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特高壓直流輸電知識(shí)

建設(shè)特高壓直流輸電線路需要研究哪些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題?

直流架空線路與交流架空線路相比，在機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算方面，并沒(méi)有顯著差別。但在電氣方面，則具有許多不同的特點(diǎn)，需要進(jìn)行專門研究。對(duì)于特高壓直流輸電線路的建設(shè)，尤其需要重視以下三個(gè)方面的研究：

（1）電暈效應(yīng)。直流輸電線路在正常運(yùn)行情況下允許導(dǎo)線發(fā)生一定程度的電暈放電，由此將會(huì)產(chǎn)生電暈損失、電場(chǎng)效應(yīng)、無(wú)線電干擾和可聽(tīng)噪聲等，導(dǎo)致直流輸電的運(yùn)行損耗和環(huán)境影響。特高壓工程由于電壓高，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，其電暈效應(yīng)可能會(huì)比超高壓工程的更大。通過(guò)對(duì)特高壓直流電暈特性的研究，合理選擇導(dǎo)線型式和絕緣子串、金具組裝型式，降低電暈效應(yīng)，減少運(yùn)行損耗和對(duì)環(huán)境的影響。

（2）絕緣配合。直流輸電工程的絕緣配合對(duì)工程的投資和運(yùn)行水平有極大影響。由于直流輸電的“靜電吸塵效應(yīng)”，絕緣子的積污和污閃特性與交流的有很大不同，由此引起的污穢放電比交流的更為嚴(yán)重，合理選擇直流線路的絕緣配合對(duì)于提高運(yùn)行水平非常重要。由于特高壓直流輸電在世界上尚屬首例，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和研究成果十分有限，因此有必要對(duì)特高壓直流輸電的絕緣配合問(wèn)題進(jìn)行深入的研究。

（3）電磁環(huán)境影響。采用特高壓直流輸電，對(duì)于實(shí)現(xiàn)更大范圍的資源優(yōu)化配置，提高輸電走廊的利用率和保護(hù)環(huán)境，無(wú)疑具有十分重要的意義。但與超高壓工程相比，特高壓直流輸電工程具有電壓高、導(dǎo)線大、鐵塔高、單回線路走廊寬等特點(diǎn)，其電磁環(huán)境與±500 kV直流線路的有一定差別，由此帶來(lái)的環(huán)境影響必然受到社會(huì)各界的關(guān)注。同時(shí)，特高壓直流工程的電磁環(huán)境與導(dǎo)線型式、架線高度等密切相關(guān)。因此，認(rèn)真研究特高壓直流輸電的電磁環(huán)境影響，對(duì)于工程建設(shè)滿足環(huán)境保護(hù)要求和降低造價(jià)至關(guān)重要。

如何提高特高壓直流的可靠性?

提高特高壓直流輸電的可靠性主要包括：降低元部件故障率；采取合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如模塊化、開(kāi)放式等；廣泛采用冗余的概念，如控制保護(hù)系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)的并行冗余和晶閘管的串行冗余等；加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視和設(shè)備自檢功能等。

針對(duì)常規(guī)直流工程中存在的問(wèn)題，如曾經(jīng)導(dǎo)致直流系統(tǒng)極或者雙極停運(yùn)的站用電系統(tǒng)、換流變本體保護(hù)繼電器、直流保護(hù)系統(tǒng)單元件故障等薄弱環(huán)節(jié)，在特高壓直流輸電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)中將采取措施進(jìn)行改進(jìn)。此外，還將加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)人員的培訓(xùn)，適當(dāng)增加易損件的備用。

提高特高壓直流輸電工程可靠性，還可以在設(shè)計(jì)原則上確保每一個(gè)極之間以及每極的各個(gè)換流器之間最大程度相互獨(dú)立，避免相互之間的故障傳遞。其獨(dú)立性除了主回路之外，還需要考慮：閥廳布置、供電系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、電纜溝、控制保護(hù)系統(tǒng)等。

特高壓直流輸電可靠性如何?

正在建設(shè)的西南水電外送特高壓直流輸電工程電壓為±800 kV，其主接線方式和已有的直流工程不同，每極采用兩個(gè)12脈動(dòng)換流器串聯(lián)。如果出現(xiàn)一個(gè)12脈動(dòng)換流器故障，健全的換流器仍然可以和同一個(gè)極對(duì)端換流站的任意一個(gè)換流器共同運(yùn)行，因此單極停運(yùn)的概率將顯著降低，考慮到第一個(gè)特高壓直流工程缺乏經(jīng)驗(yàn)，可行性研究報(bào)告中初步提出了與三峽-上海直流工程相同的可靠性指標(biāo)。技術(shù)成熟后，預(yù)計(jì)停運(yùn)次數(shù)可以降低到2次/（每極·；年）以下。雙極停運(yùn)的概率也將大幅下降，可以控制在0.05次/年。另外由于系統(tǒng)研究水平、設(shè)備制造技術(shù)、建設(shè)和運(yùn)行水平的提高，直流工程數(shù)量的增加和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的積累，換流器平均故障率預(yù)計(jì)可以控制在2次/年?？傮w來(lái)說(shuō)，特高壓直流工程將會(huì)比常規(guī)直流更加可靠。

為什么要對(duì)直流輸電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)進(jìn)行定期統(tǒng)計(jì)和評(píng)價(jià)?

