特高压直流输电技术的应用探究

特高压直流输电技术的应用探究

贺红涛

国网陕西省电力有限公司超高压公司 陕西省西安市 710065

摘要：目前，世界上输电技术和电力设备领先的国家已经将直流输电作为有效解决送电距离远等问题的首选方案。直流输电的工作原理是通过换流器将交流电先整流再逆变，最终注入交流电网。与交流输电技术相比，直流输电具有节约设备占地面积、减少输电损耗、灵活改变输电方式等优点。所以，在如今全世界电力系统大规模采用直流输电的情况下，开展特高压直流输电关键技术研究、分析未来发展趋势、总结特高压输电相关设备运行维护经验以确保我国的特高压直流输电技术不断创新完善，有力保障国民经济持续高质量发展。

关键词：特高压直流输电；技术；应用；

1.引言：随着我国经济快速发展，对电力资源需求量持续增加，很大程度上推动了电力事业发展。用户对用电提出了更高要求，主要包括安全、稳定等方面，特高压直流输电输电能力更强、输电效率更高，可以满足实际发展所需。文章先介绍特高压直流输电技术的价值，再分析目前应用现状，最后论述具体应用，为人民群众提供优质电力资源。

2.特高压直流输电技术的价值

根据调查显示，我国用电量呈逐年增长趋势，是社会经济发展的重要保障。特高压直流输电技术具有输送距离长、容量大等优势，在输电过程中利用换流器将交流转变为直流，经过高压线输送到换流站转换为交流电，最后并入电网。相比较于交流输电技术而言，特高压直流输电技术具有明显优势，主要体现在输送方式多样、损耗低等方面。随着用电量和线路负荷增加，特高压直流输电技术在未来应用水平会不断提升，所以要加强研究，确保发挥出有效作用，优化电网结构，满足经济发展对电力资源所需。

3.特高压直流输电技术应用现状分析

在应用特高压直流输电技术时，对线路绝缘子绝缘性能要求较高，但从目前情况来看依然存在问题，导致技术应用效果不是很好，所以要进行深入研究来处理。特高压直流输电换流阀运用12脉冲阀串接，相比较于之前，需要增加更多数量的晶闸管。另外还要增加换流变压器，一个换流站需要24台变压器，运行系统变得更加复杂，如果不加强控制，很有可能会出现问题，甚至会引发安全事故。特高压直流输电单极运行时接地机入地的电流非常大，在这种情况下，很有可能对周围环境会造成破坏，例如周围金属腐蚀、变压器噪音等，会对周围居民正常生活产生影响。特高压直流输电电容量比较大，当发生单极或者双极故障时，会严重影响到电力系统稳定运行，甚至引发电网瘫痪，带来不可挽回的经济损失。

4.特高压直流输电技术在我国的应用前景

4.1应用规模持续提升

我国风能、太阳能等能源以及煤炭等资源主要集中在中西部地区，而大规模的用电需求却是以东部沿海地区为主，过远的距离使得资源的运送成本非常高，配置难度越比较大，而要想有效解决这一问题，则需要在东西部之间建立大规模的特高压输电线路，利用特高压直流输电技术远距离、大容量、高效率的特点来实现大范围的能源资源配置（西电东送）。因此从目前来看，我国特高压直流输电项目在我国的建设规模虽然已经比较大，但相对于西电东送项目的远距离供电需求却仍然远远不足，在这一情况下，未来我国对于特高压直流输电技术的应用还将继续持续下去，同时其应用规模则会得到进一步的提升。

4.2清洁能源大规模接入

现阶段我国的电力生产虽然仍是以火力发电为主，各特高压直流输电线路也大多是从中西部矿口电站向东部負荷中心输送电力，这样的供电模式虽然能够在很大程度上满足社会用电需求，但随着用电需求的不断提升，其带来的环境污染也会变得愈发严重。针对这一问题，目前我国已经在四川、云南、青海、西藏等地区建立了多个水电站以及太阳能、风力发电厂，而与之相配套的特高压直流输电线路也正处于建设阶段，因此在未来，随着西部以及西南地区的特高压直流输电项目逐步投入运行，风能、太阳能等清洁能源必将大规模接入到特高压直流输电网络之中，并为我国西气东输工程以及特高压直流输电技术的广泛应用起到推进作用。

