特高压直流输电线路工程特点讲座(修改)

特高压直流输电线路工程的设计特点1、什么是特高压？更大输送容量和更长输电距离的需求，促进了输电技术的不断进步，使得更高电压等级的电网不断得到发展。

通常我们把10kV至220kV电压等级的线路叫高压线路，把330ｋV至750kV的输电线路叫超高压（包括±500kV直流输电工程），国际上习惯把交流1000kV 及以上和直流±800kV（±750ｋV）及以上叫做特高压输电技术。

电网电压等级越高，技术要求越高。

因此输电网电压的高低，标志着电网的容量规模、覆盖供电区域和输电平均距离的大小和输电技术水平的高低。

2、直流输电工程特点2.1 直流输电优点（1）线路走廊小，杆塔结构简单，线路造价低，损耗小。

与交流相比，输送同样的功率，直流架空线路可节省1/3的导线，1/3~1/2的钢材，损耗为交流的2/3，线路走廊较窄。

直流不存在电容电流，沿线电压分布均匀，不需装设并联电抗器。

（2）直流电缆线路输送容量大、造价低、损耗小，不易老化、寿命长，输送距离不受限制。

电缆耐受直流电压的能力比耐受交流电压高3倍以上，因此同样绝缘厚度和芯线截面的电缆，用于直流输电比交流输送容量大许多。

直流电缆只需一根（单级）或两根（双级），而交流则需三根，因而造价低。

直流电缆不像交流电缆存在交流电容，因而输送距离不受限制，有利于远距离送电。

（3）直流输电不存在交流输电的稳定问题，有利于远距离大容量送电。

交流线路存在静态稳定输送极限。

随着距离的增加，交流允许的输送功率将减小。

为增加输送功率必须采取提高稳定的措施，如增设串联电容补偿，增加输电线路回路数，送端系统快速切机、强行励磁等。

这将使投资增加。

而直流输电无须两端系统同步运行，不存在同步运行的稳定问题，输送容量和距离不受限制。

（4）采用直流输电可实现非同步电力系统间的联网。

被连接的电网可以是不同额定频率的电网，也可以是频率相同但不同相位运行的电网。

被联电网可保持自己的电能质量（如频率、电压）而独立运行，被联电网之间交换的功率可快速方便的进行控制，有利于运行和管理。

（5）在双级直流输电系统中，通常大地回路作为备用导线，使双级系统相当于两个可独立运行的单级系统运行。

当一级故障时可自动转为单级系统运行，提高了系统的运行可靠性。

（6）直流输电可方便地进行分期建设和增容扩建，有利于发挥投资效益。

双级直流工程可按极分期建设，先建一极单极运行，后再建另一极。

（7）直流输电输送的有功功率和换流器消耗的无功功率均可由控制系统进行控制，可利用这种快速可控性来改善交流系统的运行特性。

有利于电网的经济运行和现代化管理。

2.2 直流输电缺点（1）直流换流站比交流变电所的造价要高许多。

换流站设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高。

通常交流变电所的主要设备是变压器和断路器，而换流站还有换流器、平波电抗器、交流滤波器、直流滤波器、无功补偿设备以及各种类型的交流和直流避雷器。

由于设备多，损耗和运行费用相应增加，运行和维护也较复杂。

（2）占地面积大，可靠性相对较差。

由于换流站设备多，因而占地面积大，同时可靠性因设备多而降低了。

（3）晶闸管换流器进行换流时消耗大量的无功功率，每个换流站均需装无功补偿设备。

当换流站接于弱交流系统时，为提高系统动态电压的稳定性和改善换相条件，有时还需装设同步调相机或静止无功补偿装置。

（4）直流利用大地（或海水）为回路会带来一些技术问题。

如接地极附近入地直流电流对金属构件、地下管道、电缆的埋设物的电腐蚀问题；地中直流电流流过中性点接地变压器使变压器饱和引起的问题；对通信系统干扰问题。

（5）直流断路器由于没有电流过零点可以利用，灭弧问题难以解决，给制造带来困难，使多端直流输电工程发展缓慢。

3、国内外直流输电工程概况3.1 我国直流输电工程我国从20世纪80年代开始建设直流输电工程，到现在共有8项直流工程投入运行，一项正在施工，多项正在设计。

到目前为止，我国已投入运行的±500kV直流线路总长约4705km，输送容量达12000MW。

（1）舟山直流输电工程我国依靠自己力量建设的中国第一项直流工程，联接浙江宁波和舟山，线路全长54km（12km海缆，42km架空线），单极100kV，50MW。

87年试运行，89年正式商业运行。

（2）葛洲坝-上海直流工程华中华东第一回直流联网工程，西起葛洲坝换流站，东至上海南桥换流站，线路全长1045km，±500kV，1200MW。

85年开工建设，89年单极投运，90年双极商业运行。

（3）天生桥-广州直流输电工程该工程是西电东送的一部分，和天广交流工程形成交直流并联的的输电系统，西起天生桥水电站附近的马窝换流站，东至广州的北郊换流站，全长960km，±500kV，1800MW。

2000年12月单极投运，2001年6月双极商业运行。

（4）三峡-常州直流输电工程三常直流是三峡电力送华东、华中与华东联网的第二条直流线路，西起宜昌龙泉换流站，东至常州政平换流站，线路全长860km，±500kV，3000MW。

2002年12月单极投运，2003年6月双极投产。

（5）三峡-广东直流输电工程本工程是三峡电力送广东、华中与华南联网的第一回直流工程，北起湖北荆州换流站，南至广东惠州换流站，线路全长960km，±500kV，3000MW。

