特高压直流输电技术综述
蝴k朝海
(湖北省超高压公司直流运检部
摘
湖北
宜昌443000)
要:直流输电是目前世界上电力大国解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段。介
绍了特高压直流输电技术的简要发展历史和特点.及特高压直流输电在我国的发展规划,并探讨了特高压直流输电需要解决的过电压和绝缘问题、控制保护问题、电磁环境问题,对特高压直流输电工程的建设具有良好的借
鉴作用。
关键词:特高压直流输电:远距离输电;大容量输电技术
中图分类号:TM8
文献标识码:A
特高压直流输电的主要优点有:输送容量大、输电密度高、损耗小、寿命长,且输送距离不受电容电流的限制.远距离跨海送电和地下电缆送电大多采用直流输电:直流输电架空线路只需正负两极导线.有时采用单根导线.杆塔结构简单.线路走廊窄。造价低,损耗小;直流输电两端的交流系统无需同步运行其输送容量由换流阀电流允许值决定.输送容茸和距离不受两端的交流系统同步运行的限制.有利于远距离大容量输电:采用直流输电实现电力系统非同步联网.不增加被联电网的短路容量.不需要因短路容量问题而更换被联电网的断路器以及对电缆采取限流措施。被联电网部受其两端交流系统的影响而互联:直流输电输送的有功和换流器吸收的无功均可方便快速的控制.可利用这种快速控制改善交流系统的运行性能: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。
2.2特高压直流输电的缺点
特高压直流输电的缺点主要有:直流换流站比交流变电站的设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高、可靠性也相对降低。换流站的造价比同等规模交流变电站要高出数倍:换流站会产生一系列的谐波.需在两侧加装交流滤波器和直流滤
波器.增加占地面积、造价和运行费用;直
直流输电作为特高压输电的一种形式.是目前世界上电力大国解决高电压、大容量、远距离输电和电网互联的一个重要手段.直流输电将交流电通过换流器整流成直流电.然后通过直流输电线路送至受电端并通过换流器逆成交流电.最终输入交流电网。相对交流输电来说.直流输电具有输送灵活、损耗小、能够节约输电走廊、能够实现快速控制等优点。本文将对特高压直流的发展、设计以及特高压直流输电技术的一些关键问题进行概述。
室以及设备带电考核场。2006年8月10
日.由国家电网组织、中国电科院承担的特
高压直流试验基地成功奠基.建成后将拥有12项世界第一。目前,特高压直流基地已经为我国的特高压建设提供了有力的技
术支撑。
3.2超高压直流输电的运行
我国目前已经有一些±500KV超高压直流输电线路在运行.有葛南直流输电工程、天广高压直流输电工程、三常、三广高压直流输电工程.
葛南直流输电工程是我国第一项远距离高压直流输电工程.1990年双极投运后长期处于低负荷运行状态。2000年后能量
利用率逐年上升.2004年送电量达蓟
1高压直流输电的发展
1954年.世界上第一个基于汞弧阔的高压直流输电系统在瑞典投入商业运行。
随着电力系统的需求和电力电子技术的发
63145亿KWh.运行可靠性指标逐年提高.但单极和双极停运次数较多。仍未达到令人满意的水平。2004年.南瑞公司对葛南直流换流站的控制保护系统进行了全面改造.2005年葛南直流运行情况显著改善.输送电量6
展.高压直流输电技术取得了快速发展。1972年.基于可控硅阀的新一代高压直流输电系统在加拿大伊尔河流域的背靠背直流1二程中使用:1979年,第一个基于微处理器控制技术的高压直流输电系统投入运行;1984年,巴西伊泰普水电站建造了电压等级最高(±600kV)的高压直流输电工程。
