林夏妮

摘 要：特高壓的直流輸電具有重要的意義，尤其是在遠(yuǎn)距離傳輸電能方面有著不可撼動(dòng)的地位，但是由于環(huán)境不穩(wěn)定、設(shè)計(jì)階段問題、負(fù)荷較高等原因，使得特高壓直流輸電存在許多不穩(wěn)定性和安全問題。文章從特高壓直流輸電出發(fā)，分析特高壓直流輸電的一些實(shí)踐方法，并且總結(jié)幾點(diǎn)特高壓直流輸電實(shí)踐的意義，旨在為相關(guān)從業(yè)人員提供參考性意見。

關(guān)鍵詞：特高壓直流電；直流輸電；實(shí)踐作用

1 特高壓直流電概述

特高壓直流輸電指的是±800kV以上等級(jí)電壓的直流輸電技術(shù)。主要包括以下幾部分組成：換流變壓器、換流閥、交流濾波器、平波電抗器、直流避雷器、直流濾波器、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、交流避雷器、控制保護(hù)裝置以及遠(yuǎn)動(dòng)通信設(shè)備等。其主要特點(diǎn)是控制方式快速靈活，能夠避免大量過網(wǎng)潮流，并按照送、受兩端運(yùn)行方式的變化來改變潮流電壓，因此可用于電力系統(tǒng)的非同步聯(lián)網(wǎng)；該輸電技術(shù)系統(tǒng)中可大功率、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直接將電力輸送至負(fù)荷中心，同時(shí)輸送的容量比較大、線路走廊窄，適合大功率、遠(yuǎn)距離輸電；同時(shí)在交直流混合輸電的環(huán)境下，通過直流有功功率調(diào)制能夠有效的抑制交流線路的功率振蕩，降低區(qū)域性低頻振蕩，保證了交流系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。其缺點(diǎn)是特高壓直流輸電設(shè)備對(duì)換流閥、平波電抗器、換流變壓器、直流濾波器以及避雷器等設(shè)備的要求比較高[1]。

2 特高壓直流電實(shí)踐方法

2.1 融冰接線方式

融冰接線方式適用于比較特殊的條件，可根據(jù)工程的設(shè)計(jì)要求將兩極的高端換流器進(jìn)行并聯(lián)，在首端施加較大的直流電流，通過升溫達(dá)到融冰的目的，但是就同一線路而言，導(dǎo)線直流融冰和地線的直流融冰是存在差異的，主要由于導(dǎo)線的電阻要小于地線的電阻，所以融冰的電流小，電壓較高[2]。

2.2 提高受端電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償

在多回直流集中饋入受端電網(wǎng)，尤其是直流落點(diǎn)密集并且站點(diǎn)負(fù)荷較重的地區(qū)，想要維持一定的穩(wěn)定電壓就必須要保證無(wú)功電壓的支撐能力，因此可采取合理安排電源開機(jī)、加裝動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置、優(yōu)化直流VDCL方法、優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)高壓側(cè)控制技術(shù)等方法來增加電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐能力，大力的提高部分電壓的穩(wěn)定性。通過在直流輸電逆變站附近的負(fù)荷中心加裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備還能增強(qiáng)直流換相失敗后的恢復(fù)能力。目前國(guó)內(nèi)已有許多地區(qū)進(jìn)行實(shí)踐，并且取得了較好的效果。

2.3 規(guī)避大容量特高壓引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)

為了防止大容量特高壓的直流輸電導(dǎo)致的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，可通過以下方法來著手：首先對(duì)直流落點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，盡量選擇單回通道的特高壓直流規(guī)模，以減小由于大容量直流閉鎖以后所造成的的潮流轉(zhuǎn)移，以及有交流通道所引起的潮流和電壓波動(dòng)，將受端電網(wǎng)的多直流有效短路比控制在合理的范圍內(nèi)。如廣東地區(qū)電網(wǎng)在2015年多直流有效短路比達(dá)到了2.6左右，預(yù)計(jì)未來五年內(nèi)將有效短路比降到1.8。同時(shí)如果提高單回直流的規(guī)模，也能實(shí)現(xiàn)有效短路比的進(jìn)一步降低，增加受端電壓的穩(wěn)定性[3]。

2.4 大電網(wǎng)的仿真技術(shù)

傳統(tǒng)仿真程序具有一定的局限性，無(wú)法滿足交直流系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析研究的要求，因此具有高精度模擬直流換相的電磁暫態(tài)仿真能夠很好的解決這一問題。該仿真平臺(tái)通過閉環(huán)連接控制保護(hù)裝置，在保證了直流輸電換相過程的真實(shí)性和控制保護(hù)動(dòng)態(tài)的響應(yīng)功能的同時(shí)，還能準(zhǔn)確的顯示出電網(wǎng)系統(tǒng)所有區(qū)間機(jī)群的功能穩(wěn)定性，以滿足實(shí)際的需求。同時(shí)近些年科研人員還在開發(fā)電磁-機(jī)電相結(jié)合的仿真平臺(tái)，并初步應(yīng)用于直流輸電的故障分析工作當(dāng)中。

