超高壓應選擇直流輸電

2023-01-14 13:57:01 字數 4019 閱讀 9883

超高壓直流輸電的主要特點是輸送容量大、輸電距離遠,電壓高,可用於電力系統非同步聯網。對於提高現有傳輸系統的傳輸能力,挖掘現有裝置潛力,具有十分重要的現實意義,實施起來可收到事半功倍的效果。

一、它與交流輸電比較有以下優點:

1、線路造價低,節省電纜費用。直流輸電線造價低於交流輸電線路。直流輸電只需兩根導線,採用大地或海水作迴路只用一根導線,能夠節省大量線路投資,因此電纜費用省得多。

2、執行電能損耗小,傳輸節能效果顯著。直流輸電導線根數少,電阻發熱損耗小,沒有感抗和容抗的無功損耗,且傳輸功率的增加使單位損耗降低,大大提高了電力傳輸中的節能效果。

3、線路走廊窄,徵地費省。以同級500千伏電壓為例,直流線路走廊寬僅40公尺,對於數百千公尺或數千千公尺的輸電線路來說,其節約的土地量是很可觀的。

4、直流輸電的技術性也可圈可點。直流輸電調節速度快,執行可靠。在正常情況下能保證穩定輸出,在事故情況下可實現緊急支援,因為直流輸電可通過可控矽換流器快速調整功率、實現潮流翻轉。

5、直流輸電線路無電容充電電流,直流線路無電容充電電流,電壓分布平穩,負載大小不發生電壓異常不需併聯電抗。高壓直流輸電具有線路輸電能力強、損耗小、兩側交流系統不需同步執行、發生故障時對電網造成的損失小等優點,特別適合用於長距離點對點大功率輸電。

6、應用高壓直流輸電系統,電能等級和方向均能得到快速精確的控制,這種效能可提高它所連線的交流電網效能和效率,直流輸電系統已經被普遍應用。高壓直流輸電用於遠距離或超遠距離輸電,因為它相對傳統的交流輸電更經濟。

二、和交流輸電比較的缺點:

1、高壓直流輸電不適用於近距離或超近距離輸電,因為它相對傳統的交流輸電更昂貴。一般認為架空線路超過,直流輸電較交流輸電經濟。若架空線路低於600-800km,或者電纜線路低於40-60km則直流輸電不如交流輸電經濟。

2、直流輸電線造價低於交流輸電線路但換流站造價卻比交流變電站高得多。直流輸電最核心的技術集中於換流站裝置,換流站實現了直流輸電工程中直流和交流相互能量轉換。隨著高電壓大容量可控矽及控制保護技術的發展,換流裝置造價逐漸降低直流輸電近年來發展較快。

3、直流輸電只具有輸電功能、不能形成網路,類似於「直達航班」,中間不能落點,定位於超遠距離、超大容量「點對點」輸電。直流輸電可以減少或避免大量過網潮流,潮流方向和大小均能方便地進行控制。交流輸電則具有輸電和構建網路雙重功能,類似於「公路交通網」,可以根據電源分布、負荷布點、輸送電力、電力交換等實際需要構成電網。

中間可以落點,電力的接入、傳輸和消納十分靈活,定位於構建堅強的各級輸電網路和經濟距離下的大容量、遠距離輸電,廣泛應用於電源的送出。

4、不可用於電力系統同步聯網。

三、裝置情況

主要包括:換流閥、換流變壓器、平波電抗器、交流濾波器、直流濾波器、直流避雷器、交流避雷器、無功補償裝置、控制保護裝置和遠動通訊裝置等。直流輸電最核心的技術集中於換流站裝置,換流站實現了直流輸電工程中直流和交流相互能量轉換,除在交流場具有交流變電站相同的裝置外,還有以下特有裝置:

換流閥、控制保護系統、換流變壓器、交流濾波器和無功補償裝置、直流濾波器、平波電抗器以及直流場裝置,而換流閥是換流站中的核心裝置,其主要功能是進行交直流轉換,從最初的汞弧閥發展到現在的電控和光控閘流體閥。

閘流體用於高壓直流輸電已有很長的歷史。近10多年來,可關斷的閘流體、絕緣門極雙極性三極體等大功率電子器件的開斷能力不斷提高,新的大功率電力電子器件的研究開發和應用,將進一步改善新一代的直流輸電效能、大幅度簡化裝置、減少換流站的占地、降低造價。

換流器又稱換流閥是換流站的關鍵裝置,其功能是實現整流和逆變。目前換流器多數採用閘流體可控矽整流管)組成三相橋式整流作為基本單元,稱為換流橋。一般由兩個或多個換流橋組成換流系統,實現交流變直流直流變交流的功能。

換流器在整流和逆變過程中將要產生5、7、11、13、17、19等多次諧波。為了減少各次諧波進入交流系統在換流站交流母線上要裝設濾波器。它由電抗線圈、電容器和小電阻3種裝置串聯組成通過調諧的引數配合可濾掉多次諧波。

一般在換流站的交流側母線裝有5、7、11、13次諧波濾波器組。單極又分為一線一地和單極兩線的方式。直流輸電一般採用雙極線路,當換流器有一極退出執行時,直流系統可按單極兩線執行,但輸送功率要減少一半。

但是,特高壓直流換流站裝置也面臨一些關鍵問題:

