二丝一一一南注未与乞户李习麦—南方电网公司特高压直流输电技术和工程应用李立涅广东广州摘式要回顾近年来高压直流输电技术的发展介绍特高压直流输电的技术特点设备要求及运行方分析了发展特高压直流输电所面临的技术挑战指出特高压直流输电在技术上没有不可克服的难题工程应用具有广阔的应用前景关键词特高压直流输电电网技术特点中图分类号文献标识码文章编号。叨。而叫川二而’】而这种背景下引言随着中国经济的高速发展出现特高压输电交流和直流是必然的对电力的需求越来越直流输电简介,大电力发展迅速规模越来越庞大年全国装直流输电电压等级按照国家标准机容量已达机年突破年将达到《洲每年新增装交流输电电压等级分为左右预计直流我国新增电力装机相对集中在大水电地大火电基输电电压等级是根据工程的需要来确定已有的高压直流输电电压等级有士目前世界上输电距离远如金沙江溪洛渡向家坝水电站以刃一士土共装机匆万送电华中华东距离等我国普遍采用土为规范陕西山西宁夏内蒙火电基地送电华北华以上直流输电电压等级根据国情实际土年月中华东负荷中心我国确定特高压直流的电压等级为这将有我国能源资源主要分布在西部长期存在为西电东送的格局利于输电设备的研究产化开发制造以及电力设备的国规模在逐渐扩大预计年西电东送的规模年将达到年到直流输电项目类型如此庞大的送电规模和如此遥远的送电距离果仍采用收稿日期作者简介如在直流输电适合于大容量可以送电到之外远距离送电一项工程电压等级送电将存在巨大的困难输送功率达碎万供电系可将电能直接送到负荷中心送到交流李立涅男教授级高级工程师南方电网专家委员会秘书长长期从事电网规划和建设研究和直流工程建设直流输电技术统中可进行电力系统互联等直流输电项目有长距离高电压大功率送电项特离压直流输电技术和工程应用目背靠背工程海底电缆工程以及轻型直流输电海距离输电上应用前景广阔很有前途在海岛供电城市供电中底电缆工程在欧洲较多电距离最长的达目前欧洲海底电缆工程中输直流输电技术的发展高压直流输电中采用的器件为常规晶闸管直流输电采用的器件为轻型直流输电起步于世纪年代世纪年代直流输或左右送电距离随着晶闸管应用技术的成熟电得到大发展目可靠性的提高送电容量在万轻型直流输电具有很到目前为止已建成高压直流输电项多优点如线路走廊窄可采用规模小的地下电缆对短多项表其中以世纪年代为之最占项末端电网要求低因此轻型直流输电在小规模表列出世界上长距离高压直流输电项目目表列世界上长距离高压直流输电项万项目额定电压巴萨哎气气凡土‘士额定功率飞山‘‘气咤气飞输电距离投运年份安装地点及供货商卡布拉因加莫桑比克南非扎伊尔加拿大沙巴纳尔逊河二期美国巴西巴西伊泰普一期伊泰普二期太平洋联络线魁北克多端美国加拿大美国亨德德里印度印度东南联接表项目我国已投运的高压直流工程项目万输电距离额定电压土土土土额定功率单极投运年份双极投运年份葛洲坝天生桥二峡二峡上海广州常州广东广东贵州回上海回土二峡右岸士土预计贵州广东预计出我国直流工程项目廊宽度指标电的一单位线路走廊宽度的送电效率是交流输倍高压直流输电性能特点与交流输电相比输送距离远定因素等限制关站系统适应性好万设计输电容量为万或高压直流输电具有以下特点交流输电受送电距离的特高压交流输电系统需与交流系统系统稳紧密配合形成一个完整的网架才能达到设计的输每隔左右必须建立变电站或开电容量要求而特高压直流输电系统一旦建立就可而直流输电可直接从起点送到终点的直流输