1000kV交流特高压输电技术的研究与应用

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浅谈对我国特高压交直流输电技术分析与研究

浅谈对我国特高压交直流输电技术分析与研究

浅谈对我国特高压交直流输电技术分析与研究摘要:从世界范围看,特高压输电技术将长期发展。

根据中国电网的发展趋势,特高压电网将由1000kV级交流输电系统和±800kV级直流系统组成。

根据特高压交流和直流2种输电方式不同的技术经济特性,比较分析了两者的适用场合,并对特高压输电线路的防雷保护、可靠性、稳定性、电磁环境、绝缘子选型和交直流配合等技术问题,分别展开比较。

关键词:特高压交流;特高压直流;防雷;可靠性;稳定性;电磁环境;绝缘子;交直流配合一、特高压输电特高压是世界上最先进的输电技术。

交流输电电压一般分为高压、超高压和特高压。

国际上,高压(HV)通常指35-220kV电压。

超高压(EHV)通常指330kV及以上、1000kV以下的电压。

特高压(UHV)定义为1000kV及以上电压。

而对于直流输电而言,高压直流(HVDC)通常指的是±600kV及以下的直流输电电压,±800kV(±750kV)以上的电压称为特高压直流(UHVDC)。

二、我国特高压直流输电技术1、特高压直流输电现状:20 世纪 80 年代前苏联曾动工建设哈萨克斯坦—中俄罗斯的长距离直流输电工程,输送距离为2400km,电压等级为±750kV,输电容量为 6GW;巴西和巴拉圭两国共同开发的伊泰普工程采用了±600kV 直流和 765kV 交流的超高压输电技术,第一期工程已于 1984 年完成,1990 年竣工,运行正常; 1988到1994 年为了开发亚马逊河的水力资源,巴西电力研究中心和 ABB 组织了包括±800kV 特高压直流输电的研发工作,后因工程停止而终止了研究工作。

2、特高压直流输电技术的特点及适用范围:特高压直流输电工程由于输送容量大,电压等级进入特高压范畴,换流站和线路工程在电磁环境影响、绝缘配合、外绝缘特性、无功补偿配置、换流阀组、直流场接线以及总平面布置等方面均有其自身特点,技术难度大,也是可行性研究阶段的主要技术内容,需要结合工程的自然地理环境和两端电网情况进行深入的研究和论证,初步确定其主要技术原则和方案。

1000kV交流输电技术在我国的应用前景分析

1000kV交流输电技术在我国的应用前景分析
问题 . 过 去 一 段 时 期 内 的 规 划 论 证 成 果 相 比 。 些 与 有
亿 k . W h左 右 . 要 装 机 容 量 9亿 k 左 右 :0 0年 需 W 22 全 国 需 电 量 为 7万 亿 ~ 8万 亿 k ・ W h。 需 要 装 机 容 量 1 亿 ~1 4 6亿 k 即 使 考 虑 转 变 经 济 增 长 方 式 和 加 W 快 建 设 “ 型 ” 会 的 因 素 .0 0年 全 国 装 机 需 求 也 两 社 22 要高于 1 3亿 k W 由此 看 来 . 去 论 证 2 2 过 0 0年 我 国 电 力 发 展 目 标 相 当 于 提 前 1 多 年 就 实 现 了 . 目前 研 究 2 2 0 0 0年 水
平 年相 当于 过去 的 2 3 0 0年 水 平 年 。 西 南 水 电 大 规 在
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张 运 洲
( 国网北京经济技术研 究院,北京 10 6 ) 0 7 1
摘 要 :1 0 交 流输 电 的发 展 规 模 主 要 取决 于 北 方 大 型 坑 口电 站 的 外 送 规 模 ,涉 及 国 家 能 源 发 展 战 略 。 0k 0 V
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1000kV特高压输电系统输电能力研究

