特高壓輸電技術(shù)論文(2)
特高壓輸電技術(shù)論文
特高壓輸電技術(shù)論文篇二
特高壓直流輸電工程關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用分析
摘 要：特高壓直流輸電具有輸送距離長(zhǎng)、容量大、控制靈活、調(diào)度方便、損耗低、輸電走廊占用少等諸多優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)為我國(guó)各領(lǐng)域的快速發(fā)展提供了有利的電力能源條件。文章通過對(duì)特高壓直流輸電的發(fā)展進(jìn)程以及輸電工程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，總結(jié)出大力發(fā)展特高壓直流輸電的必要性及其深遠(yuǎn)意義。
關(guān)鍵詞：特高壓;直流;輸電線路;電壓
中圖分類號(hào)：TM721.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937(2014)32-0121-02
1 建設(shè)特高壓直流輸電線路的意義
隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，世界各國(guó)的用電量日益增長(zhǎng)。其中所有發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)電量都能滿足其負(fù)荷的需求，他們能做到大功率、高電壓、長(zhǎng)距離的輸送電能。而在我國(guó)供電能力卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上負(fù)荷的需求，電力行業(yè)的落后直接影響了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。我國(guó)的國(guó)情決定了在未來(lái)很長(zhǎng)的一段時(shí)期里還需長(zhǎng)期進(jìn)行基礎(chǔ)建設(shè)和基礎(chǔ)工業(yè)的建設(shè)，這需要強(qiáng)大的電力能源來(lái)做為快速發(fā)展經(jīng)濟(jì)建設(shè)的堅(jiān)實(shí)后盾。在電力輸送技術(shù)中，特高壓直流輸電具有輸送距離長(zhǎng)、容量大、控制靈活、調(diào)度方便的優(yōu)點(diǎn)。電力能源與負(fù)荷之間的超遠(yuǎn)距離和超大負(fù)載正需要這種輸電方式。在輸電過程中，通過換流器把交流變?yōu)橹绷?，再通過高壓線輸送到下一個(gè)換流站轉(zhuǎn)換成交流電，最后并入電網(wǎng)。特高壓直流輸電與交流輸電相比具有輸送方式靈活、損耗低、輸電走廊占用少、可控性高等特點(diǎn)。除此之外，特高壓直流輸電方式還對(duì)電網(wǎng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。正是基于特高壓直流輸電的種種優(yōu)點(diǎn)，使得世界各國(guó)對(duì)此不斷的研究、應(yīng)用與發(fā)展。
2 特高壓直流輸電工程的發(fā)展進(jìn)程
世界上首次使用直流輸電的是法國(guó)科學(xué)家德普勒，他用直流電機(jī)給57 km外的德國(guó)慕尼黑舉辦的一次展會(huì)上提供了1.5～2.0 kV的電壓，從此掀開直流輸電的歷史。后來(lái)人們把電壓、功率、輸電長(zhǎng)度提高到125 kV、20 MW和225 km。但是隨著負(fù)載對(duì)電壓的等級(jí)要求升高、功率的增大，而電氣設(shè)備的絕緣卻不能滿足電壓的要求，被迫將直流輸電改為交流輸電。在1966年，瑞典的一所大學(xué)開始研究±750 kV直流輸電線路，此后前蘇聯(lián)、巴西等國(guó)家也開始對(duì)直流輸電進(jìn)行研究。前蘇聯(lián)曾建設(shè)過哈薩克斯坦到俄羅斯的全長(zhǎng)2 400 km、電壓±750 kV、輸電6 GW的直流輸電線路，但最終因前蘇聯(lián)政局動(dòng)蕩、晶閘管技術(shù)不成熟未能投入運(yùn)行。