国内外高压直流输电的发展与现状

国内外高压直流输电的发展与现状

1.1 我国高压直流输电系统的进展历程

我国的高压直流输电工程总体上能够讲是起步较晚, 但进展迅速。198 0 年国家确定全部依靠自己力量建设中国第一项直流输电工程———舟山直流输电工程。它具有向自主建设大型直流输电工程过渡的工业性试验性质,于1984 年开始施工, 1987 年投入试运行, 1989 年正式投运。工程最终规模为±1 100 kV, 500 A, 100 MW, 线路全长54 km。嗓泅直流输电工程( 上海―嗓泅岛) 是我国自行设

计、制造、建设的双极海底电缆直流工程, 于1996 年完成研究工作, 2002 年全部建成。工程为双极±500 kV,600 A, 60 MW, 可双向供电, 线路长度66.2 km, 其中海底电缆59.7 km。葛南( 葛洲坝―上海南桥) 高压直流输电系统, 是我国引进的第一个高压直流输电工程, 1989 年单极投运, 1990 年双极投运。进入21 世纪, 我国的高压直流输电进展迅速, 相继建成投产了天广( 天生桥―广州) 、三常( 三峡―常州) 、三广( 三峡―广东)和贵广( 贵州―广东) 等多项高压直流输电项目。作为引进技术的验证, 自主研发设计制造的华中―西北联网灵宝背背直流工程, 2005 年7 月投入运行。

1.2 我国高压直流输电系统的现状

至2004 年末, 我国高压直流输电工程累计输送容量达12 470 MW, 输电线路长度累计达4 840 km, 差不多超过美国位列世界第一。截至2007年年底, 我国已建成并正式投入运行葛( 洲坝) 沪( 上海) 、三( 峡) 常( 州) 、三( 峡) 广( 东) 、三( 峡) 沪( 上海) 、天( 天生桥) 广( 东) 、贵( 州) 广( 东) Ⅰ回、Ⅱ回等7 个超高压直流输电工程和灵宝背靠背直流工程,直流输电线路总长度达

7 085 km, 输送容量达18 560 MW, 线路总长度和输送容量均居世界第一。与此同时, 我国超高压直流输电工程的设计建设、运行治理和设备制造水平也处于国际领先地位。

2 高压直流输电系统中存在的咨询题

2.1 直流输电中的谐波咨询题

工频的交变电流在换流站中的整流和逆变过程中, 实际上输出的波形并不是稳固的直流, 而是有些许波动的脉动电流。再加上换相的非理想性, 使得输出电

流进一步畸变。这些缘故促成了直流输电系统中谐波的存在。随着高压直流输电的进展, 有关的谐波咨询题也日益突出。输电系统中的换流器在交流侧为谐波电流源,在直流侧为谐波电压源。严峻的情形下, 可能还会引起谐波放大甚至谐波不稳固, 即交直流侧电压、电流通过换流站非线性环节时互相调制, 构成了一个AC/DC 之间的正反馈调剂环。受到扰动时, 就会造成谐波振荡的放大, 其结果确实是换流站交流母线电压严峻畸变。现在要紧通过小信号分析法、谐波特点值分析法、频域分析和传递函数法、时域仿真―频率扫描法等来进行研究。一样通过加装非特点滤波器、使用有源滤波器、附加谐波阻尼电路或者是采纳轻型直流输电技术来抑制谐波。

2.2 高压直流断路器的制造

目前我国的直流输电系统中, 高压直流断路器的制造技术还不成熟,

多数需要进口。研制高压断路器的难点在于: ( 1) 直流电没有像交流电那样的过零点, 因此灭弧的技术专门困难; ( 2) 直流回路的电感专门大, 因此需要的平波电抗器专门大, 约1H,这在工艺上做起来不容易; ( 3) 由于灭弧时的直流电流专门大, 故要求断路器能够吸取专门大的能量。

在实际的生产当中, 利用大容量金属氧化物这种新型材料能够较好地解决后2 个咨询题。但灭弧仍旧不是专门理想, 一样采纳叠加振荡电流和耗能限流2 种方式来实现。后者较为普及, 一样采纳分段串入电阻、拉长电弧和采纳金属氧化物耗能。

2.3 大地回流造成的接地体腐蚀及对交流系统的阻碍

直流输电过程是以大地作为回流电路的。回流流经大地时, 会与邻近的金属接地体发生化学反应, 腐蚀掉金属。例如关于铁而言, 就会发生如下的化学反应:阳极: Fe2++2OH-=Fe(OH) 2阴极: 2e-+2H+=H2经研究表明: ( 1) 接地体深埋并可不能明显地减小腐蚀, 同时这种做法在经济上是不合适的; ( 2) 金属接地体与直流接地极之间的距离会明显阻碍腐蚀的程度,当两者相距10 km 以外时, 腐蚀阻碍即可忽略不计;

( 3) 在相同的距离条件下, 金属接地体的走向会阻碍腐蚀的程度, 一样垂直走向的接地体受腐蚀阻碍比平行走向的接地体大。

同时, 强大的直流电流将经接地极注入大地, 在极址土壤中形成一个恒定的直流电流场。现在如果极址邻近有变压器中性点接地的变电站、地下金属管道或

铠装电缆等金属设施, 若这些设施可能给地电流提供比大地土壤更为良好的导电通道, 则一部分电流将沿着并通过这些设施流向远方, 从而给这些设施带来不良阻碍。其中, 中性点直截了当接地变压器是受阻碍最大的设备。

我国110 kV 及以上系统的变压器中性点, 一样都采纳直截了当接地点式。如变电站位于接地极电流场范畴内, 那么在场内变压器间会产生电位差, 接地极入地电

流将有部分直流电流会通过大地、交流输电线路, 由一个变电站变压器中性点流入, 在另一个变电站变压器中性点流出, 由此在变压器三相绕组中产生直流重量,产生直流偏磁电流。流过变压器绕组的直流电流大小不仅与接地极的距离有关, 同时与极址土壤导电性能、电网接线和参数等有关。如果流过变压器绕组的直流电流较大, 可能引起变压器铁心磁饱和, 导致变压器噪音增加、损耗增大、温升增高, 对变压器的安全运行构成威逼。变压器发生直流偏磁后, 使磁化曲线的运行部分变得不对称, 加大铁心的饱和程度, 导致噪音增大和变压器铁心、金属紧固件等的发热增加。

2.4 直流输电系统电磁环境对通信系统的阻碍

由于直流线路强大的直流电流, 在其周围也就存在着专门强的干扰磁场。如此的磁场将阻碍到邻近通信线路的正常运行。

一样可把直流电磁阻碍分为危险阻碍和干扰阻碍。危险阻碍即指当直流输电线路发生故障时, 有可能在邻近的通信线路上感应出专门高的电压,危及人员生命安全和通信设备安全; 干扰阻碍即指在直流输电线路正常运行的情形下对通信产生阻碍, 使其通信质量下降, 误码率提升。