1000kV特高压输电系统输电能力研究

1000kV特高压输电系统输电能力研究摘要:随着我国科技化程度越来越高,还有电力系统输电负荷的迅速增加。

建设1000kV特高压输电系统以及相应的输电线路显得十分重要。

而当前1000kV特高压输电系统的输电能力已成为其建设与输电运行研究的核心问题。

因此,对1000kV特高压输电系统的输电能力进行深入而全面的探讨十分必要。

关键词:1000kV特高压输电线路;输电能力;输电系统1 1000kV输电系统模型如同超高压电网形成规律一样,1000kV电网建设,最初必将是从建设输电系统工程开始,即:1)建设大型水电站和大型火电站群向负荷中心电网送电的特高压输电系统;2)超高压电网间特高压联络线输电系统。

这2种输电系统模式的逐步发展才能形成特高压输电网络。

在我国,大型水电和火电机组大多为单元式接线,形成发电机一变压器单元,直接接入500kV母线。

2种1000kV输电系统模式均是在500kV母线基础上,经1000kV升压变压器、1000kV输电线路和1000kV降压变压器接入负荷中心电网的500kV母线,实现大容量远距离输电。

1000kV输电系统的2种输电模式的系统模型基本对于1000kV特高压输电线路是用的导线,其相应的几何参数以及相间距离应当比电晕环境以及电气绝缘等状况下所规定的最小参数要高,宜选用高于最小参数的8x630/45导线和子导线间距45cm的分裂导线结构J。

对于酒杯塔、三相导线水平排列来说,1000kV输电线路的Zc=233.0826Q,Pc=4290MW。

1000kV特高压输电线路所传输的功率往往同其实际电力传输的距离为成反比的关系。

所以在实际研究应用中,自然功率可以稳定进行电力传输的实际距离成为极为关键的项目。

3 1000kV输电系统稳定裕度特高压输电系统输电能力受功率稳定和电压稳定以及热稳定限制。

功率稳定和电压稳定通常分为静稳定(小干扰稳定)和暂态稳定(大干扰稳定)。

研究表明:1000kV输电系统输电距离小于200km时其输电能力主要受电压稳定和热稳定限制,输电距离大于200km时输电能力受静稳定限制。

1000kV特高压输电系统输电能力研究

1000kV特高压输电系统输电能力研究

1000kV特高压输电系统输电能力研究摘要:1000kv的特高压输电系统逐渐成为我国电力系统发展的重要基础之一,并且在国内需要电力系统发挥作用的场合发挥出了自己的重要能力。

在实际的电力系统发展中,1000kv的输电系统功率传输模型对其输电能力有着重要的影响。

为了保证输电系统能够给人们带来良好的体验,就应当尽可能地开展1000kv特高压输电系统输电能力的研究工作,找到工作中可能存在的一些问题,并且通过不同的渠道来做好输电能力的探讨,确保能够稳定特高压输电系统工作开展的稳定性,并且尽可能为人们创造良好的用电条件,并且能够维持输电系统正常运转。

关键词:1000kv特高压输电系统;输电能力;研究特高压输电技术在世界范围内都有着重要的应用空间与使用效果,早在上世纪七十年代就已经由许多国家投入到输电系统的研究工作中,到九十年代就已经逐渐发展得较为成熟了。

很多国家认为将特高压输电的基本技术研究成功后就没有必要继续开展其他的输电系统研究工作,而我国在这方面依然投入了大量的精力,并且证明了特高压输电系统的输电能力能够对国内经济体系等产生的巨大影响。

本文针对1000kv特高压输电系统的输电能力展开了研究,分析大量的特高压输电能力影响因素,力求找到进一步发展的方向,提高输电系统的输电能力。

1.建立1000kv输电系统模型对输电系统创新发展提供的帮助想要保证1000kv的输电系统能够建设完善,就需要相关电力工程企业能够对整个电力系统的基本情况有一个较为详细的了解,在这一点上就需要结束输电系统的模式,做好设计工作再开展实际的电网工程建设能够提高安全性,降低成本消耗,并且还能够在一定程度上按照相关需求拓宽输电范围,提高整个输电系统的工作效率。