巴西和巴拉圭共同建設(shè)的特高壓直流輸電線路，一期工程在1984年竣工，1990年正式運(yùn)行。它采用的是±600 kV和±765 kV的技術(shù)。當(dāng)時(shí)巴西還對(duì)±800 kV的直流輸電項(xiàng)目進(jìn)行了研究，但因開發(fā)亞馬遜河的項(xiàng)目夭折，而終止了這項(xiàng)工程的研究。在我國(guó)，云南的云―廣特高壓輸電直流線路的建成，是我國(guó)也是世界第一個(gè)電壓為±800 kV，容量為5 GW特高壓直流輸電線路工程。它從云南楚雄開始到廣東增城惠東截止，它經(jīng)過的省份有云南、廣西、廣東。正在建設(shè)的特高壓直流輸電線路共有15條。其中，即將建成的向家壩至上海的特高壓直流輸電工程，全長(zhǎng)2 000 km、電壓±800 kV、容量6.4 GW。它經(jīng)過的省份有四川、重慶、湖北、安徽、湖南、浙江、江蘇、最后到上海。除此之外還有金沙江水電容量為41 GW的6條特高壓輸電線路，四川水電容量為10.8 GW的1條特高壓輸電線路，云南水電容量為25.0 GW的4條特高壓輸電線路，呼盟―北京容量為6.4 GW的1條特高壓輸電線路，哈密―鄭州容量為6.4 GW的1條特高壓輸電線路，俄羅斯水電容量為6.4 GW的1條特高壓輸電線路，哈薩克火電容量為6.4 GW的1條特高壓輸電線路，天生橋到廣東、三峽到常州、葛洲壩到上海、三峽到廣州、貴州到廣州的特高壓直流輸電線路。
3 建設(shè)特高壓直流輸電線路工程的關(guān)鍵技術(shù)
3.1 特高壓直流輸電工程中高電壓與絕緣技術(shù)
在進(jìn)行電能輸送時(shí)，不論是在一般的電壓等級(jí)下還是強(qiáng)電等級(jí)下，電壓和絕緣都是相輔相成的關(guān)系，當(dāng)電壓升高時(shí)絕緣也要升高。如果絕緣不隨電壓等級(jí)相應(yīng)提高，就會(huì)出現(xiàn)設(shè)備被燒毀、電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)遭到破壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致人員傷亡等重大事故的發(fā)生。在普通絕緣不能保證電氣設(shè)備與輸電線路絕緣的前提下，就必須考慮使用復(fù)合材料來(lái)代替普通的瓷質(zhì)和玻璃絕緣。但在選擇絕緣材料的同時(shí)，也要和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、環(huán)境條件等復(fù)合判斷。比如在氣候比較濕潤(rùn)的南方它對(duì)絕緣子的表面要求就比較高。在污染比較嚴(yán)重的地區(qū)，由于絕緣套管、絕緣子表面等受到污濁的情況比較嚴(yán)重，因此在這些地區(qū)若使用一般材質(zhì)的絕緣，就會(huì)出現(xiàn)擊穿、短路、設(shè)備燒毀、嚴(yán)重的導(dǎo)致人員傷亡等。因此在不同環(huán)境氣候下對(duì)絕緣套管、穿墻套管、絕緣子表面的材質(zhì)要求也相對(duì)較高、較特殊。在我國(guó)的西電東輸工程中，由于我國(guó)的地勢(shì)西高東低，對(duì)于高海拔地區(qū)，也要把海拔對(duì)絕緣的影響考慮進(jìn)去?？傊?，在提升電壓等級(jí)的同時(shí)務(wù)必提升設(shè)備的絕緣性能，二者是密不可分的。
3.2 特高壓直流輸電工程中電磁環(huán)境的問題
只要是在電的環(huán)境里就不可能逃避電磁的干擾與輻射。干擾和輻射的大小跟電磁的強(qiáng)弱有著直接關(guān)系。由于是特高壓直流輸電，因此電壓等級(jí)一般都在±600 kV以上。在對(duì)特高壓直流輸電線路和換流站的電磁環(huán)境分析中可看出，周圍電磁輻射非常嚴(yán)重。在日常生活中，普通變電站和高壓輸電線路都會(huì)有電磁輻射以及噪聲，會(huì)對(duì)一些無(wú)線電設(shè)備產(chǎn)生干擾。而當(dāng)電壓升高時(shí)這樣的現(xiàn)象會(huì)更加明顯。所以在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，所經(jīng)地點(diǎn)和線路就應(yīng)考慮到對(duì)人以及一些無(wú)線電設(shè)備，還有對(duì)環(huán)境的影響。要盡可能的避開城市、村鎮(zhèn)等這些人員相對(duì)比較密集的地方，減小對(duì)環(huán)境的破壞、保護(hù)好生態(tài)環(huán)境，不能以犧牲環(huán)境為代價(jià)，走先發(fā)展、后治理的老路。
