【正文】 、電力交易同時(shí)滿足環(huán)境的要求。挪威投運(yùn)的 Troll A 工程，就是用于向海上天然氣鉆井平臺(tái)上的用電設(shè)備供電。而直流電纜不僅比交流電纜占有空間小，且能輸送更多的有功。偏遠(yuǎn)地區(qū)一般遠(yuǎn)離電網(wǎng)，負(fù)荷輕而且日負(fù)荷波動(dòng)大，經(jīng)濟(jì)因素及線路輸送能力低是限制架設(shè)交流輸電線路發(fā)展的主要因素，制約了偏遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提 高。 伊斯特互聯(lián) (Est link)工程第一次將波羅的海地區(qū)的電力系統(tǒng)和歐洲電力系統(tǒng)進(jìn)行了互聯(lián) (2 個(gè)電網(wǎng)的頻率不同 )，提高了波羅的海和芬蘭電網(wǎng)之間供電的可靠性；增加了電力市場(chǎng)中供電商的數(shù)量 。我國(guó)有著極其豐富的風(fēng)能資源，實(shí)際可開發(fā)量達(dá) 230 GW，主要分布在東南沿海及其島嶼、西北、華北和東北地區(qū)。 近年來(lái)我國(guó)高度重視柔性直流輸電技術(shù)的發(fā)展，并于 2021 年啟動(dòng)了“柔性直流輸電關(guān)鍵技術(shù)研究及示范工程”項(xiàng)目，以“上海南匯風(fēng)電場(chǎng)柔性直流輸電示范工程”等為代表的重大工程項(xiàng)目標(biāo)志中我國(guó)在開發(fā)柔性直流輸電技術(shù)方面所取得的重大突破。 ②現(xiàn)代的城市線路走廊資源日益緊張，架空送電線路走廊匱乏，增加了對(duì)地下電纜等新型輸電方式的迫切性。雖然交流電纜輸電解決了城市電網(wǎng)面臨的一些問(wèn)題，但是其潮流難以控制、短路電流超標(biāo)等問(wèn)題使其局限性日益凸顯。利用交流對(duì)電動(dòng)汽車充電裝置供電需要進(jìn)行 AC/DC 轉(zhuǎn)換，不可避免地造成電能損失，同時(shí)充電產(chǎn)生的諧波也對(duì)電網(wǎng)形成不利影響。 HWACT 的概念于 1940 年由前蘇聯(lián)專家首次提出，后因沒(méi)有工程需求以及一些關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)時(shí)無(wú)法解決而未能在工程中得到應(yīng)用。最近全球應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)，超遠(yuǎn)距離大功率送電又提上日程，因而 HWACT 再次受到關(guān)注。而 空載 HWACT 線路沿線電壓的變化規(guī)律與此截然不同：空載線路兩端電壓相等，而中間點(diǎn)（ 1/4 波長(zhǎng)處）電壓為零。 （ 3）過(guò)電壓水平不高 一般的概念是：線路 越長(zhǎng)過(guò)電壓越不易控制。在不采取任何限制過(guò)電壓的措施的情況下， 2%統(tǒng)計(jì)合閘過(guò)電壓的最大值出現(xiàn)在線路末端，當(dāng)無(wú)合閘電阻時(shí)其電壓最大值為 ；第 14 二大值出現(xiàn)在距離線路首端 400km 處，達(dá)到 。由于 HWACT 輸電不需要安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置，全線沒(méi)有開關(guān)站，輸電設(shè)備數(shù)量可大大減少，因而造價(jià)很低。但是，在半波長(zhǎng)的這種特定的超遠(yuǎn)距離送電的情況下， HWACT 輸電的經(jīng)濟(jì)性不僅優(yōu)于中短距離的 HVAC，而且 也優(yōu)于 HVDC。、 60176。如果多條輸電線路采用多相形式，便構(gòu)成了多相輸電網(wǎng)絡(luò)。 800KV（177。 特高壓直流輸電（ UHVDC）方式自身特點(diǎn) 與 1000KV 交流輸電相比 ,177。 特高壓直流輸電技術(shù)除具有常規(guī)直流輸電的特點(diǎn)，其突出表現(xiàn)為：電壓高（177。分頻輸電 (FFTS)是我國(guó)西 安交通大學(xué)王錫凡教授于1994 年在東京 IEE 年會(huì)及 1995 年 7月 IEEE／ PES 夏季會(huì)議上首先提出的一種全新的輸電方式，它突破了傳統(tǒng)的僅依靠提高電壓來(lái)提高輸送能力的局限，通過(guò)降低輸電頻率從而降低輸電線路的電抗以提高輸電能力。與傳統(tǒng)的輸電方式相比，分頻輸電具有以下優(yōu)勢(shì)： （ 1）分頻輸電可提高輸電容量。