1. 因電壓等級公升高,換流變壓器閥側繞組、出線結構和套管的內絕緣問題將是需要解決的主要難題之一。閥側繞組承受較高的交直流混合場強,需使用大量的絕緣成型件等絕緣材料。

±800千伏換流變壓器閥側引線絕緣成型件的研製和試驗,閥繞組主絕緣、匝絕緣的場強設計和試驗是裝置研製中需重點解決的難題。

2. 因換流站汙穢等級較高而造成的直流場裝置絕緣問題。直流裝置的汙閃在直流場事故中佔很大比重,是需要重點解決的難題。

根據以往工程經驗和試驗研究,由於直流場的吸汙特性,直流裝置的爬電距離約為同等汙穢條件下交流裝置爬距的2倍。隨著城市化和工業化的發展,大氣汙染問題日益嚴重,特高壓直流換流站汙穢已達ⅱ級甚至ⅲ級水平,按此要求爬距需達到70公釐/千伏或更高的要求。在特高壓電壓下,按標準要求的爬電比距設計,裝置已超過現有製造或執行能承受的高度。

在重汙穢地區,戶內場或裝置合成化是解決耐汙問題的兩個可行途徑。

4、線路走廊

特高壓直流輸電線路的走廊寬度主要依據兩個因素確定:1.導線最大風偏時保證電氣間隙的要求;2.

滿足電磁環境指標(包括電場強度、離子流密度、無線電干擾和可聽雜訊)限值的要求。根據線路架設的特點,在檔距**影響最為嚴重。研究表明,對於特高壓直流工程,線路鄰近民房時,通過採取拆遷措施,保證工程建成後的電氣間隙和環境影響滿足國家規定的要求。

通常工程建設初期進行可行性研究時就要計算電場強度、離子流密度、無線電干擾和可聽雜訊的指標。

5、政治因素

1、我國積極發展特高壓輸電是與我國國情和經濟社會發展形勢相適應的。我國仍處於社會主義初級階段,經濟和技術水平落後於發達國家,按目前的社會發展形勢,在未來很長的一段時間內仍需大力發展基礎工業和基礎設施的建設,這就需要充足的能源特別是電力的支援。特高壓電網可以大幅度提高電網自身的安全性、可靠性、靈活性和經濟性,使能源充分利用和有效搬家,具有顯著的社會效益和經濟效益。

隨著國民經濟的增長,中國用電需求不斷增加,中國的自然條件以及能源和負荷中心的分布特點使得超遠距離、超大容量的電力傳輸成為必然,為減少輸電線路的損耗和節約寶貴的土地資源,需要一種經濟高效的輸電方式。特高壓直流輸電技術恰好迎合了這一要求。

六、我國超高壓直流輸電工程一些成功例子

1、雲南-廣東±800kv輸電工程是我國特高壓直流輸電示範工程,也是世界上首條直流電壓等級最高(±800kv)、輸送容量(5000mw)最大的特高壓直流輸電工程,包括位於雲南省的楚雄換流站和廣東省的穗東換流站,輸電線路長1418公里。

2、錦屏-蘇南±800kv特高壓直流輸電工程起點四川西昌市裕隆換流站,落點江蘇省蘇州市同裡換流站。新建±800千伏換流站兩座,額定輸送容量720萬千瓦,最大連續輸送容量760萬千瓦;新建±800千伏直流輸電線路一回,途經四川、雲南、重慶、湖南、湖北、安徽、浙江、江蘇八省市,全長約2100公里。

3、向家壩-上海±800kv特高壓直流輸電示範工程是我國自主研發、自主設計和自主建設的。工程在±500kv超高壓直流輸電工程的基礎上,在世界範圍內率先實現了直流輸電電壓和電流的雙提公升,輸電容量和送電距離的雙突破,它的成功建設和投入執行,標誌著國家電網全面進入特高壓交直流混合電網時代。特高壓直流輸電示範工程投運後,每年可向上海輸送320億千瓦時的清潔電能,最大輸送功率約佔上海高峰負荷的1/3,可節省原煤1500萬噸,減排二氧化碳超過3000萬噸。

工程的成功建設系統驗證了特高壓直流輸電的技術可行性、裝置可靠性、系統安全性和環境友好性,是國家電網公司繼特高壓交流試驗示範工程成功投產後的又一重大成果。

七、自己的看法

直流輸電是目前世界上電力大國解決高電壓、大容量、遠距離送電和電網互聯的乙個重要手段。直流輸電將交流電通過換流器變換成直流電,然後通過直流輸電線路送至受電端並通過換流器變成交流電,最終注入交流電網。相對交流輸電來說,直流輸電具有輸送靈活、損耗小、能夠節約輸電走廊、能夠實現快速控制等優點。

隨著經濟的快速發展,各個國家地區的耗電量都在迅猛的增加,同樣也要求各個國家和地區間的聯絡越來越緊密,隨著輸送電的距離增加,輸送容量的擴大,特高壓直流輸電的優點明顯的顯現出來,從經濟和效益的角度考慮,我認為超高壓應該選擇採用直流輸電。

1、中國電力企業聯合會**

2、百度百科-特高壓直流輸電

3、中華人民共和國國家優質工程

4、百度百科-高壓直流輸電

高壓直流輸電優缺點

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