4.3绝缘问题逐渐凸显

特高压直流输电意味着高电压等级与高危险性，在特高压直流输电线路的运行过程中，一旦线路出现外部绝缘层损坏等绝缘问题或是过电压问题，那么线路就很可能会因系统扰动而直接陷入故障，进而整个输电线路的正常供电造成影响。从目前来看，当前我国特高压直流输电线路的过电压问题与绝缘故障问题虽然偶有发生，但整体影响并不大，但由于特高压直流输电工程在换流站、绝缘部分的投入较高，因此随着特高压直流输电工程图建设规模的不断扩大，未来过电问题与故障问题的巨大影响必将逐渐凸显出来，而要想对这一问题进行有效预防，则需要采取高质量的过电压保护措施，并对输电线路的绝缘配合进行合理优化。

5.特高压直流电应用方法

5.1融冰接线方式

融冰接线方式适用于比较特殊的条件，可根据工程的设计要求将两极的高端换流器进行并联，在首端施加较大的直流电流，通过升温达到融冰的目的，但是就同一线路而言，导线直流融冰和地线的直流融冰是存在差异的，主要由于导线的电阻要小于地线的电阻，所以融冰的电流小，电压较高。

5.2提高受端电网的动态无功补偿

在多回直流集中馈入受端电网，尤其是直流落点密集并且站点负荷较重的地区，想要维持一定的稳定电压就必须要保证无功电压的支撑能力，因此可采取合理安排电源开机、加装动态无功补偿装置、优化直流VDCL方法、优化发动机高压侧控制技术等方法来增加电网的动态无功支撑能力，大力的提高部分电压的稳定性。通过在直流输电逆变站附近的负荷中心加装无功补偿设备还能增强直流换相失败后的恢复能力。目前国内已有许多地区进行实践，并且取得了较好的效果。

5.3规避大容量特高压引发的风险

为了防止大容量特高压的直流输电导致的系统风险，可通过以下方法来着手：首先对直流落点进行优化，尽量选择单回通道的特高压直流规模，以减小由于大容量直流闭锁以后所造成的的潮流转移，以及有交流通道所引起的潮流和电压波动，将受端电网的多直流有效短路比控制在合理的范围内。如广东地区电网在2015年多直流有效短路比达到了2.6左右，预计未来五年内将有效短路比降到1.8。同时如果提高单回直流的规模，也能实现有效短路比的进一步降低，增加受端电压的稳定性。

5.4大电网的仿真技术

传统仿真程序具有一定的局限性，无法满足交直流系统风险分析研究的要求，因此具有高精度模拟直流换相的电磁暂态仿真能够很好的解决这一问题。该仿真平台通过闭环连接控制保护装置，在保证了直流输电换相过程的真实性和控制保护动态的响应功能的同时，还能准确的显示出电网系统所有区间机群的功能稳定性，以满足实际的需求。同时近些年科研人员还在开发电磁-机电相结合的仿真平台，并初步应用于直流输电的故障分析工作当中。

虽然抵御故障的能力不斷的提升，但是随着特高压电网规模不断的加大，电网交流直流之间的相互影响也在增加，使得多重故障的影响范围和拒不连锁效应增加，使得特高压电网的稳定性降低，因此又采用了基于输电设计阶段、运行阶段、反事故措施的仿真技术机制，通过对工程建设投运、系统软件升级、软件修改、保护逻辑优化等手段，有效的提高了特高压直流输电的稳定性。

结语：

总而言之，特高压直流输电技术在送电距离、送电功率等方面具有很大的优势，目前在我国已经得到了较好的推广与应用，其应用前景也比较良好，虽然在现阶段仍然存在着一定的问题，但只要做好过电压保护等工作，未来特高压直流输电技术必然能够在供电领域发挥出更大的作用。

参考文献

[1]连昱达.浅论特高压输电在我国的发展现状及应用前景[J].低碳世界，2018，（11）：78-79.

[2]吴汇文.我国特高压直流技术的应用与展望[J].中国高新区，2018，（07）：133-134.