我国特高压的发展.doc

我国特高压的发展内蒙古自治区节能监察中心 苏婷摘要：近年来我国电力工业迅速发展，预计到2020年，用电需求将达到7.7万亿千瓦时，发电装机将达到17亿千瓦左右，均为现有水平的2倍以上。电力工业的快速增长、电厂电网容量的增大，对发电、输电技术提出了许多新的要求，特高电压交流输电技术已成为迫切需要研究解决的问题。关键词：特高压 技术 发展Abstract: In recent years the rapid development of Chinas power industry, by 2020, electricity demand will reach 7.7 trillion kWh, electricity generation capacity will reach 1.7 billion kilowatts, are more than 2 times the current level. The rapid growth of power industry, power plant capacity increases, the power generation, transmission technology made many new requirements, particularly high-voltage AC transmission technology has become an urgent need to study and solve the problem.Keywords: UHV Technology Development特高压，是指交流1000kV和直流800kV的电压等级。特高压电网，是指采用交流1000 kV和直流800 kV电压等级输送电力电网，其最大的特点是长距离、大容量、低损耗输送电力和节约土地资源。据计算，一回路特高压直流电网可以输送约600万kW电量，相当于现有500kV交流电网的56倍。送电距离则是后者的23倍。按照我国环保标准规定邻近民房的地面电场强度不大于4kV/m 的要求，500kV 线路走廊宽度为40 - 48m ，1000kV线路走廊宽度为81 - 97m。由此可见,一回1000kV 电压输电线路的走廊宽度约为五回500kV 线路走廊宽度的40% ,因输送相同功率的电量，采用1000kV线路输电与500kV的线路相比，可节省60 的土地资源。因此，特高压电网又被称为“电网中的高速公路”。1、我国发展特高压的必要性电网作为电力输送和消纳的载体，已成为能源供应系统的关键组成部分。现有主网架，难以满足未来远距离、大容量输电以及电网安全性和经济性的需要，必须加快建设特高压电网，以保障电力与经济社会的协调发展，实现电力工业可持续发展。 1）建设特高压有利于我国能源资源的优化配置。中国的大型水电基地多在西南，煤炭基地主要分布在山西、内蒙，主要电力负荷集中在东部和中部经济发达地区，估计东中部地区的电力需求约占全国需求总量的四分之三左右。然而燃煤电厂大量布局在煤炭资源匮乏的中东部地区，将大量的煤炭资源运往负荷中心发电既不经济又很困难；因此，较好的办法就是在“三西”地区多建坑口电站及能源基地，在西南溪落渡及长江上游金沙江建立水电基地，然后用远距离、大容量的输电方式将电能送往沿海经济发达地区的用电负荷中心。未来，我国优化煤电开发与布局，清洁能源的快速发展，构筑稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系，都迫切需要建设以特高压为骨干网架的坚强智能电网。2）电网增容及改善电网结构的需要。我国用电比较集中的华东长江三角洲地区、广东珠江三角洲地区的500kV电网已经开始出现输电走廊布置困难、开关开断容量不够等问题，这说明500kv电网已经不能适应发展的需要。华东长江三角洲地区的用电主要依靠该地区的大型燃煤火电和核电站，输电容量和距离均已超过500kv电压等级输电的经济合理性范围。3）全国联网的需要。实现电源的优化配置，发挥电网的互联调剂及因时差气候不同的高峰负荷错峰作用，在发展西电东送的同时，还要加强建设北、中、南三大联合电网间的大容量联网输电工程，更好地发挥全国联网的作用。特高压联网输电的输电容量大，有利于提高输电的稳定性和整个电网的安全运行水平，可以更好地发挥南北联网作用，也有利于电网的分层分级管理。4）提高电网安全稳定运行水平的需要。为了提高电网的安全稳定水平，需要将几大电网进行互联从而形成大电网。