2004年2月单极投运，2004年6月双极投产。

（6）贵州-广东直流输电工程西电东送重点工程，西起贵州安顺换流站，东至广东肇庆换流站，线路全长880km，±500kV，3000MW。

2004年7月单极投运，2004年9月双极投产。

（7）灵宝背靠背直流工程华中与西北电网非同步联网的第一步，120kV，3000A，360MW。

2005年3月投产，全部采用国产设备。

（8）三峡-上海直流工程（在建）三峡送电华东、华中与华东联网的第三回直流工程，西起宜都蔡家冲换流站，东至上海白鹤换流站，线路全长约1075km，±500kV，3000MW。

2004年12月开工建设，计划2006年底建成。

此外，尚有贵广二回直流、宁夏-天津直流工程、东北华北联网背靠背直流、东北呼辽直流等正处设计过程中。

3.2 世界各国直流输电工程4、为什么要发展特高压输变电工程？（1）用电负荷增长的需要2004年全国用电量是1981年的7倍，年平均增长8.9倍。

根据预测，2005～2020年中国用电需求仍将保持较高的增长率。

按照新的更高输电电压等级引入的一般规律，当电网内用电增长达到现有输电网电压等级引入时的4倍以上时，开始建设更高电压等级的输电工程是经济合理的。

（2）现有电网不能满足持续发展的电力输送、效率和安全的要求目前我国同等电压输电线路输电能力与国外相比是较低的。

随着地区负荷密度的增加，输电容量的要求越来越大，若继续采用500kV 交流和直流输电为主的点对点进行大容量输电，不但电网线损率增加，而且输电线路密度将增加，有些地区将很难选择合适的线路走廊和变电站站址。

同时500kV的短路电流水平将进一步增加。

(3)超大容量、超远距离输电、全国联网以及输电走廊、环保的需要根据预测，西电东送、南北互供的输电容量在未来的15年将超过200GW，平均大容量输电距离将超过500km，西南水电送华东的距离甚至超过2000km。

现有电压等级电网输送能力不能满足大范围电力资源优化配置和电力市场的要求，很多地方输电走廊限制了输电线路的建设。

以金沙江梯级水电站送出工程为例，采用±800kV直流与采用±600kV直流相比，输电线路可以从10回减少到6回，节省输电走廊占地约300km2。

5、国外特高压直流线路研究和建设情况从20世纪70年代初期开始，美国、前苏联、巴西、加拿大、南非等国考虑到特大容量、超远距离输电的潜在需求，在进行特高压交流输电研究的同时，也启动了特高压直流输电的研究工作。

CIGRE、IEEE、美国EPRI、巴西CEPEL、加拿大IREQ、瑞典ABB等科研机构和制造厂商，在特高压直流输电关键技术研究、系统分析、环境影响研究、绝缘特性研究和工程可行性研究等方面，开展了大量卓有成效的工作。

结果表明：（1）当输电距离为1000～3000km、输送容量较大时，的距离输送大量的电力，从经济和环境等角度考虑，高于±600kV的特高压直流是优选的输电方式。

（2）±800kV直流输电系统的设计、建设和运行在技术上是完成可行的，但应开展一些工程研究以进一步优化系统的性能和经济指标。

（3）目前看来，发展±1200kV直流输电系统是不切实际的，即便将来通过大量深入细致的研究工作会有更好的设计，但仍然需要有重大突破，才可能进行较为经济的设计，前景难以预测。

多年来，国际工业界和学术界对特高压直流输电技术的研究一直没有中断，主要工作集中在±800kV电压等级。

超高压直流输电技术的成熟与完善为±800kV特高压直流的发展奠定了坚实的理论和实践基础。

交流输电技术的快速发展也大大促进了特高压直流的研究进展。

交流特高压的知识和经验尽管不能直接照搬，但可在特高压直流研发过程中充分借鉴。

在电晕、无线电干扰和可听噪声等方面也不存在难以克服的技术障碍。

总体上看，±800kV特高压直流输电技术已经具备工程应用的基本条件，目前已经可以制造出±800kV直流所需的所有设备，±800kV直流输电技术用于实际工程是完全可行的。

前苏联于1978年确定建设埃基巴斯图兹－唐波夫±750kV、6000MW、2414km直流输电工程，围绕该工程的建设，进行了大量的试验研究和设备研制工作。

该工程1980年开始建设，后因政治、经济等方面原因停建。

停建时两端换流站完成了大部分土建及设备安装工作，直流线路建成了1090km（全线的45％）。

该工程的实施有力地支撑了±800kV级特高压直流输电技术可行、实施可行的判据。

6、输电线路设计的基本思路以及我国特高压输电设计研究方式首先是要选择一条可行的、经济的、合理的路径；第二是要确定适当的设计风速和设计冰厚，设计风速和设计冰厚与输电线路的可靠性与经济性密切相关，设计风速越大、设计冰厚越厚，线路的安全可靠性越高，但是投资也会相应增加；第三是根据输送容量、环境要求、海拔高度等确定导线截面和导线结构形式；第四是根据沿线的污秽情况确定合理的绝缘配合原则；第五是沿线地形、地貌进行杆塔规划和杆塔选型；第六是根据沿线地形、地貌选择合理的基础形式，最后确定输电线路的工程量和造价水平。

这个设计程序对常规工程是合适的，但是对于特高压输电线路工程，这几个步骤实际上是同时在进行，互相补充，互相完善。