我国高压直流输电起步相对较晚.但近年来发展很快.1987年底我国投运了自行建成的舟山100KV海底电缆直流输电工程.随后葛洲坝一上海±500KV、1200MW的大功率直流输电投运.大大促进了我国高压直流输电水平的提高。2000年以后.我国又相继建成了天生桥一广州、三峡一常州、三峡一广州、贵州一广州等士500KV容量达3000MW的直流输电工程.现在正在进行向家坝一上海±800KV的建设。±800KV将成为我国特高压直流输电的标称电压。
715亿KWh送电侧)。强迫能
量不可用率从2004年的0.481%降低到
0.07%。
天广直流的主要电气设备运行基本稳
定,近两年未发生过双极强迫停运事故。
但因控制及保护系统、换流器等设备的检查等造成的系统停运次数较多(单极计划停运次数近年来超过30次.年平均计划停运时间超过600h).加上近两年南方电网西电东送通道增多.使天广直流输送电量
有所下降。
三常直流是三峡工程左岸电站首批机
流输电控制复杂.运行方式不够灵活。
3我国特高压直流输电的发展规划
3.1特高压直流试验基地的建设
特高压直流试验基地位于北京中关村科技同区昌平园.占地约80000/112。试验基地包括特高压直流试验线段、电晕笼、户外试验场、试验大厅、污秽及环境实验室、电磁环境模拟场、绝缘子实验室、避雷器实验
组投产电力外送的关键项目.是我国第一
条输送容量达到3000MW的高压直流输电工程,引进ABB和西门子技术。自2003
2特高压直流输电的特点
2.1特高压直流输电的优点
收稿日期:2009-09-03
92
年6月16日三常直流双极投运以来.运行情况良好.没有发生过重大设备事故和重
万方数据
科技创业月刊服务科学2009年第10期
特高压直流输电技术综述
大安全生产事故,每逢三峡丰水季节.三常
直流长期满载运行。截至2006年8月3l
6。4GW.该T程于2007年12月21日在四
JIJ宜宾全线开工.预计于2012年建成投运。
点相对集中时发生换相失败.充分利用直流附加控制.快速灵活提高系统稳定性。另外.由于特高压直流输电换流阀采用12脉动串联.相应的控制保护要深入研究。
目.已送电618亿KWh(送电侧)。三广直流2004年6月1日正式投运.引进ABB技术。三广直流吸收了三常直流的经验.对控制保护系统进行了软件和硬件升级.运
行可靠性有所提高。截至2006年8月31
4特高压直流输电的技术要点
4.1过电压和绝缘问题
±800KV特高压直流工程尚无实际运行经验町循.已经投入运行的电压等级最高的换流站为巴西伊泰普换流站为±600KV.而我国投运的所有换流站中电压等级最高为500KV。绝缘一旦出现故障带来的损失和系统扰动问题将很严重.因此过电压保护以及绝缘配合将是特高压直流输电的最根本性问题.
4.2电磁环境和生态影响问题
5结语
我国对特高压直流输电经过20多年的科学研究.为特高压直流输电提供了有力的技术支撑.保障了特高压直流电网的建设。在建设过程以及建成投运后,仍需要进一步加深对特高压直流问题的研究.要结合实际运行经验.逐步实现标准化。中国即将成为世界上发电装机容量和发电量最大的国家.中国广阔的领土和复杂的输电环境将使高压直流输电工程在未来发挥巨大的作用.中国也必将成为世界上特高压直流输电的强国。
参考文献
1
日。已送电425亿KWh(送电侧)。
3.3特高压直流输电的规划
通过研究特高压直流输电的市场需求.我国目前拟建设15回特高压直流项目
(见表1)。
表l我国拟建设的特高压直流输电工程
国内外对超高压交流输电的电磁环境
金沙江水电41.0四川水电
云南水电呼盟一北京啥密一郑州