如果采用交流联网方案，在以地区发生故障后，极可能威胁整个大电网的安全稳定，而采用直流联网则能根本解决这个难题。2、我国特高压输电技术研究概况我国早在20 年前就开始了特高压研究。为了适应我国国民经济和电力需求的快速增长, 国家电网公司在2004 年底明确提出加快建设以百万伏级交流和800千伏级直流系统特高压电网为核心的坚强国家电网的战略目标。为了实现这一目标,两年来, 国家电网公司开展了大量卓有成效的技术研究和工程前期准备工作。目前, 对晋东南荆门示范工程输电线路已经完成了可行性研究; 完成境影响评价、水土保持方案、地质灾害危险性评估、压覆矿产评估、地震安全性评估和文物普探六项专题工作; 完成了工程的选站、选线、申办路径协议工作; 确定了变电站和开关站的设备选型、技术规范参数, 并提交国内设备厂商进行设计研究。在此示范工程技术研究过程中, 在多个方面实现了突破：1）组织研制百万伏级合成绝缘子, 开发研制了百万伏级超大吨位复合悬式棒形绝缘子, 产品属国内首创, 性能达国际领先水平；2）提出交流特高压过电压综合控制方案, 通过合理的过电压控制方案, 将操作过电压控制在变电站1.6倍、线路1.7倍以下, 为我国交流特高压电网的成功建设和运行奠定了良好的基础；3）对变压器调压方案进行优化, 提出了调压器与变压器分离设计方案, 设置专门的调压变压器, 简化了变压器设计, 提高了变压器本体的可靠性和系统的灵活性；4）组织研制特高压合成绝缘非电容式套管, 采用高温硫化硅橡胶整体注射成型工艺, 制造的合成绝缘外套可以达10 米以上，填补了复合空芯绝缘子制造技术空白, 为国内外首创, 综合技术性能达到国际领先水平； 5）研究开发交流特高压SF6断路器短路开断试验方案, 在国际上首次提出百万伏断路器整极短路开断试验方案； 6）研究多分裂导线综合防舞措施, 提出了具有明确的防舞设计思想的线夹回转式间隔棒双摆防舞器。3、 直流特高压输电的研究1）直流电压等级的研究我国国家电网公司已经明确提出：我国未来坚强的国家电网公司由800kV特高压直流输电和1000kV特高压交流输电组成骨干网架，并包含现有各级电网。经过深入研究和技术经济对比分析，我国国家电网公司于2007年提出了各级电压等级直流经济输送距离和输送容量的合理匹配关系如下表，并决定增加660kV和1000kV两个直流序列，这样我国未来电网中将具有500kV、660kV、800kV和1000kV共四个直流电压等级，其中，500kV为超高压直流电压等级，其余均为特高压直流电压等级。表1 直流电压等级经济输送距离与输送容量序号额定电压/kV额定电流/kA经济输送容量/MW经济输送距离/km1500kV3000300025002）换流器联结研究在对一组双桥12脉动换流器、两组双桥12脉动换流器串联和两组双桥12脉动换流器并联的不同换流器联结进行了技术经济比较，并综合考虑当前的设备制造能力后认为：采用每级两个12脉动换流器串联的联结具有最优的技术性能和经济性。目前，我国国网公司已经初步选定该方案。3)对交直流系统安全稳定性的研究采用仿真分析方法，对以下几种交、直流故障情况下的交流电网承受故障冲击的能力、系统的安全稳定水平，以及对直流系统的影响和直流系统的安全稳定水平进行了研究：特高压直流输电发生单一故障或严重故障；送、受端换流站进区交流系统发生单一或严重故障。此外，还对交流系统加装静止无功补偿器、系统负荷特性变化、增加直流功率调制功能等情况时，交、直流系统的安全稳定性进行了研究，提出了有价值的结论。4）谐波标准及滤波器型式研究研究成果指出：可采用两站每极两个双调谐滤波器，或某一站采用每极一个三调谐滤波器，另一站采用每极两个双调谐滤波器的滤波器配置方式。关于直流滤波，推荐采用这样的谐波标准限值：单极运行时，等效干扰电流的限值不高于6000mA，双极运行时，等效干扰电流的限值不高于3000mA。4、 交流特高压输电的主要技术问题及对策措施1） 交流特高压线路的第一个显著特点是线路电容产生的无功功率很大。在交流特高压输电线路输送功率较小时, 并联电容产生的无功功率大于串联电抗消耗的无功功率, 电网无功功率过剩较大, 电压上升, 危急设备和系统的安全; 在线路末端三相开断或故障后非全相开断时, 线路上将产生工频过电压, 同样危及设备和系统的安全。为了防止上述两种情况, 通常需要在线路送端和/或受端装设固定高压并联电抗器来进行无功补偿。2）特高压电网的过电压保护。特高压电网产生的过电压危害大, 需要采取有力措施加以控制。使用并联电抗器补偿特高压线路充电电容。由于并联电抗器的感性无功功率部分地补偿了线路的容性充电功率, 相