在我国的输电系统工程建设工作开展初期,往往需要做好大型水电站以及大型火电站群,确保能够形成范围性的输电系统,并且还应当建设起超高压电网建设特高压联络线输电系统,这两种输电系统都能够为1000kv特高压输电系统的建设提供良好的基础。

1000kV交流特高压输电线路运行特性解析 常安

1000kV交流特高压输电线路运行特性解析 常安

1000kV交流特高压输电线路运行特性解析常安摘要:1000kV交流特高压输电线路作为我国能源远距离输送的“大动脉”,承担着解决我国能源分布不均、推动清洁能源发展的重任。

至2017年,我国已初步建成以1000kV交流特高压输电为主干的特高压交直流混合大电网,特高压技术发展已由建设和运维并举,逐步转变为线路精益化运维水平提升。

因此,线路运行的稳定性、安全性与科学性成为电力工作者关注的重点问题。

本文对1000kV交流特高压输电线路运行特性进行解析,为进一步深化特高压线路运维技术研究提供参考。

关键词:1000kV;交流特高压输电线路;运行特性;解析1000kV交流特高压输电线路作为高效解决当前我国电力分布不均问题的重要手段,其运行成效受到社会各界的广泛关注。

特高压线路在杆塔结构、导线选型、防雷配置、绝缘配置、防污要求、运行安全等方面与500kV线路有较大不同。

总体来说,1000kV线路杆塔高、绝缘子串长、吨位大、运行安全可靠性要求高。

因此深入解析1000kV交流特高压输电线路特性,创新线路运维方法,对提升运维效率、确保线路安全稳定运行尤为必要。

一、1000kV交流特高压输电线路运行特性1000kV交流特高压输电线路运行具有电力输送容量大、通道地域环境复杂、线路距离长、通道气候复杂多样等特性,导致线路容易受气候等客观条件影响,出现运行能效降低的现象,严重时还可能出现故障影响线路运行安全。

且特高压线路跨越山区、河网等多种地形,“微地形、微气象”等情况普遍存在。

因此,自然气象等环境因素给线路维护造成极大困难,易造成线路故障发生[1]。

二、1000kV交流特高压输电线路故障特性1000kV交流特高压线路故障特性可以从以下几个方面进行分析:一是风偏故障。

在不同地域受气候因素的影响,加之杆塔高度较高、绝缘子串较长的特点,容易造成风偏放电故障;二是覆冰故障。

鉴于特高压线路地域跨度大,经常穿过一些环境恶劣的冰害地段,进而容易出现覆冰故障;三是污闪故障。

1000kV特高压输电技术在我国的开创与应用

1000kV特高压输电技术在我国的开创与应用

●科学管理●1000kV 特高压输电技术在我国的开创与应用卜劲松1,关玉明2,童立勇3,杨晓波4(1.黑龙江省电力有限公司,黑龙江哈尔滨150090;2.黑龙江电建集团公司,黑龙江哈尔滨150090;3.黑龙江电力建设监理有限责任公司,黑龙江哈尔滨150090;4.黑龙江省电力勘察设计研究院,黑龙江哈尔滨150010)摘 要:阐述了我国第一条1000k V 特高压输电示范工程的概况,论述特高压工程的意义、特点、必要性及发展前景。

关键词:1000k V 特高压输电;大电网;技术创新;电力工程中图分类号:T M89 文献标识码:A 文章编号:1002-1663(2007)05-0321-03C rea ti on and a ppli ca ti on of 1000kV ultra l h i gh voltageAC tran s m issi on techn i que i n C h i n aBU J insong 1,GUAN Yu m ing 2,TON G L iy ong 3,Y AN G Xiaobo4(1.Heilongjiang Elec tric Po wer Co .,L td,Harbin 150090,China;2.Heilongji ang El ec tric Powe r Constructi on Grou p ,Ha rbin 150090,China;3.Heilongji ang El ec tric Powe r Constructi on Supe rvisi on Co .,Ltd,Ha rbin 150090,Chi na;4.Heilongji ang El ec tric Powe r Survey and De sign I nstitute,Harbin 150010,China )Abstrac t:The paper intr oduced the survey of China ’s first demonstration engineering of 1000k V ultral high voltage AC trans m ission line and discussed the significance,features,necessity and deve l oping pr ospect of ul 2tral high voltage enginee ring .Key wor ds:1000kV ultral high voltage AC trans m issi on;power grid;technical analysis;electric powe r engi 2neering 我国第一条1000k V 特高压试验示范工程已全面启动,建设以特高压电网为核心的坚强电网,是国家电网公司在慎密分析我国电力工业发展现状及趋势的基础上做出的重大战略决策。