电工程现在世界以达到额定的输电容量上已建有程输送距离为我国的葛上直流工控制灵活晶闸管阀式直流输电系统可以快规划中的直流输电工程送电距速控制和调节输送电力的功率和大小方向如系统中离将远达刃的潮流翻转功能可方便地将原由西部送东部方式迅速送电容量大万万交流输电送电容量约为直流输电送电容量已达万转为东部送西部方式我国现有士短路容量问题短路容量的大小直接关系到规划中的送电容量将达线路走廊窄电力系统中开关设备的承受能力目前国际水准的开交流输电线路的走廊宽度关设备的承受能力为而我国华东广东电网有为土直流输电线路的约为直流输些地方现有的短路容量已接近续扩大如果系统规模继电线路走廊的利用率更高其综合送电容量和线路走将造成开关设备选型的困难而采用直流输特商压直流输电技术和工程应用电接人系统不会增加系统的短路容量电容电流问题流问题器套管穿墙套管换流阀等制造难度加大无线电干扰外绝直流电缆线路不存在电容电缘和电磁环境强等方面涉及可听噪声地面场远距离海底送电往往采用直流海底送电如要求更高换流站主接线的基本结构复杂采用交流输电送电距离超过时其电容电流接地极人地的电流更大以及极闭锁故障对电力系统的几乎与有功电流相等双极设计一个极发生故障时过负荷能力冲击等个方面可独立运行当直流输电工程的随着电压等级的提高人们更多地关注特高压直另一极可继续运行并可发挥其流输电设备外绝缘性能问题绝缘要求很高特高压对线路绝缘子的将故障极所输送的功率部分或全部迅速绝缘子在特高压情况下受直流积污地转移到正常极保持送电功率或减少功率损失效应的影响所能承受的电压与绝缘距离的关系较常调制功能系统本身有调制功能可以根据规电压变化很大可能存在拐点换流站开关场的外系统要求作出反应系统稳定水平对机电振荡产生阻尼提高电力如背靠背绝缘也要采取特殊办法解决如采用合成绝缘材料代大电网之间通过直流互联不会互相干扰和影响替陶瓷和玻璃设备所要求的空气净距离更大另外方式送电方式必要时可以由于我国特高压直流输电工程经过西部高海拔地区还必须考虑高海拔对外绝缘的影响士迅速进行功率支援调度方便有功无功调节的无功功率系统中一般在送电端配备的无功功率特高压直流输电换流站主接线的基本结在受电端配备因构复杂换流阀采用双脉冲阀串接晶闸管的数量此可使用换流站配备的强大的无功功率功投切土通过控制无大大增加台变压器置难度大换流变压器台数增加运行方式复杂一个换流站需要进行系统的交流电压调节保持电压稳定控制保护要求高设备布特高压直流输电土土特高压直流输电单极运行时接地极人地或性能特点与的电流达如此大的人地电流对周围高压直流输电相比士特高压环境造成很大的影响如对周围金属的腐蚀使附近直流输电电压更高构更复杂送电容量更大送电距离更远如结中性点接地变压器产生直流偏磁发热引起变压器非正常对高压端的输电设备换流变压器及直流开关噪声增大引起附近地面电位场强增加对人其套管持瓷柱材料穿墙套管线路绝缘换流阀避雷器支新畜造成威胁要求更高需要采用新技术因为特高压直流输电的输电容量大单极故障或如增加避雷器以限制过电压平波电抗器在极双极故障将造成受电端系统供电容量的严重不足电力系统造成很大的冲击对线和中心线平衡布置采用合成绝缘材料绝缘等如果交流系统不能承受我国已规划建设的云南到广东的特高压直流输电将造成电网崩溃主接线士引起灾难性后果因此对受电端交工程输电容量为万输电距离金沙华东送电的特万千瓦流系统提出较高的要求江上的溪洛渡向