高压直流输电论文

云广±800千伏特高压直流输电示范工程，西起云南楚雄州禄丰县，东至广州增城市，线路全长1438千米，额定输送容量500万千瓦，动态总投资137亿元，计划单极于2009年12月24日投运，双极于2010年06月18日投运。云广特高压直流工程由中国南方电网公司于2006年12月19日在云南省楚雄市禄丰县开工建设。工程途经云南、广西、广东三省（区），线路全长1373公里，额定直流电压为±800千伏，输送容量500万千瓦。该工程将云南小湾电站、金安桥电站等电源通过特高压直流输电线路输送到广东。这一世界领先技术能有效降低电能损耗，减少线路走廊用地占用，节约大量电力和土地资源。为进一步减少输电损耗，并进一步延长输电距离，我国将新建的远距离高压直流输电线路的直流电压提升至800千伏。以云南一广东HVDC系统为例，通过该800千伏高压直流输电线路，可以将位于云南的几个水电站提供的零碳环保电力以很少的损耗输送到珠江三角洲快速发展的工业区，包括广州、深圳等城市。该高压直流输电系统效率极高，相比传统的火电厂供电方式，可以实现年度减排二氧化碳3千万吨。经过精心组织协调，换流阀、换流变、平波电抗器等关键设备国产化水平有较大幅度提高，项目工程主要设备的自主化率约为65.2%。改变了以往直流工程设备的技术方案完全由外方提供，国内企业只能参与分包制造的局面；通过依托贵州至广东II回土500KV直流输电示范工程，实现中外联合投标，中方报价、外方提供设计、中外双方共同制造的自主化格局的转变；最终达到本次工程实现中方独立投标，自主设计、自主制造、外方提供技术支持和分包的战略目标。顺利实现了直流输电工程设备自主化工作的三步跨越。同时，需要特别提出的是，该工程自主化工作的顺利实施，改变了以往直流工程设备技术方案来源只能选择国外ABB公司或西门子公司的技术路线，对不同技术路线设备参数匹配风险考虑不够带来自主化进展缓慢的做法，通过由国内制造企业主动去融合不同技术，实现了工程项目需要不同技术路线的设备，制造企业均可提供的目标，打破了国外公司不同技术路线的技术垄断，对自主化工作和国内制造企业的技术升级带来极大的推动作用。1特高压直流输电的技术特点特高压直流输电的电压等级概念与交流输电不一样。对于交流输电来说，一般将220kV及以下的电压等级称为高压，330〜750kV的称为超高压,1000kV及以上的称为特高压。直流输电则稍有不同，土100kV以上的统称为高压；土500kV和土600kV仍称为高压，一般不称为超高压；而超过土600kV的则称为特高压。对于单项直流输电工程而言，通常根据其送电容量、送电距离等因素进行技术、经济方面的综合比较，对工程进行个性化设计而确定相应的直流电压等级。我国对特高压直流输电的电压等级进行研究和论证时，考虑到我国对直流输电技术的研发水平和直流设备的研制能力，认为确定一个特高压直流电压水平是必要的，并把±800kV确定为我国特高压直流输电的标称电压。这有利于我国特高压直流输电技术和设备制造的标准化、规范化、系列化开发，有利于进行我国特高压直流输电工程的规划、设计、实施和管理。特高压直流输电技术不仅具有高压直流输电技术的所有特点，而且能将直流输电技术的优点更加充分发挥。直流输电的优点和特点主要有［1］：①输送容量大。现在世界上已建成多项送电3GW的高压直流输电工程。②送电距离远。世界上已有输送距离达1700km的高压直流输电工程。我国的葛南（葛洲坝一上海南桥）直流输电工程输送距离为1052km，天广（大生桥一广东）、三常（三峡一常州）、三广（三峡一广东）、贵广（贵州一广东）等直流输电工程输送距离都接近1000km。③输送功率的大小和方向可以快速控制和调节。④直流输电的接入不会增加原有电力系统的短路电流容量，也不受系统稳定极限的限制。⑤直流输电可以充分利用线路走廊资源，其线路走廊宽度约为交流输电线路的一半，且送电容量大，单位走廊宽度的送电功率约为交流的4倍。如直流土500kV线路走廊宽度约为30m，送电容量达3GW；而交流500kV线路走廊宽度为55m，送电容量却只有1GW。⑥直流电缆线路不受交流电缆线路那样的电容电流困扰，没有磁感应损耗和介质损耗，基本上只有芯线电阻损耗，绝缘水平相对较低。⑦直流输电工程的一个极发生故障时，另一个极能继续运行，并通过发挥过负荷能力，可保持输送功率或减少输送功率的损失。⑧直流系统本身配有调制功能，可以根据系统的要求做出反应，对机电振荡产生阻尼，阻尼低频振荡，提高电力系统暂态稳定水平。⑨能够通过换流站配置的无功功率控制进行系统的交流电压调节。⑩大电网之间通过直流输电互联(如背靠背方式)，2个电网之间不会互相干扰和影响，必要时可以迅速进行功率交换。特高压直流输电的特点：①电压高，高达±800kV。对与电压有关的设备，如高压端(±800kV)的换流变压器及其套管、穿墙套管、避雷器等研发提出了高要求；对承受±800kV的外绝缘，如支持瓷柱、线路绝缘子等需要进行新的研发。②送电容量大。规划的特高压直流输电工程的送电容量高达5GW和6.4GW，相应的直流额定电流将达到3125A和4000A。③送电距离长，长达1500km，甚至超过2000km。2特高压直流输电面临的技术挑战特高压直流输电面临的技术挑战主要有［2］：设备制造难度大。±800kV特高压直流输电中换流变压器、换流变压器套管、穿墙套管、换流阀等特高压直流输电设备的设计制造难度加大。设备外绝缘要求高。随着电压等级的提高，设备外绝缘能否到达要求令人担心。特高压对线路绝缘子的绝缘要求很高，绝缘子在特高压情况下受直流积污效应的影响所能承受的电压与绝缘距离的关系较常规电压变化很大，可能存在拐点，即当电压达到一数值时，绝缘子长度的增加，所能承受的电压变化很小。换流站的开关场的外绝缘也要采取特殊办法。采用合成绝缘材料代替瓷和玻璃是一个解决问题的办法。设备所要求的空气净距更大。另外由于我国特高压直流输电工程经过西部高海拔地区，还必须考虑高海拔对外绝缘的影响。（3） 换流站主接线的基本结构复杂。±800kV特高压直流输电换流阀采用双12脉冲阀串接，晶闸管的数量大大增加。换流变压器台数增加，一个换流站需要24台变压器，运行方式复杂，控制保护的要求高，设备布置难度大。（4） 电磁环境的要求更高。电磁环境主要涉及可听噪声、无线电干扰、地面场强等方面。（5） 接地极入地的电流更大。±800kV特高压直流输电单极运行时接地极入地的电流达3125A或4000A，如此大的入地电流会对周围环境造成很大的影响。如对周围金属的腐蚀；对附近中性点接地变压器产生直流偏磁，引起变压器非正常发热、噪声增大；造成附近地面电位场强增加，对人畜造成威胁。（6） 极闭锁故障对电力系统的冲击。因为特高压直流输电输电容量大，单极故障或双极故障将造成受电端系统供电容量的严重不足，这会对电力系统造成很大的冲击，如果交流系统不能承受，将造成电网崩溃，引起灾难性后果，因此对受电端交流系统提出了较高的要求。云广特高压直流输电工程是世界上第一个±800千伏直流输电工程，