高壓直流輸電技術(shù)專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)綜述(編輯修改稿)
2024-12-13 22:36 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 了，而且直流線(xiàn)路則可用延長(zhǎng)留待去游離時(shí)間及降壓方式進(jìn)行第二，第三次再啟動(dòng)，創(chuàng)造線(xiàn)路消除故障，恢復(fù)正常運(yùn)行的條件。對(duì)于單片絕緣子損壞等不可自恢復(fù)的絕緣故障，交流必然三相切除，直流則可降壓運(yùn)行，且大都能取得成功。 因此，對(duì)占線(xiàn)路故障 80% ～ 90% 單相 （或單極）瞬時(shí)接地故障而言，直流較交流具有響應(yīng)速度快，回復(fù)時(shí)間短，不受穩(wěn)定制約，可多次再啟動(dòng)和降壓運(yùn)行來(lái)創(chuàng)造消除故障恢復(fù)正常運(yùn)行條件等多方面的優(yōu)點(diǎn)。 （ 3）過(guò)負(fù)荷能力。通常，交流輸電線(xiàn)路具有較高的持續(xù)運(yùn)行能力，受發(fā)熱條件限制的允許最大連續(xù)電流比正常輸送功率大得多，其最大輸送容量一般是受穩(wěn)定極限控制。 直流線(xiàn)路也有一定的過(guò)負(fù)荷能力，受制約的往往是換流站。通常分 2h 過(guò)負(fù)荷能力， 10s過(guò)負(fù)荷能力和固有過(guò)負(fù)荷能力等。前兩者葛上 HVDC 工程分別為 10% 和 25% ， 后者視環(huán)境溫度而定。 總的來(lái)說(shuō)，就過(guò)負(fù)荷能 力而言，交流有更大的靈活性，直流如果需要更大的過(guò)負(fù)荷能力，則必須在設(shè)備選型時(shí)要預(yù)先考慮，此時(shí)需要增加投資。 （ 4）利用直流輸電調(diào)節(jié)作用能提高交流系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如前所述，直流輸電具有快速響應(yīng)的特點(diǎn)，當(dāng)交流系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，利用直流輸電的快速調(diào)節(jié)作用，能有效的提高交流系統(tǒng)的穩(wěn)定性。著名的美國(guó) BPA 500KV 交直流并列運(yùn)行線(xiàn)路，二回長(zhǎng) 1521km 交流線(xiàn)路共送 2860MW，平均一回送點(diǎn) 1430MW,直流的快速調(diào)節(jié)作用是重要措施之一。 （ 5）潮流和功率控制。交流輸電能力取決與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的運(yùn)行方式， 值班人員需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，但又難于控制，直流輸電則可全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 （ 6）短路容量。兩個(gè)系統(tǒng)以交流互聯(lián)時(shí)，將增加兩側(cè)系統(tǒng)的短路容量，有時(shí)會(huì)造成部分原有斷路器不能滿(mǎn)足開(kāi)斷電流要求而需要更換設(shè)備。直流互聯(lián)時(shí)，對(duì)兩個(gè)交流電網(wǎng)有很好隔離作用，不論在哪里發(fā)生故障，都不必增加交流系統(tǒng)的斷流容量。 （ 7）調(diào)節(jié)管理。由于通過(guò)直流線(xiàn)路互聯(lián)的兩端交流系統(tǒng)可以有各自的頻率，輸送功率也可保持恒定（恒功率，恒電流等）。