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

为士 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。工程为双极士 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（葛洲坝一上海南桥）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、H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 仿真一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-二Fe(OH) 2阴极：2e-+2H+二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。 因此 , 在建设直流输电线路时要注意以下几点 : 第一是和通信线路保 持合适的距离 ; 其次是在线路上安装陶瓷放电管或是加挂屏蔽线路 ; 最后 是关于市话电路来讲 , 可在分线箱、配电箱处加装放电器。 3 对我国高压直流输电工程的几点方法

3.1 换流站站址选择及接地极极址选择 换流站可谓是高压直流输电工程的

核心建设项目 , 合理选择换流站站 址是确保高压直流输电系统稳固运行的基础。选址原则一样为 : ( 1) 是否 适合大规模 设备运输 ; ( 2) 是否靠近水源或者易获得充足的水源供应 ; ( 3) 是否 会破坏生态环境 , 其电磁阻碍会可不能对周边通信线路产生较大的干扰阻 碍。 而关于接地极来讲 , 选址原则一样为 : ( 1) 要求极址场地的可用面积 大、土壤导电性能好、导热性能好、热容率高、表层土壤厚和深层大地电 阻率低; ( 2) 若2个或多个接地极处于同一地区内 , 应对 2 个甚至多个接 地极共用极址方案进行论证。 3.2 线路路径的选择

走廊宽度 : 要紧是合理选择与通信线路以及交流输电线路之间的距离 尽可能地减小干扰 , 使得线路中心线与其他设备有良好的隔离。一样关于 ± 500 kV 直

流输电系统，要求走廊宽度不小于50 m。对地距离及交叉跨过间距： 确定导线对地最小距离的决定因素是合成场强和离子流密度。一样为了安 全起见，对地距离保持在17〜20 m。当高压直流线路与铁路、公路、 弱电线路、电力线路、建筑物及河流等交叉时 , 交叉跨过间距均有较大增加。 由于对地距离及交叉跨过间距的增大 , 在路径选择时 , 应充分利用地势条 件, 以缩短交叉跨过档距 , 减小交叉跨过塔高度 , 尽量 幸免大档距、大高差及大跨过的显现。 3.3 如何应对突发性大雪灾等恶劣气象条件

2008 年春节期间 , 全国大范畴的雪灾天气使我国 电网经受了一次较大的

考查。电网在冰雪天气下停运 会造成庞大的经济缺失。鉴于这场大雪的教训 , 我们在 设计高压直流输电工程时 , 也应考虑到这种极端气象 条件下电网的稳固运行咨询题。其中一点确实是导线的选 择。 导线选择是解决特高压输电关键技术的重要课 题, 对线路输送容量、传输特性、环境咨询题 ( 静电感应 , 电晕引发的电场效应、离子流、无线电干扰、电视干扰、 可听噪声等 ) 、技术经济指标等都专门有阻碍。一样选线 原则应为 : ( 1) 不能制约整条线路的传输能力 ; ( 2) 要有 较高的机械强度和过载能力 ; ( 3) 铝导线在冰荷载下的 安全系数要高 , 以防止重冰区线路过荷载时断股 ; ( 4) 弧垂特性要好 , 以降低杆塔高度 ; ( 5) 满足环境参数要 求。 4 终止语 目前世界上已投入运行的直流输电工程有 70 多 个。在远距离

大容量输电、海底电缆和地下电缆输电以 及电力系统非同步联网工程中 , 直流输电差不多得到了 广泛应用。 2007 年 10 月, 在湖北省宜昌市召开的第八届国 际高压直流输电用户会

议上 , 国家电网公司副总经理 舒印彪介绍 , 按照规划 , 到 2012 年 , ±800 kV 向家坝— 上海、锦屏—苏南直流工程将建成投运 ; 到 2020 年前 后 , 溪洛渡—株洲、溪洛渡—浙西等特高压直流工程也 将建成。届时 , 我国将建成特高压直流工程 15 个 , 包括 特高压直流换流站约 30 座, 线路约 26 000 km, 输送容 量达到 94 400 MW, 并成为世界上拥有直流输电工程 最多、输送线路最长、容量最大的国家。