盧少鵬 孫錚

摘 要：直流特高壓輸電項目作為國內(nèi)重點建設的輸電工程，被國內(nèi)外業(yè)界所重點關注。本文首先研究了直流特高壓輸電項目發(fā)展的必然性，進而發(fā)現(xiàn)特高壓直流輸電項目的難點，并針對直流特高壓輸電項目的關鍵技術(shù)進行分析，重點分析了過壓抑制、無功功率平衡、絕緣配合和外絕緣部分設計，明確了直流特高壓輸電項目的優(yōu)勢。

關鍵詞：直流特高壓；輸電項目；過壓抑制

1 前言

電力輸電體系將直流在±800kV以上的電壓級別輸電項目定義為直流特高壓輸電項目。中國國土面積大，負荷中心主要集中在華東與華南區(qū)域，但能源則主要聚集在西部區(qū)域。直流特高壓輸電項目的技術(shù)特點是輸送容量大、輸電距離長，能夠很好的解決國內(nèi)能源中心和負荷中心分布不平衡的問題。研究直流特高壓技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)大區(qū)域，高容量的能源轉(zhuǎn)移。

2 直流特高壓輸電項目發(fā)展的必然性

2.1 電力能源需求量增大

綜合國內(nèi)電力體系和社會，經(jīng)濟發(fā)展狀態(tài)。電力能源損耗也逐年增加，并且將在很長的時間內(nèi)保持穩(wěn)定上漲的態(tài)勢。截至2016年底，國內(nèi)發(fā)電機組的整體容量是13.8億kW，水電機組為3.2億kW，占據(jù)整體裝機容量的20%左右。此外，根據(jù)2016年電力統(tǒng)計年鑒可知，2016年全國用電負荷為56132億kW。

2.2 電力負荷以及資源分布狀態(tài)不均衡

伴隨國內(nèi)經(jīng)濟的迅速增長以及工業(yè)生產(chǎn)水平的逐步推進，負荷需求不斷增加，但資源與負荷的區(qū)域分布差異，對電能的開發(fā)以及輸送提出很大挑戰(zhàn)。對于國內(nèi)資源分布狀態(tài)而言，需要電力系統(tǒng)實現(xiàn)資源整合，高效化輸送。

2.3 特高壓直流輸電項目的綜合聯(lián)網(wǎng)效益

特高壓輸電項目具備較好的經(jīng)濟效益，并且能夠減少電力輸送的運行開銷，在相同標準下，直流特高壓輸電的輸送能力遠遠超過其他輸電方式。此外，直流特高壓輸電能夠有效降低線路走廊寬度。

2.4 本章總結(jié)

本章首先研究了直流特高壓輸電項目發(fā)展的必然性，包括電力能源需要量增大、電力負荷以及資源分布不均衡、特高壓直流輸電項目的綜合聯(lián)網(wǎng)效益，闡述了直流特高壓輸電項目具有綠色環(huán)保的特點。

3 特高壓直流輸電項目的難點

3.1 對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的擾動

特高壓直流輸電項目不可避免地對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性存在影響，由于直流輸電項目屬于外部電網(wǎng)送點，因而容易造成對受端電網(wǎng)產(chǎn)生擾動。

3.2 電力系統(tǒng)的可靠性問題

此外，直流特高壓輸電系統(tǒng)對電網(wǎng)可靠性的影響也很突出，該現(xiàn)象主要基于直流特高壓線路長、設備復雜、障礙率較高，當直流特高壓系統(tǒng)發(fā)生問題時，容易引發(fā)連鎖事故并且給電力系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來影響。

3.3 送受端交流系統(tǒng)網(wǎng)架對直流特高壓技術(shù)的限制

如果直流特高壓項目的送端、受端電網(wǎng)薄弱，將對直流特高壓項目的穩(wěn)定運行造成影響。此外，直流特高壓輸電項目也對環(huán)境產(chǎn)生不可避免的干擾。

3.4 本章總結(jié)

本章研究了特高壓直流輸電項目的難點，包括對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的擾動、電力系統(tǒng)的可靠度狀況頻發(fā)以及送受端交流系統(tǒng)網(wǎng)架對直流特高壓技術(shù)的局限性限制。