10.825.0
和生态影响都做了长期、广泛的跟踪研究,目前评价特高压直流T程的电磁环境和生态影响基本上沿用以往在超高压输电工程中适用的指标。值得注意的是.特高压直流线路和换流站要比高压直流T程的额定电
6.46.46.46.4
刘振亚.特高压电网fMl.北京:中国电力出版社.2005
俄罗斯水电
哈萨克水电
啡加眦加删加∞城M饿加加∞加
压更高.单同线路走廊更宽.换流站设备更复杂,且因其电磁场、离子流、可听噪声和无线电干扰等具有的特殊性.使换流站出现可听噪声超标问题.更应引起重视。
4.3控制保护问题
2李晓黎.陈祖胜.特高压直流输电技术发展
综述[J].广西电力,2009(1)
3魏广明.曹云东.富强.中国高压直流输电工
程技术的展望[J].沈阳工程学院学报(自然科学版),2009(1)
4赵畹君.高压直流输电工程技术[M].北京:
中国电力出版社.2004
5刘振亚.特高压直流输电技术研究成果专辑
[C】.北京:中国电力出版社,2005
6袁清云.特高压直流输电技术现状及在我国
的应用前景[J].电网技术,2005(14)
7赵畹君.高压直流输电工程技术[M].北京:
中国电力出版社.2004
其中.云南水电第一回特高压直流t程(云一广直流)将是我国建成投产的第一个特高压直流工程.也将是世界上第一个特高压直流输电工程。该工程西起云南楚雄换流站,经过云南、广西、广东三省,东止广东增城穗东换流站.额定输电电压4-800KV.输送容量5GW.计划在2009年建成投运,目前该T程已经基本完成。
金沙江水电工程分两期开发.其中第
一回特高压直流工程:向家坝一上海特高压
直流T程的核心就是控制保护。,控制保护的关键技术有:软硬件平台技术、直流控制保护系统设计、阀触发控制、直流保护。直流系统故障有很大一部分是控制保护系统故障造成的。由于特高压直流输送
能量大.对直流控制保护提出了更高的要
求。因此对于直流控制保护的研究基于±500kV相对成熟的运行经验.深入开展控制算法与最优控制、鲁棒控制、智能控制等先进算法相结合的研究.避免多回直流落
直流输电工程途经四川I、重庆、湖南、湖北、安徽、浙江、江苏、上海8个省市.全长约2000Kin.额定输电电压±800KV.输送容量
(责任编辑高平)
(上接第91页)
。
护下程的实践可知.对接地网采用外加电流阴极保护.其工程总费用大约为其翻新改造费用的1/2.且能延长接地网使用寿命的1—2倍。如果此变电站采用更换或重新敷
设新的碳钢接地网.则一次投资直接费用需要60万元左右.因此采用阴极保护方法来保护接地网.其经济效益是相当客观的。
不增加运行管理工作量.可大大节省每年
襄2土壤腐蚀性评价
5结语
接地网是电网安全运行的重要装置,因此要了解接地网所处环境土壤的性质。预测接地体的腐蚀速率.从而及时做好防腐蚀措施。兰州地区土壤PH值在8.5以上.具有中等腐蚀性,而且不同地域的土壤电阻率都很高.差别也很大,说明土壤的导电性差且很不均匀。因此必须采用阴极保护的方法对接地网进行防腐蚀保护。
参考文献
l何金良.曾嵘.电力系统接地技术【M].北京:.科学出版社.2007
2解广润.电力系统接地的技术[M].北京:水利
水电出版社.1991
司下设变电站.土壤对接地网的腐蚀性较
强。易对接地网造成破坏.从而降低了接地网在系统运行中的作用.必须采用相应的保护措施进行保护.采用阴极保护方法对
接地网进行防蚀保护是国际上常用的方
对接地网腐蚀状况检查而消耗的大量的人力、物力。而且由丁程实践表明其防腐效果非常好.因此这是接地网防腐蚀、延长使用寿命,保证安全生产的理想、经济的方法。随着人们对金属阴极保护的认识与研究的不断提高.电力行业乃至全社会将更多的
受惠.