1000kV特高压输电线路带电作业现场应用试验

1000kV特高压输电线路带电作业现场应用试验

6
面罩(dB)
规定值 69 0.44 11 297 18 25
通过对以上计算及检测结果分析可知,1000kV 带电作业用屏蔽服装可以满足带电作业要求的人 体体表场强不大于 15kV/m,裸露部分(面部)场强不大于 240kV/m。
3 试验结果
特高压试验基地单回路试验线段全长近 1km,共有 11~14#四基塔,分别为 DT-35、ZM1-47、 ZM1-50、DT-35,档距分布为 68m-333m-344m-64m。导线采用 8×LGJ-500/35,导线分裂直径为 1050mm、 分裂间距为 400mm。地线一根为 JLB35-185 铝包钢绞线,一根为 OPGW-175 光纤复合架空地线。其中 12#,13#塔为单回路典型直线塔,均适合开展直线塔带电作业,如图 4 所示。
图 10 等电位时安全距离试验
4 总结
根据 1000kV 交流输电线路带电作业研究成果,在 1000kV 特高压试验基地单回路试验线段上成 功的进行了带电作业现场应用试验,试验结果表明:
(1)在 1000kV 特高压交流输电线路上开展带电作业是安全、可行的; (2)海拔 1000m 及以下地区,1000kV 单回线路带电作业最小安全距离边相为 6.0m,最小组合 间隙边相为 6.8m,绝缘工具最小有效绝缘长度为 6.8m 可以保证作业人员的安全; (3)在进出等电位过程中,采用电位转移棒可安全的进行电位转移; (4)1000kV 单回线路带电作业,作业人员穿着全套屏蔽服,屏蔽服应采用屏蔽效率不小于 60dB, 其他参数符合 GB6568.1 规定的布料制作,做成上衣、裤子与帽子连成一体、帽檐加大的式样,并配 有屏蔽效率不小于 20dB 的网状面部屏蔽罩,可以满足带电作业的安全防护要求; (5)1000kV 交流输电线路带电作业技术研究的成果可以指导特高压线路带电作业的安全开展。

1000kV交流特高压输电线路运行特性分析

1000kV交流特高压输电线路运行特性分析

1000kV交流特高压输电线路运行特性分析发布时间:2021-12-07T02:26:19.412Z 来源:《福光技术》2021年19期作者:令狐磊[导读] 交流特高压线路的运行需要的间距与间隙,必须要设置较高的杆塔,绝缘子串长度需要保持在10m以上,线路对地距离需要保持在26m以上,特高压线路杆塔高度保持在50m以上,同杆并架线路杆塔长度需要控制在80m以上。

在设置塔的强度时,需要根据塔高以及应力进行设计,考虑到特高压导线重量大,高度高,塔的使用应力更大,因此,1000kV交流特高压线路杆塔强度需要比传统500kV线路杆塔大4倍以上。

国网山西省电力公司检修分公司摘要:1000kV交流特高压输电线路是解决我国电力能源分布不均匀,降低电力负荷的有效手段。

目前,我国已经有大量的1000kV交流特高压输电线路投入运行,在未来几年中,也将会开通大量的交流特高压线路。

在这一背景下,1000kV交流特高压线路的维护工作也开始受到社会各界的广泛关注,为了保障交流特高压线路能够安全运行,必须要总结关键技术,借鉴国外先进经验,创新管理模式,提升检修效率,下面就针对1000kV交流特高压输电线路运行特性进行深入的分析。