4 直流特高壓輸電項目的關鍵技術(shù)分析

4.1 直流特高壓輸電項目的過電壓關鍵技術(shù)

若在操作開關動作或者內(nèi)部發(fā)生短路的狀況時，電氣設備往往面臨短時過電壓。此外，若在遇到雷擊時，往往也容易發(fā)生過電壓，對電力裝備的運行非常不利。因而，需要對各類過電壓工況進行研究并選取相關的保護方式。

4.2 無功功率平衡關鍵技術(shù)

直流特高壓輸電的輸送容量較大，其電力電子設備對無功的消耗也很大，因此無功功率平衡研究也是直流特高壓技術(shù)的一個重要部分。選取現(xiàn)有的限定線路容升方式，即在線路中設置給定的電抗能夠改變線路的容升作用，但也會在一定程度上降低特高壓輸電線路的輸送限制。

4.3 絕緣配合和外絕緣部分設計

針對輸電線路的導體模塊以及非導體模塊完成有效絕緣設計能夠保障電能的安全輸送。直流特高壓輸電線路的電壓水平較高，絕緣裝置的費用在整個輸電項目投資中占據(jù)了很大的比重。合理地選取電力裝備的絕緣水平非常重要，需要對換流站和輸電線路上產(chǎn)生的過電壓研究進行相關的絕緣設計。

4.4 本章總結(jié)

本章主要分析了直流特高壓輸電項目的關鍵技術(shù)，研究了直流特高壓輸電項目的過電壓保護、無功功率平衡以及絕緣配合和外絕緣部分設計。

5 直流特高壓輸電項目的優(yōu)勢

5.1 電能輸電距離遠，輸送容量大

直流特高壓輸電項目電壓等級較高，具備輸送功率大并且輸送距離長的優(yōu)點，對日漸增加的電能需求具備重要的實際意義，并且能夠達到緊湊輸電的效果。

5.2 直流特高壓輸電項目經(jīng)濟效益高

相比其他輸電模式，選取直流特高壓模式完成電能輸送，其單位容量輸送的成本較低，經(jīng)濟效益好，對電力公司和用戶來說是多方有益的。

5.3 輸電線路占據(jù)面積小，走廊寬度較窄

選取特高壓直流輸電項目進行輸電，雖絕緣距離增加，但輸送功率隨之提升，且輸電線路僅需正、負極兩回輸電線路，單位輸送容量所需求的線路走廊寬度降低，能夠大量節(jié)約輸電線路占據(jù)的用地面積。

5.4 輸電進程中的功率損耗小

直流特高壓輸電項目的電壓等級高，對降低電力系統(tǒng)電流以及功率損耗非常有益。國內(nèi)電能損耗量很高，減少電能輸送的進程中帶來的功率損耗混產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益，能夠給能源利用率的提升以及構(gòu)建環(huán)保級城市帶來巨大的有益影響。

5.5 本章總結(jié)

本章首先分析了直流特高壓輸電項目的優(yōu)勢，該項目具有電能輸電距離遠、輸送容量大、直流特高壓輸電項目經(jīng)濟效益高、輸電線路走廊寬度較窄的特點，此外，輸電進程中的功率損耗小。

6 本文總結(jié)

伴隨國家經(jīng)濟的繁榮發(fā)展，直流特高壓輸電項目也在不斷建設和完善中。本文首先研究了直流特高壓輸電項目發(fā)展的必然性，包括電力能源需要量增大、電力負荷以及資源分布不均衡、特高壓直流輸電項目的綜合聯(lián)網(wǎng)效益，闡述了直流特高壓輸電項目具有綠色環(huán)保的特點。研究了特高壓直流輸電項目的難點，包括對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的擾動、電力系統(tǒng)的可靠度狀況頻發(fā)以及送受端交流系統(tǒng)網(wǎng)架對直流特高壓技術(shù)的局限性限制。

參考文獻

[1]丁偉，胡兆光.特高壓輸電經(jīng)濟性比較研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006，6（19）：1-9.

[2]汪秀麗.特高壓輸電技術(shù)的發(fā)展[J].水利電力科技，2006，8（2）：1-3.

（作者單位：1.安徽送變電工程公司；2.國網(wǎng)國際發(fā)展有限公司）