法.目前已经形成了一整套成熟的技术体系。由于甘肃地区的土壤电阻率很大.所以采用外加电流型阴极保护方式比较理想。
4
330KV变电站实行阴极保护的
经济性分析
根据对某lIOKV变电站实施阴极保
PIONEERING
(责任编辑高平)
万方数据
WlTH
SCIENCE&TECHNOLOGY
MONTHLYSERVISESCIENCENO.10
200993
特高压直流输电技术综述
蝴k朝海
(湖北省超高压公司直流运检部
摘
湖北
宜昌443000)
要:直流输电是目前世界上电力大国解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段。介
绍了特高压直流输电技术的简要发展历史和特点.及特高压直流输电在我国的发展规划,并探讨了特高压直流输电需要解决的过电压和绝缘问题、控制保护问题、电磁环境问题,对特高压直流输电工程的建设具有良好的借
鉴作用。
关键词:特高压直流输电:远距离输电;大容量输电技术
中图分类号:TM8
文献标识码:A
特高压直流输电的主要优点有:输送容量大、输电密度高、损耗小、寿命长,且输送距离不受电容电流的限制.远距离跨海送电和地下电缆送电大多采用直流输电:直流输电架空线路只需正负两极导线.有时采用单根导线.杆塔结构简单.线路走廊窄。造价低,损耗小;直流输电两端的交流系统无需同步运行其输送容量由换流阀电流允许值决定.输送容茸和距离不受两端的交流系统同步运行的限制.有利于远距离大容量输电:采用直流输电实现电力系统非同步联网.不增加被联电网的短路容量.不需要因短路容量问题而更换被联电网的断路器以及对电缆采取限流措施。被联电网部受其两端交流系统的影响而互联:直流输电输送的有功和换流器吸收的无功均可方便快速的控制.可利用这种快速控制改善交流系统的运行性能: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。
2.2特高压直流输电的缺点
特高压直流输电的缺点主要有:直流换流站比交流变电站的设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高、可靠性也相对降低。换流站的造价比同等规模交流变电站要高出数倍:换流站会产生一系列的谐波.需在两侧加装交流滤波器和直流滤
波器.增加占地面积、造价和运行费用;直
直流输电作为特高压输电的一种形式.是目前世界上电力大国解决高电压、大容量、远距离输电和电网互联的一个重要手段.直流输电将交流电通过换流器整流成直流电.然后通过直流输电线路送至受电端并通过换流器逆成交流电.最终输入交流电网。相对交流输电来说.直流输电具有输送灵活、损耗小、能够节约输电走廊、能够实现快速控制等优点。本文将对特高压直流的发展、设计以及特高压直流输电技术的一些关键问题进行概述。
室以及设备带电考核场。2006年8月10
日.由国家电网组织、中国电科院承担的特
高压直流试验基地成功奠基.建成后将拥有12项世界第一。目前,特高压直流基地已经为我国的特高压建设提供了有力的技
术支撑。
3.2超高压直流输电的运行
我国目前已经有一些±500KV超高压直流输电线路在运行.有葛南直流输电工程、天广高压直流输电工程、三常、三广高压直流输电工程.
葛南直流输电工程是我国第一项远距离高压直流输电工程.1990年双极投运后长期处于低负荷运行状态。2000年后能量
利用率逐年上升.2004年送电量达蓟
1高压直流输电的发展
1954年.世界上第一个基于汞弧阔的高压直流输电系统在瑞典投入商业运行。
随着电力系统的需求和电力电子技术的发
63145亿KWh.运行可靠性指标逐年提高.但单极和双极停运次数较多。仍未达到令人满意的水平。2004年.南瑞公司对葛南直流换流站的控制保护系统进行了全面改造.2005年葛南直流运行情况显著改善.输送电量6
