率进行快速调整，改变电流方向。此外，正常状态下直流系统可以提供稳定的输出，一旦出现事故，能够立即对故障系统开展支援。所以，交、直流电网互联的情况下，如果交流电网线路短路，可以采取短暂增大直流输送功率的措施用于对电源端的发电机转子速度进行控制，使系统的可靠性得到提升。

        2.4降低年电能损耗，线路成本不高

        交流架空线输电由三根导线组成，直流由两根导线组成，电阻损耗较小，线路感抗和容抗的无功损耗、交流工况下的集肤效应都没有，能够充分利用导线截面；直流输电方案如果采取大地作为回路或者海水作为回路，一根导线即可完成，降低了投资成本，在前期投资以及运行费用方面体现护经济性。

        2.5增加了大容量直流系统风险

        在采取特高压直流输电系统建立交、直流互联电网之后，增加了大容量直流系统风险。举例来说，多回大容量直流受端密集落点的电网在出现交流系统故障时，多回直流输电线路将呈现出换相失败，造成交流线路保护拒动，交流故障得不到清除，将影响到多回直流线路持续性换相不成功，更有甚者出现直流闭锁。

 3、特高压交、直流输电比较

        特高压交流输电

        优点

        1）提高传输容量和传输距离。随着电网区域的扩大，电能的传输容量和传输距离也不断增大。所需电网电压等级越高，紧凑型输电的效果越好。

        2）提高电能传输的经济性.输电电压越高输送单位容量的价格越低。

        3）节省线路走廊和变电站占地面积。一般来说，一回1150 kV输电线路可代替6回500 kV线路。采用特高压输电提高了走廊利用率。

        4）减少线路的功率损耗, 就我国而言, 电压每提高1 ％ , 每年就相当于新增加500万kW 的电力, 500 kV输电比1200 kV的线损大5倍以上。

        5）有利于连网，简化网络结构，减少故障率

        不足

        特高压输电的主要缺点是系统的稳定性和可靠性问题不易解决。自1965-1984年世界上共发生了6次交流大电网瓦解事故，其中4次发生在美国，2次在欧洲。这些严重的大电网瓦解事故说明采用交流互联的大电网存在着安全稳定、事故连锁反应及大面积停电等难以解决的问题。特别是在特高压线路出现初期，不能形成主网架，线路负载能力较低，电源的集中送出带来了较大的稳定性问题。下级电网不能解环运行，导致不能有效降低受端电网短路电流，这些都威胁着电网的安全运行。另外，特高压交流输电对环境影响较大。

        特高压直流输电

        优点

        1）不存在系统稳定问题，可实现电网的非同期互联。由此可见，在一定输电电压下，交流输电容许输送功率和距离受到网络结构和参数的限制，还须采取提高稳定性的措施，增加了费用。而用直流输电系统连接两个交流系统，由于直流线路没有电抗，不存在上述稳定问题。因此，直流输电的输送容量和距离不受同步运行稳定性的限制，还可连接两个不同频率的系统，实现非同期联网，提高系统的稳定性。

        2）限制短路电流。如用交流输电线连接两个交流系统，短路容量增大，甚至需要更换断路器或增设限流装置。然而用直流输电线路连接两个交流系统，直流系统的“定电流控制’，将快速把短路电流限制在额定功率附近，短路容量不因互联而增大。

        3）调节快速，运行可靠。直流输电通过可控硅换流器能快速调整有功功率，实现“潮流翻转”（功率流动方向的改变），在正常时能保证稳定输出，在事故情况下，可实现健全系统对故障系统的紧急支援，也能实现振荡阻尼和次同步振荡的抑制。在交直流线路并列运行时，如果交流线路发生短路，可短暂增大直流输送功率以减少发电机转子加速，提高系统的可靠性。

        没有电容充电电流。直流线路稳态时无电容电流，沿线电压分布平稳，无空、轻载时交流长线受端及中部发生电压异常升高的现象，也不需要并联电抗补偿。

        5）节省线路走廊。按同电压500 kV考虑，一条直流输电线路的走廊～40 m，一条交流线路走廊～50 m，而前者输送容量约为后者2倍，即直流传输效率约为交流2倍。

        五、结语

        ２０世纪９０年代至本世纪初，特高压输电技术发展陷入低潮，根本原因是相关国家的经济和用电的增长速度都比预期低很多，发展特高压大容量输电的必要性下降。但在全球经济增长的带动下，特高压输电将再一次得到较快发展，它会在一些幅员辽阔、经济高速发展的大国中获得良好应用。

        参考文献

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