3.3 特高壓直流輸電工程中的控制保護(hù)問題
在電力系統(tǒng)中，任何系統(tǒng)都離不開控制和保護(hù)系統(tǒng)的支持。在直流輸電系統(tǒng)中最為重要的就是控制保護(hù)技術(shù)。其中，控制保護(hù)里包含了軟硬件平臺(tái)、直流控制保護(hù)設(shè)計(jì)、觸發(fā)控制、直流保護(hù)等。除此之外，傳統(tǒng)的保護(hù)也是必要的，比如高壓輸電線路上的防雷線、架線鐵塔上的避雷針、換流站里的避雷針、避雷器、接地網(wǎng)、變壓器的防雷保護(hù)等。在特高壓直流輸電線路中的換流站里有很多的變壓器，對(duì)應(yīng)著就有很多的晶閘管來(lái)控制這些線路。在這個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)中必須有一個(gè)安全可靠的控制保護(hù)操作系統(tǒng)來(lái)保障它的正常運(yùn)作，一旦出現(xiàn)故障不會(huì)造成設(shè)備損壞、大面積停電以及人員傷亡等事故。因此，在特高壓的直流輸電工程中擁有一個(gè)可靠的控制保護(hù)系統(tǒng)對(duì)供電系統(tǒng)來(lái)說十分重要。
3.4 特高壓直流輸電工程中交直流互聯(lián)以及直流電壓等
級(jí)序列問題
根據(jù)電能輸送距離的遠(yuǎn)近不同，直流輸電里的電壓等級(jí)可分為±1 000 kV、±800 kV、±660 kV、±500 kV。但在交直流互聯(lián)的情況里，考慮到交流電壓里±660 kV比較特殊，因此直流電壓等級(jí)中±660 kV電壓等級(jí)是否被納入仍在研究當(dāng)中。而交直流互聯(lián)就是在供電網(wǎng)絡(luò)里交直流并存的一種狀態(tài)，我國(guó)正在建設(shè)±1 000 kV交流與±800 kV直流的供電網(wǎng)絡(luò)，要保證這個(gè)龐大的供電網(wǎng)絡(luò)能夠安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，不僅僅是靠簡(jiǎn)單的防雷擊、操作過電壓、自然過電壓的預(yù)防。龐大的供電網(wǎng)一定要有一套嚴(yán)格、緊密、有效、可靠的系統(tǒng)來(lái)運(yùn)行、保護(hù)和備用，這樣才能使供電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、安全性以及可靠性得到保障。
4 結(jié) 語(yǔ)
特高壓直流輸電技術(shù)的特性是可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、大容量、高電壓輸送電能，比如在我國(guó)西部地區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的資源，若要將這些資源以電能的形式輸送到其他地區(qū)就要運(yùn)用到特高壓直流輸電技術(shù)。因此除了要掌握特高壓直流輸電工程中的關(guān)鍵技術(shù)外，還應(yīng)結(jié)合工程環(huán)境、自然條件等具體問題具體分析，才能保證供電網(wǎng)絡(luò)安全、可靠、有效的運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 金小明，周家啟，謝開貴.特高壓直流輸電可靠性指標(biāo)研究[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2008，(1).
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