关键词:1000kV;交流特高压输电线路;运行特性1.交流特高压线路特点分析1.1杆塔结构交流特高压线路的运行需要的间距与间隙,必须要设置较高的杆塔,绝缘子串长度需要保持在10m以上,线路对地距离需要保持在26m 以上,特高压线路杆塔高度保持在50m以上,同杆并架线路杆塔长度需要控制在80m以上。

在设置塔的强度时,需要根据塔高以及应力进行设计,考虑到特高压导线重量大,高度高,塔的使用应力更大,因此,1000kV交流特高压线路杆塔强度需要比传统500kV线路杆塔大4倍以上。

1.2导线结构一般情况下,交流特高压线路导线都采用八分裂结构式,导线间距需要控制在40m以上,地线间距需要控制在30m以上,子导线使用阻尼间隔棒,导线边相与中相距离需要控制在20m以上。

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2005年10月Power System Technology Oct. 2005 1000kV交流特高压输电技术的研究与应用舒印彪(国家电网公司,北京市西城区100031)摘要:简要介绍了国外特高压输电研究及应用情况和我国发展1000kV特高压输电的必要性,分析特高压大容量、长距离和低损耗的输电特点,研究1000kV交流特高压输电的一些关键技术问题及其解决措施,如无功平衡、过电压及绝缘配合、潜供电流、电磁环境影响等,探讨1000kV 交流特高压输电线路及变电站设计方案,在此基础上提出了我国特高压工程应用思路及试验示范工程的推荐方案。

关键词:特高压输电;1000kV;过电压;电磁环境;无功平衡;潜供电流;试验示范工程1 引言交流特高压电网是指额定电压比750kV级更高一级的交流输电网络,主要适用于长距离、大容量输电。

20世纪60年代以来,美国、前苏联、意大利、日本等国家先后制定了特高压输电计划,并相继建成了特高压输电试验室、试验场,对特高压输电可能产生的工程问题(如过电压、可听噪声、无线电干扰、生态影响等)进行了大量研究,取得了重要进展[1-5]。

前苏联已建成1150kV特高压输电线路2362km,其中埃基巴斯图兹—科克切塔夫—库斯坦奈共900km长的线路及3座变电站曾投入商业运行,运行时间累计超过5年[4]。

日本已建成1000kV 同杆并架线路427km,并于1996年建成新榛名特高压设备实物验证站[5]。

由于这些国家的经济增长速度比预期减缓等原因,目前国外特高压工程的应用处于停滞状态,已建成的线路均降压至500kV运行。

日本计划2015年前升压运行,另外一些经济增长较快的国家(如印度、巴西、南非等)也在积极研究特高压输电技术。

我国从1986年就开展了特高压研究工作,并在武汉高压研究所建成200m长特高压试验线段,研制了特高压试验变压器,开展了相关的试验研究工作[1-3]。

在特高压输电技术前期研究方面我国已做了很多工作,但在工程应用和实物试验方面,落后于俄罗斯、日本、美国、意大利等国。

我国经济正在持续高速发展,预计2020年国内生产总值要在2000年的基础上翻两番,将达到40000亿美元,电力负荷也必然快速增长,届时我国全社会用电量预计将达到4600TWh左右,总装机容量将超过1000GW,在现有的基础上翻一番。

目前我国500kV电网已开始出现输送能力不足、输电走廊紧缺等一系列问题,仅依靠现有超高压输电技术很难满足未来电力增长的需要。

因此,发展特高压输电技术,实现电网技术质的飞跃,是保障电力和社会经济协调发展的重要举措[6-8]。

我国能源资源和生产力发展呈逆向分布,能源丰富地区远离经济发达地区。

我国2/3以上的经济可开发水能资源分布在四川、西藏和云南,2/3以上探明煤炭资源分布在山西、陕西和内蒙古。

东部地区经济发达,能源消费量大,能源资源却十分匮乏。

西部能源基地与东部负荷中心距离在500~ 2000km左右。

因此,长距离、大容量输电是我国未来电网发展的必然趋势,特高压输电正是具备这一能力的输电方式[6-8]。

总之,无论从电网发展需要来看,还是从能源资源分布条件和国家经济持续发展需求来看,我国都需要尽快发展特高压输电技术。

经过深入研究,我国百万伏级交流特高压额定电压取1000kV,设备最高电压取1100kV[9]。

本文将深入讨论1000kV 交流特高压输电技术的主要特点、关键技术和工程应用等方面的情况。

2 特高压输电线路的主要技术特点2.1 大容量输电能力在评价输电线路的输电能力时,线路的自然功率是一项重要指标,线路输送自然功率时线路电感吸收的无功和线路电容发出的无功持平。