雖然抵御故障的能力不斷的提升，但是隨著特高壓電網(wǎng)規(guī)模不斷的加大，電網(wǎng)交流直流之間的相互影響也在增加，使得多重故障的影響范圍和拒不連鎖效應(yīng)增加，使得特高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定性降低，因此又采用了基于輸電設(shè)計(jì)階段、運(yùn)行階段、反事故措施的仿真技術(shù)機(jī)制，通過對(duì)工程建設(shè)投運(yùn)、系統(tǒng)軟件升級(jí)、軟件修改、保護(hù)邏輯優(yōu)化等手段，有效的提高了特高壓直流輸電的穩(wěn)定性[4]。

3 特高壓直流電實(shí)踐意義

3.1 提高運(yùn)行穩(wěn)定性

中國(guó)國(guó)土面積較大，地域跨度廣，資源分布不均勻，因此國(guó)家開展了諸如南水北調(diào)、西氣東輸、西電東送等資源跨區(qū)域調(diào)送工程，但是這些工程在傳輸過程中也有很多難題，針對(duì)西電東送來說，電力的輸送要采取特高壓的方式，在電力傳輸過程當(dāng)中由于距離較長(zhǎng)，環(huán)境變化較多，因此會(huì)出現(xiàn)電力流失等現(xiàn)象，所以要想辦法提高電力輸送的穩(wěn)定性。特高壓直流電的實(shí)踐能夠有效的預(yù)期將要出現(xiàn)的情況，解決電力輸送過程中將面臨的問題，積累經(jīng)驗(yàn)，能夠保證電力輸送的長(zhǎng)期性和可靠性。

3.2 降低特高壓電力輸送的風(fēng)險(xiǎn)

特高壓的電力在傳輸過程中，由于其傳輸距離遠(yuǎn)，容量大、電壓高，使得在傳輸過程當(dāng)中面臨著許多的風(fēng)險(xiǎn)，常見的有以下幾種。

3.2.1 直流輸電大功率運(yùn)行閉鎖

結(jié)合以往的案例（如云廣、糯扎渡等）分析可知，特高壓直流輸電中，在按照額定功率運(yùn)行時(shí)，雙極閉鎖將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)不穩(wěn)定，需要采取切機(jī)切負(fù)荷等方法來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。穩(wěn)控措施涉及到的站點(diǎn)比較多，在云廣特高壓輸電中就出現(xiàn)了50多個(gè)廠站的穩(wěn)定控制，只要其中任何一個(gè)控制站出現(xiàn)裝置拒動(dòng)的情況，便會(huì)破壞整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。并且這種破壞是無(wú)法依靠失步解列裝置解列來修護(hù)的，即便解列了失步解列裝置，受端電網(wǎng)的低壓低頻減載裝置仍會(huì)大量動(dòng)作，嚴(yán)重時(shí)候可能會(huì)切除大量的電網(wǎng)負(fù)荷，導(dǎo)致電力安全事故的發(fā)生。所以大電網(wǎng)運(yùn)行的安全需要二次控制系統(tǒng)的緊密配合，同時(shí)對(duì)于切負(fù)荷、切機(jī)、低頻低壓減載、失步解列的后續(xù)防線提出了更高的可靠性要求[5]。

3.2.2 交叉跨越多回線路故障

大容量的特高壓直流輸電線路互相交叉、跨越，尤其是在關(guān)鍵交流線路的跨越交叉處容易出現(xiàn)交流線路跳閘以及多回直流同時(shí)閉鎖等故障，一般常見的特高壓直流線路都會(huì)出現(xiàn)至少70%的交叉點(diǎn)，對(duì)于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成極大的影響。

3.2.3 受端故障引起換相失敗或者閉鎖

當(dāng)特高壓線路的受端中心部分出現(xiàn)交流系統(tǒng)的故障時(shí)，會(huì)引起保護(hù)和開關(guān)拒動(dòng)的現(xiàn)象，使得多回直流閉鎖或者持續(xù)的換相失敗。部分地區(qū)多回大容量直流密集落點(diǎn)受端電網(wǎng)，會(huì)導(dǎo)致交流故障無(wú)法及時(shí)清除；并且直流換相失敗以后會(huì)遺留較多復(fù)雜的交直流，它們之間會(huì)互相影響，大量的增加了功率恢復(fù)過程中動(dòng)態(tài)的無(wú)功需求；同時(shí)還會(huì)受到越來越密集的電網(wǎng)負(fù)荷影響，使得負(fù)荷中心沒有電源支撐，使得電網(wǎng)的電壓不穩(wěn)定，進(jìn)而發(fā)生大面積的停電事件[6]。

綜合這幾點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)，特高壓直流輸電的實(shí)踐能夠在故障出現(xiàn)的時(shí)候及時(shí)采取有效的措施來進(jìn)行處理，包括用切機(jī)切負(fù)荷的方式來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定控制，從而更好的了解對(duì)切機(jī)、失步解列、低頻低壓減載的要求，同時(shí)采取相應(yīng)的手段進(jìn)行交叉跨越點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前特高壓的直流輸電技術(shù)已經(jīng)日漸成熟，其運(yùn)行比較穩(wěn)定，能夠發(fā)揮較大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)效益，對(duì)于西電東送工程提供了良好的技術(shù)數(shù)據(jù)支持。本文簡(jiǎn)單的分析了幾個(gè)特高壓輸電實(shí)踐方法，對(duì)于實(shí)際工作當(dāng)中的應(yīng)用還需要相關(guān)人員進(jìn)行不斷的摸索和研發(fā)，結(jié)合實(shí)際情況，不斷的提出更具有穩(wěn)定性和安全性的應(yīng)用方法。

參考文獻(xiàn)

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