在 500KV 輸電電壓水平下，與常規(guī)交流輸電系統(tǒng)和直流輸電系統(tǒng)相比，當(dāng)距離大于 650km 時(shí)，分頻輸電具有較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。倍頻變壓器具有可逆性，即分頻輸電系統(tǒng)有功功率的流向可改變。 FACTS 技術(shù)的出現(xiàn)，突破了過(guò)去單一控制器形成的局部作用及影響，開辟了提高交流輸電線和輸電網(wǎng)運(yùn)行整體控制能力和水平的技術(shù)渠道，具體來(lái)說(shuō)， FACTS 技術(shù)具有以下作用： (1）充分利用現(xiàn)有的輸電線路的能力和資源。 （ 3）優(yōu)化整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況。整套應(yīng)用并協(xié)調(diào)控制的 FACTS 控制器將使常規(guī)交流輸電柔性化，改變交流輸電的功能范圍，使其在更多方面發(fā)揮作用。 微波輸電 人類 應(yīng)用電力 160多年來(lái)，電能的輸送都靠輸電線，目前應(yīng)用較多的是用銅、鋁等金屬做成的導(dǎo)線，與之配套的還有鐵塔、電桿等。微波輸電 使電力發(fā)、送、供、用的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單。激光是一種頻率極高的高強(qiáng) 18 度光束，基頻在 10131015Hz之間。未來(lái)將考慮高功率激光束在疏散導(dǎo)管內(nèi)傳輸，并用光纖分配，問(wèn)題是要避免導(dǎo)管被激光燒出洞。 每根分裂導(dǎo)線電流之和等于 a 向總電流 : nmlia iiiii ???? （ 1） 沿個(gè)分裂導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的壓降相等 dxdudxdudxdudxdudxdu nmlia ???? （ 2） 如果分裂導(dǎo)線是按正多邊形排列，又忽略各導(dǎo)線之間的臨近效應(yīng)，即假定每根分裂導(dǎo)線中的電流相等 anmli iiiii 41???? （ 3） 這時(shí)可導(dǎo)出用等值半徑 re′來(lái)代替 a 相導(dǎo)線半徑以計(jì)算線路阻抗，可得出 n Ne ANrr 139。 （ 2） 電抗 三相導(dǎo)線每相都具有自感和互感，當(dāng)三相導(dǎo)線對(duì)稱排列或雖不對(duì)稱但經(jīng)整循環(huán)換位后，三相的自感相等，互感也相等。可以證明分裂數(shù)為 n，每根導(dǎo)線的半徑為 r，則上式 4 中可得 req，用 req來(lái)代替 （ 8） 中的 r，并用 n 除第二項(xiàng)，即可得分裂導(dǎo)線的每相單位的電抗為 nrDx eqm ?? （ 9） （ 3） 電導(dǎo) 一般計(jì)算可忽略為 0。 KA，將線路平均分為 50 段。 如果載流導(dǎo)線為“無(wú)限長(zhǎng)”，即導(dǎo)線的長(zhǎng)度 L比垂距 a大得多（ L＞＞ a），可認(rèn)為 26 β 12???，β 22???，由式可得 02 IB a??? 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 . 0 0 500 . 0 0 50 . 0 10 . 0 1 50 . 0 20 . 0 2 50 . 0 30 . 0 3 50 . 0 4 X : 8 . 1 6 7Y : 0 . 0 1 6 1 2Y=B(T)X = h ( m )X : 9 . 8 3 3Y : 0 . 0 1 9 4 1X : 1 6 . 5Y : 0 . 0 3 2 5 7X : 1 4 . 8 3Y : 0 . 0 2 9 2 8X : 1 3 . 1 7Y : 0 . 0 2 5 9 9X : 1 1 . 5Y : 0 . 0 2 2 7X : 6 . 5Y : 0 . 0 1 2 8 3X : 4 . 8 3 3Y : 0 . 0 0 9 5 4 1X : 3 . 1 6 7Y : 0 . 0 0 6 2 5 1X : 1 . 5Y : 0 . 0 0 2 9 6 1 圖 距導(dǎo)線不同距離時(shí)沿線磁場(chǎng)分布 27 第 4 章 柔性直流輸電電磁環(huán)境分析 世界各國(guó)一直關(guān)注高壓輸電電磁環(huán)境問(wèn)題。在大力發(fā)展新型輸配電技術(shù)的同時(shí)，我們必須注重該技術(shù)的環(huán)境影響問(wèn)題。 