对于长距离超、特高压输电线路,为解决无功平衡和过电压问题,往往要装设高压电抗器(高抗)甚至可控电抗器;为了提高线路输送能力还可能装设串联补偿装置。

将线路、高抗及串补视为一个整体,根据无功自我平衡的原则,人们又提出了广义自然功率的概念,其计算公式为P U= (1)式中 P 为广义自然功率;U 为线路电压;C 为单位长度线路电容;L 为单位长度线路电感;K p 为线路的并联补偿度;K s 为线路的串联补偿度(当K p 和K s 均为零时,P 即为线路的自然功率)。

根据式(1)计算了不同类型线路的广义自然功率,结果如图1所示。

由图1可见,采取相同的并联补偿度时,1000kV 输电线路的广义自然功率是常规单回500kV 线路的4.2倍,是紧凑型单回500kV 线路的3.1倍。

可见,1000kV 特高压输电线路具备大容量输电能力。

2.2 长距离输电能力单回1000kV 特高压输电线路阻抗折算到500kV ,相当于同距离单回500kV 线路阻抗的1/4,即电气距离缩短为500kV 线路的1/4。

电气距离缩短时,输电线路的静稳极限就会增大,线路的输电能力自然提高。

本文以一个简化系统进行分析。

对于图2所示的单机–无穷大系统模型,线路输送功率可按式(2)计算,sin δ =1时,即为该系统的静稳极限。

如线路输送能力按静稳极限的85%考虑,由此可以得到不同类型线路的输送能力与输电距离的近似关系,如图3所示。

在计算中,为便于比较,电源侧总容量按10GW考虑,发电机电势E ′按系统最高运行电压计算sin E U P Xδ′= (2)式中 X 为包括发电机、变压器和线路在内的等值电抗;E ′ 和U 分别表示发电机暂态电势和系统电压。

由图3可见,对于相同的输电容量,采用1000kV 特高压线路输送时,其输电距离要远大于500kV 线路。

例如,输送2000MW 电力时,单回1000kV 线路的输送距离可达到1300km ,单回500kV 常规线路的输送距离为400km ,单回500kV 紧凑型线路的输送距离为550km 。

可见,特高压输电线路具备长距离的输电能力。

2.3 低损耗输电能力降低线路损耗是提高输电效率、节约能源资源的一项重要措施,对于大容量、长距离输电意义更大。

超、特高压输电线路的损耗主要包括两部分:①电阻性损耗,它是线路电阻、长度和线路电流的函数;②线路电晕损耗,它受气象条件、导线选型、运行电压等因素的影响。

输电线路的综合损耗可按式(3)计算2total r c c P P P I R P =+=+ (3)式中 P total 为综合损耗;2r P I R =为线路电阻引起的损耗;c P 为综合考虑不同气象条件后的线路平均 电晕损耗。

本文采用典型的线路设计方案,按式(3)计算了超高压和特高压输电线路的综合损耗,并比较了不同送电方案的导线用铝量,其结果列入表1中。

表1 不同输电方案的线路综合损耗及用铝量比较线路 方案 导线截面 面积/mm 2输送5000MW 时线路综合损耗的比较用铝量的 比较 1回1000kV 线路 1×8×630 0.46 0.63 5回500kV 常规线路5×4×4001.001.00由表1可见,特高压输电不仅线路综合损耗比500kV 常规型线路方案约节省54%,且导线用铝量也节省37%。