直流輸電系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的自成體系的工程系統(tǒng)，多數(shù)情況下承擔(dān)大容量、遠(yuǎn)距離輸電和聯(lián)網(wǎng)任務(wù)。因此，需要設(shè)定一些直流輸電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)，用于衡量直流輸電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)要求和功能的可靠程度，評(píng)價(jià)直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行性能。直流系統(tǒng)可靠性直接反映直流系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、工程建設(shè)以及運(yùn)行等各個(gè)環(huán)節(jié)的水平。通過(guò)直流系統(tǒng)可靠性分析，可以提出改善工程可靠性的具體措施，對(duì)新建工程提出合理的指標(biāo)要求。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議專門成立一個(gè)直流輸電系統(tǒng)可靠性工作組，每?jī)赡陮?duì)全世界所有直流輸電工程進(jìn)行一次可靠性的綜合統(tǒng)計(jì)和評(píng)價(jià)。

如何確定特高壓直流輸電線路的走廊寬度?

特高壓直流輸電線路的走廊寬度主要依據(jù)2個(gè)因素確定：導(dǎo)線最大風(fēng)偏時(shí)保證電氣間隙的要求；滿足電磁環(huán)境指標(biāo)（包括電場(chǎng)強(qiáng)度、離子流密度、無(wú)線電干擾和可聽(tīng)噪聲）限值的要求。根據(jù)線路架設(shè)的特點(diǎn)，在檔距中央影響最為嚴(yán)重。研究表明，對(duì)于特高壓直流工程，線路鄰近民房時(shí)，通過(guò)采取拆遷措施，保證工程建成后的電氣間隙和環(huán)境影響滿足國(guó)家規(guī)定的要求。通常工程建設(shè)初期進(jìn)行可行性研究時(shí)就要計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度、離子流密度、無(wú)線電干擾和可聽(tīng)噪聲的指標(biāo)，只有這些指標(biāo)滿足國(guó)家相關(guān)規(guī)定時(shí)，工程才具備核準(zhǔn)條件。

如何選擇特高壓直流輸電線路導(dǎo)線型式?

在特高壓直流輸電工程中，線路導(dǎo)線型式的選擇除了要滿足遠(yuǎn)距離安全傳輸電能外，還必須滿足環(huán)境保護(hù)的要求。其中，線路電磁環(huán)境限值的要求成為導(dǎo)線選擇的最主要因素。同時(shí)，從經(jīng)濟(jì)上講，線路導(dǎo)線型式的選擇還直接關(guān)系到工程建設(shè)投資及運(yùn)行成本。因此特高壓直流導(dǎo)線截面和分裂型式的研究，除了要滿足經(jīng)濟(jì)電流密度和長(zhǎng)期允許載流量的要求外，還要在綜合考慮電磁環(huán)境限值以及建設(shè)投資、運(yùn)行損耗的情況下，通過(guò)對(duì)不同結(jié)構(gòu)方式、不同海拔高度下導(dǎo)線表面場(chǎng)強(qiáng)和起暈電壓的計(jì)算研究，以及對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度、離子流密度、可聽(tīng)噪聲和無(wú)線電干擾進(jìn)行分析，從而確定最終的導(dǎo)線分裂型式和子導(dǎo)線截面。對(duì)于±800 kV特高壓直流工程，為了滿足環(huán)境影響限值要求，尤其是可聽(tīng)噪聲的要求，應(yīng)采用6× 720 mm2及以上的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。

直流輸電線路絕緣配合設(shè)計(jì)要解決哪些問(wèn)題?

直流輸電線路的絕緣配合設(shè)計(jì)就是要解決線路桿塔和檔距中央各種可能的間隙放電，包括導(dǎo)線對(duì)桿塔、導(dǎo)線對(duì)避雷線、導(dǎo)線對(duì)地、以及不同極導(dǎo)線之間的絕緣選擇和相互配合，其具體內(nèi)容是：針對(duì)不同工程和大氣條件等選擇絕緣子型式和確定絕緣子串片數(shù)、確定塔頭空氣間隙、極導(dǎo)線間距等，以滿足直流輸電線路合理的絕緣水平。

信息來(lái)源：北極星電力網(wǎng)