柔性直流輸電系統(tǒng)高壓設(shè)備，包括交直流母線、架空直流輸電線、交流連接線等，都能夠在其周圍空間產(chǎn)生低頻電場(chǎng)分布。 柔性直流輸電系統(tǒng)高壓輸電設(shè)備，包括交直流母線、交直流輸電線、連接線等，都能夠在其周圍空間產(chǎn)生低頻磁場(chǎng)分布。 柔性直流輸電系統(tǒng)產(chǎn)生無(wú)線電干擾主要來(lái)自兩類干擾源。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)專用的直流電力電纜周圍的低頻電場(chǎng)效應(yīng)和低頻磁場(chǎng)效應(yīng)基本可以忽略。 柔性 直流換流閥系統(tǒng)電磁兼容 換流閥閥廳內(nèi)的電磁兼容問(wèn)題主要表現(xiàn)在電磁騷擾的產(chǎn)生與屏蔽兩個(gè)方面。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 ，換流站產(chǎn)生的輻射騷擾具有很寬的頻率范圍，其值可以從幾十 Hz 直到上 GHz。在極短時(shí)間內(nèi)（一般不超過(guò)幾微秒），兩只管子均進(jìn)入飽和狀態(tài)，晶閘管完全導(dǎo)通，控制極失去控制作用，管子依靠?jī)?nèi)部正反饋始終維持導(dǎo)通狀態(tài)。如果在陽(yáng)極和陰極之間加反向電壓，晶閘管將關(guān)斷。在換流閥開斷過(guò)程電壓和電流的快速變化會(huì)產(chǎn)生能量較大 、頻帶很寬的電磁噪聲。換流電路中的電感、電容元件 以及雜散電感、電容在換流器運(yùn)行時(shí)中存在能量交換過(guò)程，在換流閥的開斷過(guò)程中，這些能量與交流側(cè)能量在參數(shù)突變網(wǎng)絡(luò)調(diào)制下會(huì)產(chǎn)生高頻分量，對(duì)其它系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。 結(jié)合本次研究 ,提出如下新的抑制措施： 合理設(shè)計(jì) IGBT 模塊結(jié)構(gòu)，適當(dāng)減小導(dǎo)通瞬間或關(guān)斷瞬間加在 IGBT 兩端的電壓 Ueq及其變化率，適當(dāng)減小 IGBT 等效電容 C，盡量減小 IGBT 模塊產(chǎn)生的赫茲偶極子輻射。這里需要說(shuō)明的是，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)對(duì)電磁噪聲特性都有可能會(huì)產(chǎn)生影響，因此，不能僅僅把換流閥的電磁噪聲看作為電流源或電壓源，同時(shí)還要考慮主回路參數(shù)變化時(shí)對(duì)騷擾源特性的影響。 由開關(guān)操作和大氣過(guò)程 （如雷電放電過(guò)程）引起的暫態(tài)現(xiàn)象，不會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的穩(wěn)定電磁環(huán)境，電暈和由設(shè)備放電產(chǎn)生的騷擾與一般的高壓場(chǎng)站的騷擾現(xiàn)象相似，研究的一個(gè)基本假設(shè)是換流站設(shè)計(jì)可以滿足這種現(xiàn)象所對(duì)應(yīng)的抗擾度要求，在上述現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，能夠保證換流站設(shè)備不受影響并正常運(yùn)行，本文不作主要探討。 電壓的快速變化還將在換流閥、阻容吸收回路、換流變壓器、平波電抗器等設(shè)備的電容器和雜散電容上產(chǎn)生充放電過(guò)程，這些電容的充放電過(guò)程將引起極高變化率的電流產(chǎn)生。 伴隨換流閥換相過(guò)程中，晶閘管中會(huì)有快速電壓擊穿過(guò)程發(fā)生，換流閥端電壓的劇烈變化同時(shí)伴隨換流閥電流迅速增大，主要電流分量由換流閥電路電感決定。 換流閥運(yùn)行引所起的電磁噪聲在換流器閥體晶閘管的觸發(fā)與關(guān)斷過(guò)程中產(chǎn)生，這種在換流站運(yùn)行過(guò)程中持續(xù)的騷擾噪聲，是換流站中最主要的 騷擾源。直流換流站中的換流閥起著交流和直流相互轉(zhuǎn)換的作用，在可控硅整流器導(dǎo)通瞬間，由于電流和電壓的突變，在回路中產(chǎn)生高頻振蕩，同時(shí)還以電磁波的形式向外輻射能量。 (3)換流閥體和換流站開關(guān)場(chǎng)產(chǎn)生的無(wú)線電干擾基本上小于國(guó)標(biāo)上現(xiàn)有相關(guān)限值規(guī)定。