展.高压直流输电技术取得了快速发展。1972年.基于可控硅阀的新一代高压直流输电系统在加拿大伊尔河流域的背靠背直流1二程中使用:1979年,第一个基于微处理器控制技术的高压直流输电系统投入运行;1984年,巴西伊泰普水电站建造了电压等级最高(±600kV)的高压直流输电工程。
我国高压直流输电起步相对较晚.但近年来发展很快.1987年底我国投运了自行建成的舟山100KV海底电缆直流输电工程.随后葛洲坝一上海±500KV、1200MW的大功率直流输电投运.大大促进了我国高压直流输电水平的提高。2000年以后.我国又相继建成了天生桥一广州、三峡一常州、三峡一广州、贵州一广州等士500KV容量达3000MW的直流输电工程.现在正在进行向家坝一上海±800KV的建设。±800KV将成为我国特高压直流输电的标称电压。
715亿KWh送电侧)。强迫能
量不可用率从2004年的0.481%降低到
0.07%。
天广直流的主要电气设备运行基本稳
定,近两年未发生过双极强迫停运事故。
但因控制及保护系统、换流器等设备的检查等造成的系统停运次数较多(单极计划停运次数近年来超过30次.年平均计划停运时间超过600h).加上近两年南方电网西电东送通道增多.使天广直流输送电量
有所下降。
三常直流是三峡工程左岸电站首批机
流输电控制复杂.运行方式不够灵活。
3我国特高压直流输电的发展规划
3.1特高压直流试验基地的建设
特高压直流试验基地位于北京中关村科技同区昌平园.占地约80000/112。试验基地包括特高压直流试验线段、电晕笼、户外试验场、试验大厅、污秽及环境实验室、电磁环境模拟场、绝缘子实验室、避雷器实验
组投产电力外送的关键项目.是我国第一
条输送容量达到3000MW的高压直流输电工程,引进ABB和西门子技术。自2003
2特高压直流输电的特点
2.1特高压直流输电的优点
收稿日期:2009-09-03
92
年6月16日三常直流双极投运以来.运行情况良好.没有发生过重大设备事故和重
万方数据
科技创业月刊服务科学2009年第10期
特高压直流输电技术综述
大安全生产事故,每逢三峡丰水季节.三常
直流长期满载运行。截至2006年8月3l
6。4GW.该T程于2007年12月21日在四
JIJ宜宾全线开工.预计于2012年建成投运。
点相对集中时发生换相失败.充分利用直流附加控制.快速灵活提高系统稳定性。另外.由于特高压直流输电换流阀采用12脉动串联.相应的控制保护要深入研究。
目.已送电618亿KWh(送电侧)。三广直流2004年6月1日正式投运.引进ABB技术。三广直流吸收了三常直流的经验.对控制保护系统进行了软件和硬件升级.运
行可靠性有所提高。截至2006年8月31
4特高压直流输电的技术要点
4.1过电压和绝缘问题
±800KV特高压直流工程尚无实际运行经验町循.已经投入运行的电压等级最高的换流站为巴西伊泰普换流站为±600KV.而我国投运的所有换流站中电压等级最高为500KV。绝缘一旦出现故障带来的损失和系统扰动问题将很严重.因此过电压保护以及绝缘配合将是特高压直流输电的最根本性问题.
4.2电磁环境和生态影响问题
5结语
我国对特高压直流输电经过20多年的科学研究.为特高压直流输电提供了有力的技术支撑.保障了特高压直流电网的建设。在建设过程以及建成投运后,仍需要进一步加深对特高压直流问题的研究.要结合实际运行经验.逐步实现标准化。中国即将成为世界上发电装机容量和发电量最大的国家.中国广阔的领土和复杂的输电环境将使高压直流输电工程在未来发挥巨大的作用.中国也必将成为世界上特高压直流输电的强国。
参考文献
1
日。已送电425亿KWh(送电侧)。
3.3特高压直流输电的规划
通过研究特高压直流输电的市场需求.我国目前拟建设15回特高压直流项目
(见表1)。
表l我国拟建设的特高压直流输电工程
国内外对超高压交流输电的电磁环境
金沙江水电41.0四川水电
云南水电呼盟一北京啥密一郑州
10.825.0
和生态影响都做了长期、广泛的跟踪研究,目前评价特高压直流T程的电磁环境和生态影响基本上沿用以往在超高压输电工程中适用的指标。值得注意的是.特高压直流线路和换流站要比高压直流T程的额定电