對(duì)送端而言，換流站相當(dāng)于交流系統(tǒng)的一個(gè)電源，相會(huì)之間的干擾和影響小，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單方便，對(duì)我國(guó)當(dāng)前發(fā)展的跨大區(qū)聯(lián)網(wǎng)，合 同售電， ４ 合資辦電等形式的聯(lián)合電力系統(tǒng)，尤為適宜。 （ 8）線(xiàn)路走廊。按同電壓 500KV 考慮，一條 500KV 直流輸電線(xiàn)路的走廊約 40m，一條500KV 交流輸電線(xiàn)路的走廊約為 50m，但是一條同電壓的直流輸電的輸送容量約為交流線(xiàn)路的 2 倍，可見(jiàn)直流輸電線(xiàn)路的走廊，其傳輸效率約為交流線(xiàn)路的 2 倍甚至更多。然而下列因素限制了直流輸電的應(yīng)用范圍： ① 直流斷路器費(fèi)用高。 ② 不能用變壓器來(lái)改變電壓高級(jí)。 ③ 換流站設(shè)備費(fèi)用高。 ④ 由于產(chǎn)生諧波和感性無(wú)功功率，需要設(shè)備容量很大的交流和直流濾波器及容性無(wú)功補(bǔ)償裝置，從而增 加了換陸戰(zhàn)的費(fèi)用。 ⑤ 控制系統(tǒng)復(fù)雜。 近年來(lái)，直流技術(shù)已有了明顯的進(jìn)步，除了上述的第②條之外，其余缺點(diǎn)都可予以克服。這些技術(shù)如下： ① 直流斷路器的進(jìn)展。 ② 晶闡管的模塊化結(jié)構(gòu)和額定容量增加。 ③ 換流閥采用 12 脈波或 24 脈波運(yùn)行。 ④ 采用金屬氧化物變阻器。 ⑤ 換流閥控制采用數(shù)字化和光線(xiàn)技術(shù)。 上述這些技術(shù)已經(jīng)改善了直流系統(tǒng)的可靠性和降低了換流站的費(fèi)用?？刂频膹?fù)雜性已不成為問(wèn)題，實(shí)際上已用于對(duì)正常和非正常運(yùn)行提供可靠和快速的控制。此外，還可以采用閉鎖控制將兩端直流聯(lián)絡(luò)線(xiàn)中電流降到零，而不需要直流斷路器。但是在多端直流輸電系統(tǒng)中，仍將直流斷路器作為有效的控制手段。 整個(gè) HVDC 系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性可以從強(qiáng)迫停運(yùn)率和電能不可用率兩個(gè)方面進(jìn)行衡量。 （ 1）強(qiáng)迫停運(yùn)率。根據(jù)我國(guó) 500KV 交，直流輸電工程統(tǒng)計(jì)資料和國(guó)外的 ABB 公司，北美和 CIGRE 公司等對(duì)交，直流工程的統(tǒng)計(jì)資料，交，直流工程的強(qiáng)迫停運(yùn)率 如下表 1 所示。 （ 2）電能不可用率。表 2 列出了 ABB 公司提供的交，直流輸電電能不可用率的比較。 表 1 交，直流工程的綜合強(qiáng)迫停運(yùn)率 名稱(chēng) 交流① 直流① 交流② 直流② 單回 雙回 單極 雙極 單回 雙回 單極 雙極 線(xiàn)路（次）／百公里 .年 兩端變電（換流站）／次 .年 注 :上表中①為我國(guó)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字；②為 ABB 公司，北美 和 CIGRE 公司等的綜合統(tǒng)計(jì)數(shù)字。 表 2 交，直流輸電電能不可用率的比較 名稱(chēng) 電能不可用率∕ % 輸電容量損失 50% 輸電容量損失 100% 交流 直流 交流 直流 線(xiàn)路 變電（換流）站 總計(jì) 從上述統(tǒng)計(jì)資料來(lái)看，從可靠性和可用率兩個(gè)指標(biāo)的比較結(jié)果說(shuō)明，交，直流兩種輸電方式是相當(dāng)?shù)?，都是可行的? ５ 經(jīng)濟(jì)性 交，直流兩種輸電方式，就其工程造價(jià) 而言，各具有如下特色： （ 1）輸送容量確定后，直流換流站的規(guī)模隨之確定，其投資也即固定下來(lái)，距離的變化只與線(xiàn)路造價(jià)有關(guān)。交流輸電則不同，隨著輸電距離的增加，由于
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