第 2 類是換流閥體，流過(guò)換流閥體的突變電流向外輻射無(wú)線電干擾；該突變電流又以傳導(dǎo)的形式流入相連的開關(guān)場(chǎng)閉環(huán)回路，并以磁偶極子形式向外輻 射無(wú)線電干擾；該突變電流的部分高頻成份也可能以傳導(dǎo)的形式流入交直流輸電線，產(chǎn)生的高頻諧波電流又會(huì)向外輻射無(wú)線電干擾 。 高頻電磁干擾主要表現(xiàn)在 PLC 載波頻段干擾和無(wú)線電干擾。其對(duì)人體的效應(yīng)主要表現(xiàn)在人體在直流電場(chǎng)中的感覺(jué)和離子流場(chǎng)中電荷積累引起的暫態(tài)電擊。 柔性直流輸電系統(tǒng)電磁干擾分析 從運(yùn)用場(chǎng)合來(lái)看，柔性直流輸電系統(tǒng)往往運(yùn)用在發(fā)、配電系統(tǒng)的中壓等級(jí)電網(wǎng)中；從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，兩側(cè)換流裝置分別和中壓交流電網(wǎng)相連，中間是直流輸電線，兩極間電壓等級(jí)一般在 200kV 以下。 現(xiàn)在，一種新的技術(shù) —— 柔性直流輸電技術(shù)在國(guó)外剛剛發(fā)展起來(lái)，并即將服務(wù)于中國(guó)電力事業(yè)。 25 圖 載流直導(dǎo)線的磁場(chǎng) 取坐標(biāo)系如圖 所示，在載流直導(dǎo)線上取一電流元 Idz,根據(jù)畢奧 —— 薩法爾定律，此電流元在場(chǎng)點(diǎn) P所產(chǎn)生的感應(yīng)強(qiáng)度 dB的大小為 0 2sin4 IdzdB r? ??? 其方向 沿 x軸負(fù)方向。每相單位長(zhǎng)度的電容 61 10lg ???rDCm其中，當(dāng)f=50Hz 時(shí)，可得每相單位長(zhǎng)度的電納 b1(S/km) 61 10lg ???rDbm （ 10） 如果已知 d=450mm,r= , 45/6304 ?? LGJ ，則ρ = ， 4630??S ,即 ???? S?? 最后代入已知數(shù)據(jù)可得： ?x b= ? ?kmjZ ??? 2 7 1 2 ? ?kmSjY 60 ??? 電壓 U 電流 I 的計(jì)算 柔性高壓直流線路等效圖 圖 直流線路等效圖 計(jì)算過(guò)程 據(jù)線路參數(shù)計(jì)算可知線路總阻抗 Rz=? ，實(shí)際情況中末端電壓 U51=500kV ，線總長(zhǎng)度 L=500km。 μ r為導(dǎo)線材料的相對(duì)磁系數(shù)，對(duì)鋁、銅等μ r=1； f 為交流電頻率， Hz； Dm 為三相導(dǎo)線的幾何均距， mm 或 cm，單位與 r 相同。 電力系統(tǒng)中，ρ采用下列數(shù)值 ：鋁為 kmmm2?? ， 銅為 kmmm2?? 。但鑒于太空開發(fā)的整體進(jìn)程，主要針對(duì)太空電站及其電力傳輸?shù)募す廨旊娔壳斑€沒(méi)有大的進(jìn)展和應(yīng)用。 激光輸電相對(duì)于傳統(tǒng)的電力傳輸 明顯的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)電氣絕緣沒(méi)有要求，相對(duì)于電子束輸電的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)磁場(chǎng)的絕緣沒(méi)有要求?？稍诘厍蛏峡盏撵o止軌道上建設(shè)定點(diǎn)衛(wèi)星電站，充分利用太陽(yáng)能發(fā)電，減少二氧化碳排放，有利于環(huán)境保護(hù)。因此如微波輸電等不需要輸電線的輸電方式便得到了重視和研究。 盡管靈活交流輸電技術(shù)已在多項(xiàng)輸電工程中得到應(yīng)用，并證明了它在提高線路輸送能力，阻尼系統(tǒng)振蕩，快速調(diào)節(jié)系統(tǒng)無(wú)功與提高系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面的優(yōu)越性能，目前FACTS 技術(shù)的應(yīng)用還局限于個(gè)別工程。以提高金系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。 （ 2）提高電網(wǎng)和輸電線路的安全穩(wěn)定性、可靠性和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。