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(西南電力設(shè)計院，四川 成都 610021)

0 引 言

滇西北五地州水電資源豐富，可開發(fā)電源裝機容量約60 000 MW，將成為云南省重要的水電基地，滇西北電網(wǎng)將成為南方電網(wǎng)“十二五”及中長期西電東送的主要送端電網(wǎng)。根據(jù)當前云南水電開發(fā)情況，“十二五”及“十三五”期間，金沙江中、下游以及瀾滄江流域梯級電站將陸續(xù)建成投產(chǎn)。根據(jù)當前電力平衡計算，在滿足當?shù)赜秒娦枨蟮幕A(chǔ)上，滇西北地區(qū)“十二五”期間將有超過10 000 MW電力需要送出，現(xiàn)有的輸電通道無法滿足外送條件。在建的±500 kV永富直流輸電線路正是肩負著分極送電云南、廣西電網(wǎng)的重要任務(wù)，采用了雙極兩端中性點接地的設(shè)計方案，對類似工程的設(shè)計起到了借鑒作用，為加強中國±500 kV直流網(wǎng)架建設(shè)提供了技術(shù)創(chuàng)新[1-3]。

1 永富直流運行方式特點

永富直流額定電壓為±500 kV、額定輸送功率為3 000 MW，存在3種運行方式，交流側(cè)接線示意圖分別如圖1～圖3所示。

圖1 永富直流3 000 MW全送廣西時受端換流站接線方式

圖2 永富直流3 000 MW全送云南時受端換流站接線方式

圖3 永富直流送云南、廣西各1 500 MW時受端換流站接線方式

永富直流全送廣西、全送云南運行方式的不平衡電流規(guī)模、持續(xù)時間均與常規(guī)的±500 kV、3 000 MW直流相同。永富直流兩極分送兩異步交流電網(wǎng)方式，由于兩側(cè)電網(wǎng)負荷需求不一致，有可能導(dǎo)致兩極輸送功率不一致而不平衡電流規(guī)模較大，對接地極系統(tǒng)或金屬中線系統(tǒng)提出了更高要求。這里主要對永富直流兩極分送方式的不平衡電流規(guī)模及持續(xù)時間進行估算，為永富直流的接地極系統(tǒng)和金屬中線的設(shè)計提供參考意見[4-5]。

2 最大規(guī)模不平衡電流

永富直流兩極分送兩個異步電網(wǎng)方式，直流最小功率按雙極10%(300 MW)、單極20%(300 MW)考慮最極端情況下，永富直流兩極分送時的最大規(guī)模不平衡電流需滿足1.1倍的長期過負荷能力、2 h的1.3倍過負荷能力、3 s的1.4倍暫態(tài)最大過負荷能力[6]。

3 兩極分送時永富直流持續(xù)不平衡電流規(guī)模及時間

永富直流兩極分送云南、廣西時，除由控制誤差以及由故障引起的不平衡電流外，能持續(xù)導(dǎo)致兩極不平衡電流較大的方式主要由直流受端云南、廣西兩側(cè)負荷需求規(guī)模以及需求特性差異引起，根據(jù)兩極分送時的云南、廣西兩側(cè)的負荷需求及特性，最大、最小持續(xù)不平衡電流、年運行按時數(shù)、等效損耗小時數(shù)如表1所示。

表1 永富直流分極運行時的不平衡電流及持續(xù)時間

注：上述計算不包括由控制誤差引起的不平衡電流以及由故障引起的不平衡電流。

表2 金屬中線方案投資估算 單位：萬元

表3 武屯極址及接地極線路投資估算比較表

表4 郎沖極址及接地極線路投資估算比較表

表5 總投資比較表

根據(jù)不平衡電流及持續(xù)時間的對比分析，綜合考慮永富直流分極運行方式持續(xù)時間和輸送功率的不確定性，從兼顧運行靈活性和節(jié)約工程建設(shè)投資考慮，在直流工程40年使用壽命可按情景2運行10年、情景1運行30年進行工程設(shè)計。

4 同塔架設(shè)金屬中線投資估算

永富直流輸電線路工程額定電流為3 000 A，最大過負荷電流為3 300 A(即1.1倍額定電流)。金屬中線導(dǎo)線截面按允許載流量選擇，導(dǎo)線允許載流量按最大過負荷電流(3 300 A)考慮。初步選擇JNRLH60/G3A-300/40、JNRLH60/LB1A-800/70、JNRLH60/LB1A-630/55等3種導(dǎo)線進行分析比較，綜合考慮系統(tǒng)遠期規(guī)劃及長期運行安全，推薦采用與極導(dǎo)線弧垂匹配性較好且載流量儲備較充足的JNRLH60/LB1A-800/70耐熱導(dǎo)線方案。采用JNRLH60/LB1A-800/70、JNRLH60/LB1A-630/55兩種導(dǎo)線的金屬中線方案投資估算比較見表2所示。

5 極址及接地極線路投資估算

5.1 武屯送端接地極及接地極線路投資估算

武屯接地極按長環(huán)異形考慮，長邊約1 200 m，短邊240 m，環(huán)長約2 800 m，埋深約5 m。武屯極址接地極線路長度65 km, 全線10 mm冰區(qū)。武屯極址及接地極線路投資估算比較表詳見表3所示。

表6 各方案特點及問題匯總表

5.2 郎沖受端極址及接地極線路投資估算

郎沖極址的極環(huán)采用水平緊湊型，三同心圓環(huán)布置(半徑165/115/80 m)。外環(huán)分為四段，中環(huán)和內(nèi)環(huán)分為兩段，并由導(dǎo)流電纜從極環(huán)中心引接至饋電棒處，加裝均流電阻。郎沖極址接地極線路長度51.5 km, 全線5 mm冰區(qū)。郎沖極址及接地極線路投資估算比較表詳見表4所示。

6 總 結(jié)

接地極方案與金屬中線方案總投資比較見表5所示。

在表5總投資比較表中，金屬中線方案相對接地極方案而言，在不平衡安時數(shù)小于9 168 kA·h/a情況下，具有總投資低的特點，但國內(nèi)尚無同塔架設(shè)金屬中線的先例，國外運行經(jīng)驗也較少，需進一步開展金屬中線防雷保護、絕緣配合、電磁環(huán)境、交叉跨越及對地距離等研究工作。通過對永富直流輸電工程采用雙極兩端中性點接地方案或采用雙極金屬回線方案進行的經(jīng)濟技術(shù)比較，總結(jié)歸納出的比較結(jié)論及方案特點，也為以后擬建相似工程的投資決策提供參考。各方案特點及問題匯總詳見表6所示。

[1] 黃成果.云南電網(wǎng)十年展望[J].硅谷, 2012(3)：33-34.

[2] “十二五”云南多直流送端電網(wǎng)研究[J].云南電力技術(shù), 2013，41(8)：97.

[3] 李品清，鄭外生，吳安平，等. 云南“十二五”500 kV規(guī)劃電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和特征分析[J].南方電網(wǎng)技術(shù),20104(1)：35-38.

[4] 魯志偉.直流放射形水平接地體接地電阻的簡化計算[J].華東電力,1990，18(10)：24-26.

[5] 黃海鵬.500 kV直流系統(tǒng)單極運行地電流對中性點接地變壓器的影響及處理措施[J]. 廣東輸電與變電技術(shù),2004(1)：25-27，28.

[6] 王子強，巫玲玲，李豹，等. 接地極線路不平衡保護分析及改進措施[J].電工技術(shù),2013(11)：34-37.