理论计算还表明,在总导线截面、输送容量均相同情况下,1000kV 输电线路的电流是500kV 输电线路的1/2,其电阻损耗是500kV 线路的25%。

总之,特高压输电的低损耗优势是很明显的。

2.4 提高输电走廊的输电能力如前所述,特高压具备大容量的输送能力,可有效发挥线路走廊的输电能力。

以输送10GW 电力为例,计算不同类型线路所需要的输电走廊宽度。

计算时对于1000kV 输电线路,边线外7m 处以内的走廊范围定义为核心区,根据电磁环境的要求定义边线外20m 处以内的走廊范围为缓冲区;对于500kV ,边线外5m 处以内的走廊范围定义为核心区,缓冲区也按电磁环境标准要求考虑。

由此计算得到不同类型输电方案所需要的走廊宽度如表2和图4所示。

由表2和图4可知,对于所研究的杆塔设计,采用1000kV 特高压输电时其线路走廊宽度大为降低,约为同类型500kV 输电走廊的1/3。

在长距离输电工程中特高压输电节省土地的作用尤为显著。

3 特高压输电的关键技术研究3.1 无功平衡特高压输电线路一般比较长,潮流变化范围比较大,系统的无功平衡问题更具挑战性。

本文研究了300~700km 长1000kV 交流特高压线路在不同输送潮流下的无功平衡情况。

为便于比较,计算时1000kV 线路的电压按1050kV 考虑,500kV 线路的电压按525kV 考虑,线路并联补偿度统一按80%计算。

计算结果如图5所示。

图5中,曲线过零点对应的线路潮流即为该线路的广义自然功率;在该点以前,线路发出无功功率,系统需要吸收该容性无功;在该点以后,线路吸收无功功率,系统需要提供相应的容性无功。

系统吸纳或提供的无功容量是线路长度、线路电压和线路电流的函数。

由于特高压输电系统电压高、电流大,线路一般比较长,因此无功平衡问题比较突出,且随着线路长度的增加更加显著。

为解决上述不断变化的无功需求,应合理配置高压电抗器、低压电抗器、低压电容器、甚至可控电抗器等设备来实现系统的无功平衡。

另外,对于特高压长距离输电还可通过装设串联补偿装置来提高广义自然功率的幅值,减小在大潮流情况下对系统无功的冲击。

图5还提供了采用可控高抗时系统的无功平衡情况,图中假定由“常规+可控电抗器”组合构成的并联补偿度在50%~95%范围内平滑可调,由该曲线可见,利用可控电抗器的连续调节能力可优化系统的无功平衡,改善系统性能,降低网损[10]。

由图5还可以看出,对于700km 的输电线路,线路输送功率在0~3000MW 范围内变化时,采取80%的固定高抗补偿,系统需要提供的无功在−700~800Mvar 范围内变化,在设备可接受范围内;如果采取前述“常规+可控电抗器”方案,则系统需要提供的无功在−200~0Mvar 范围内变化,其效果非常明显。

3.2 过电压和绝缘配合在特高压输电系统中,工频过电压和操作过电压的水平是关系到设备绝缘设计的关键因素,直接影响设备制造成本和系统的运行性能。

尽可能降低工频过电压和操作过电压的水平对特高压输电技术的应用有非常重要的意义。

根据国家电网公司及相关部门进行的特高压设备制造能力的调研,经过科研部门的长时间研究,建议将我国特高压输电系统的过电压水平限制在以下范围:工频过电压在变电站侧不超过1.3倍,在线路侧不超过1.4倍;操作过电压在变电站侧不超过1.6倍,在线路侧不超过1.7倍[11,12]。

一般来说,在特高压电网建设初期,尤其是电源送出工程初期,由于电源侧系统较弱,工频过电压水平较高,相应地导致操作过电压水平也提高。

为此本文采用如图6所示的典型初期系统进行研究。

计算时线路高压电抗器的并联补偿度取90%,线路断路器装设了400Ω的合闸电阻,合闸电阻预投入时间按10ms考虑,变电站线路和母线侧均装设828kV的金属氧化物避雷器(MOA)。

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