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特高压发展全面启动 浅谈特高压交直流特点

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  • 发布时间:2016/1/5 16:42:01
  • 作者:llx_yinhe

  特高压是目前世界上最先进的输电技术,具有远距离、大容量、低损耗、少占地的综合优势。而中国地区能源分布不均,中国西部蕴藏大量能源,而东部沿海地区则是负荷中心;同时中国很多城市正面临着较大的雾霾和节能减排的压力,所以在中国发展高效的特高压电网是非常必要的。特高压具体包括特高压交流输电技术和特高压直流输电技术两种形式,下面我们就来探讨一下特高压这两种形式具有哪些特点?

特高压直流输电的特点

  特高压直流输电(UHVDC)是指±800kV(±750kV)及以上电压等级的直流输电及相关技术。特高压直流输电的主要特点是输送容量大、输电距离远,电压高,可用于电力系统非同步联网。

01特高压直流输电优点

  (1)从经济方而考虑:鉴于直流输电具有线路造价低、年电能损失小的优点,直流架空输电线路在线路建设初期投资和年运行费用上均比交流系统经济;

  (2)不存在系统稳定问题:可实现电网的非同期互联,而交流电力系统中所有的同步发电机都保持同步运行;

  (3)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;

  (4)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;

  (5)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;

  (6)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。

02特高压直流输电技术的不足

  (1)换流装置较昂贵:这是限制直流输电应用的最主要原因。在输送相同容量时,直流线路单位长度的造价比交流低;而直流输电两端换流设备造价比交流变电站贵很多。这就引起了所谓的“等价距离”问题;

  (2)消耗无功功率多:一般每端换流站消耗无功功率约为输送功率的40%~60%,需要无功补偿;

  (3)产生谐波影响:换流器在交流和直流侧都产生谐波电压和谐波电流,使电容器和发电机过热、换流器的控制不稳定,对通信系统产生干扰;

  (4)就技术和设备而言,直流波形无过零点,灭弧困难:目前缺乏直流开关而是通过闭锁换流器的控制脉冲信号实现开关功能。若多条直流线路汇集一个地区,一 次故障也可能造成多个逆变站闭锁,而且在多端供电方式中无法单独地切断事故线路而需切断全部线路,从而会对系统造成重大冲击;

  (5)从运行维护来说:直流线路积污速度快、污闪电压低,污秽问题较交流线路更为严重。与西方发达国家相比,目前我国大气环境相对较差,这使直流线路的清扫及防污闪更为困难。设备故障及污秽严重等原因使直流线路的污闪率明显高于交流线路;

  (6)不能用变压器来改变电压等级:直流输电主要用于长距离大容量输电、交流系统之间异步互联和海底电缆送电等。与直流输电比较,现有的交流500kV输电(经济输送容量为1 000 kW,输送距离为300~500 km)已不能满足需要,只有提高电压等级,采用特高压输电方式,才能获得较高的经济效益。

特高压交流输电的特点

  特高压交流输电是指1000千伏及以上的交流输电,具有输电容量大、距离远、损耗低、占地少等突出优势。

01特高压交流输电的优点

  (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:利用特高压输电技术, 特别是直流输电技术,实现远距离、 大规模的电力输送有利于节约土地资源、保护环境, 是优化能源资源配置的重要途径。

02特高压交流输电技术的不足

  特高压交流输电的主要缺点是系统的稳定性和可靠性问题不易解决。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。

  不管是特高压直流输电还是特高压交流输电都是为了更好地提高输电能力,实现大功率的中、 远距离输电,以及实现远距离的电力系统互联, 建成联合电力系统。同时两者只能相互补充,不能互相取代,“强交强直”的混搭模式将是未来特高压建设的发展方向。