家坝水电站向华中回高压直流输电工程共输电距离达在士每回输电容量直流输电换流阀的主接线结构如下图《卜以刀图所示运行方式卜丫特高压直流输电工程中士一运行方式有双极全电压运行压运行单极全电压一单极半电或科双极半电压运行士单极大地回线运行单极金属回线运行等运行方式面临的技术挑战士丰一特高压直流输电面临的技术挑战主要体如换流变压器的现在特高压直流输电设备换流变压图单脉冲阀组结构特商压直流输电技术和工程应用《川】举卒率图双脉冲阀组并联结构图带旁路开关的双脉冲阀组串联结构刊卜日州卜图护凡备双脉冲阀组串联结构图燕二为带平波电杭器等设备的配置图现在我国特高压直流输电换流阀采用双阀串联结构脉冲士图土其电压组合有及土土土士主设备土士种直流输电换流站的主接线结构及主要设所示脉冲阀组串接时不含备用形式一般采用士组合根据运行备如图流变压器土的需要双脉冲阀主接线中配置旁路开关以便采用双每个换流站有台换达根据需要而切换运行方式脉冲阀组串联结构置图图为带旁路开关的双换流变压器高压端电压高图为带平波电抗器等设备的配制造难度大万双脉冲阀可全电压运行也可单极全压单送电容量为采用小时电流万时晶闸管阀电流晶闸管送电容量为极半压运行晶闸管阀需采用小晶闸管换流变阀换流变压器侧套管穿墙套管电压分压器电容器隔离开关直流线路交流系统交流谁波器雹口口图百引引油旁路刀阀接地刀阀广直旅述波器电容器换流站的主接线结构及主要设备特高压直流输电技术和工程应用交流滤波器须达到的技术性能如下表或士直流输电工程绝缘裕度换流变压器平波电抗器单次谐波畸变率感绝缘裕度阀不计人背景谐波鉴直流阀厅设备直流场其他奇次鉴操作冲击雷电冲击陡波冲击偶次谐波畸变率总谐波畸变率电话谐波波形系数交流滤波器须达到的技术性能如下簇或鉴大容量输电项目中具有广泛的应用前景度规划东北部至南部采用土世界上印直流输电士送电距等效干扰电流蛋簇《旧双极方式离约洲南非设想将刚果的水电用计划送电容量直流送电距离单极方式输电送到南非万控制保护系统要求适应双方式脉冲阀组串接的接线安等等运行方式更灵活有更可靠的软硬件平台目前我国已具备特高压输电工程的建设条件我全可靠方便灵活功能齐全国能源与负荷分布的严重不平衡以及未来电力发展的巨大空间迫切需要特高压直流输电技术其他技术指标电磁环境指标地面合成场强临近民房我国近期已规划建设的士测量土直流输电工程预计水电方面有云广直流输电工程年单极投运回值不超过巧超过铂户以林最大值不年双极投运溪洛渡及向家坝水电站送出土直流输电工程锦屏水电站送江苏直流输电工程等离子流密度无线电干扰处输电线路下方线投影外侧火电方面如内蒙东部呼盟火电基地送电至沈阳北至华至山东宁夏火电基地送电至华东土新疆哈密火电基地送电至华中均有直流输电规划噪声人口稠密地区按控制参考文献绝缘水平和绝缘裕度士直流输电工程绝缘指标见表表士表直流输电工程绝缘水平高压极顶侧高压直流母线【浙江大学直流输电教研组直流输电【水利电力出版社〕位置瓜换流变压器阀侧李立涅〔〕荆勇南方电网和天广交直流并联运行系统〔〕理年学术年会论电工专委会【李兴源高压直流输电系统的运行和控制【〕出版社北京〕科学特高压直流输电的应用前景特高压直流输电所具有的优势决定其在长距离李立涅「」高压直流输电在我国电网发展中的作用【电力设备出版社北京〕上接第页【」参考文献」山从一【」氏一一〕「即比〔〕伴〔〕助血即一恤免,日习铭欣〕树面〕仁〕」曲切比铭一一石」一一【