6.46.46.46.4
刘振亚.特高压电网fMl.北京:中国电力出版社.2005
俄罗斯水电
哈萨克水电
啡加眦加删加∞城M饿加加∞加
压更高.单同线路走廊更宽.换流站设备更复杂,且因其电磁场、离子流、可听噪声和无线电干扰等具有的特殊性.使换流站出现可听噪声超标问题.更应引起重视。
4.3控制保护问题
2李晓黎.陈祖胜.特高压直流输电技术发展
综述[J].广西电力,2009(1)
3魏广明.曹云东.富强.中国高压直流输电工
程技术的展望[J].沈阳工程学院学报(自然科学版),2009(1)
4赵畹君.高压直流输电工程技术[M].北京:
中国电力出版社.2004
5刘振亚.特高压直流输电技术研究成果专辑
[C】.北京:中国电力出版社,2005
6袁清云.特高压直流输电技术现状及在我国
的应用前景[J].电网技术,2005(14)
7赵畹君.高压直流输电工程技术[M].北京:
中国电力出版社.2004
其中.云南水电第一回特高压直流t程(云一广直流)将是我国建成投产的第一个特高压直流工程.也将是世界上第一个特高压直流输电工程。该工程西起云南楚雄换流站,经过云南、广西、广东三省,东止广东增城穗东换流站.额定输电电压4-800KV.输送容量5GW.计划在2009年建成投运,目前该T程已经基本完成。
金沙江水电工程分两期开发.其中第
一回特高压直流工程:向家坝一上海特高压
直流T程的核心就是控制保护。,控制保护的关键技术有:软硬件平台技术、直流控制保护系统设计、阀触发控制、直流保护。直流系统故障有很大一部分是控制保护系统故障造成的。由于特高压直流输送
能量大.对直流控制保护提出了更高的要
求。因此对于直流控制保护的研究基于±500kV相对成熟的运行经验.深入开展控制算法与最优控制、鲁棒控制、智能控制等先进算法相结合的研究.避免多回直流落
直流输电工程途经四川I、重庆、湖南、湖北、安徽、浙江、江苏、上海8个省市.全长约2000Kin.额定输电电压±800KV.输送容量
(责任编辑高平)
(上接第91页)
。
护下程的实践可知.对接地网采用外加电流阴极保护.其工程总费用大约为其翻新改造费用的1/2.且能延长接地网使用寿命的1—2倍。如果此变电站采用更换或重新敷
设新的碳钢接地网.则一次投资直接费用需要60万元左右.因此采用阴极保护方法来保护接地网.其经济效益是相当客观的。
不增加运行管理工作量.可大大节省每年
襄2土壤腐蚀性评价
5结语
接地网是电网安全运行的重要装置,因此要了解接地网所处环境土壤的性质。预测接地体的腐蚀速率.从而及时做好防腐蚀措施。兰州地区土壤PH值在8.5以上.具有中等腐蚀性,而且不同地域的土壤电阻率都很高.差别也很大,说明土壤的导电性差且很不均匀。因此必须采用阴极保护的方法对接地网进行防腐蚀保护。
参考文献
l何金良.曾嵘.电力系统接地技术【M].北京:.科学出版社.2007
2解广润.电力系统接地的技术[M].北京:水利
水电出版社.1991
司下设变电站.土壤对接地网的腐蚀性较
强。易对接地网造成破坏.从而降低了接地网在系统运行中的作用.必须采用相应的保护措施进行保护.采用阴极保护方法对
接地网进行防蚀保护是国际上常用的方
对接地网腐蚀状况检查而消耗的大量的人力、物力。而且由丁程实践表明其防腐效果非常好.因此这是接地网防腐蚀、延长使用寿命,保证安全生产的理想、经济的方法。随着人们对金属阴极保护的认识与研究的不断提高.电力行业乃至全社会将更多的
受惠.
法.目前已经形成了一整套成熟的技术体系。由于甘肃地区的土壤电阻率很大.所以采用外加电流型阴极保护方式比较理想。
4
330KV变电站实行阴极保护的
经济性分析
根据对某lIOKV变电站实施阴极保
PIONEERING
(责任编辑高平)
万方数据
WlTH
SCIENCE&TECHNOLOGY
MONTHLYSERVISESCIENCENO.10
200993