摘要 综述了高压直流输电与特高压交流输电的应用现状，对二者的优缺点进行了比较研究，并预测了这两种输电技术在我国的发展前景。
关键词 高压直流 特高压 输电
0 引言
我国电网的特点是能源资源与经济发展地理分布极不均衡，必须发展长距离、大容量电能传输技术，采用新的或更高一级电压等级，实现西南水电东送和华北火电南送。目前国内外的研究集中在高压直流 (HVDC)和特高压交流(UHV)输电技术。本文试就这两种技术的应用现状 、优缺点进行比较，并预计这两种技术在我国的发展前景。
1 国内外高压直流与特高压交流输电的应用概况
随着电力电子和计算机技术的迅速发展，直流输电技术日趋完善，在输送能力和送电距离上已可和特高压交流竞争。多端直流输电技术也取得了一些运行经验：意大利到撒丁岛和柯西岛的三端直流输电工程于 80年代投运；美国波士顿经加拿大魁北克到詹姆斯湾拉迪 生的五段直流输电工程，全长 1500 km，1992年全线建成投入五端。到1996年底全世界已投 运的直流输电工程有 56个，输电容量达54.166 GW ［1］ 。
我国的葛洲坝—上海 500 kV双极联络直流输电工程1989年投运，额定容量为1 200 MW，输电 距离为 1 080 km。天生桥—广州500 kV直流输电线路全长980 km，额定输送功率1 800 MW 。此外，三峡—华东两回直流输电方案已审定。
目前国外单个直流输电项目的输电容量正在逐步增加，表 1为其中典型代表。
特高压交流输电技术的研究始于 60年代后半期，前苏联从80年代开始建设西伯利亚—哈 萨克斯坦—乌拉尔 1 150 kV输电工程，输送容量为5 000 MW，全长2 500 km，从1985年起已 有 900 km线路按1 150 kV设计电压运行。1988年日本开始建设福岛和柏崎—东京1 000 kV 400余km线路。意大利也保持了几十km的无载线路作特高压输电研究。美国AEP则在765 kV的基础上研究1 500 kV特高压输电技术。
但是， 80年代中期以后世界经济发展减缓，美国和其他一些国家都推迟或暂时放弃特高 压交流输电技术，只有前苏联的 1 150 kV工程投运，日本的特高压输电线路降压至500 kV运 行。
2 高压直流输电与特高压交流输电的优缺点比较
从经济方面考虑，直流输电有如下优点：
(1) 线路造价低。对于架空输电线，交流用三根导线，而直流一般用两根采用大地 或海水作回路时只要一根，能节省大量的线路建设费用。对于电缆，由于绝缘介质的直流强度远高于交流强度，如通常的油浸纸电缆，直流的允许工作电压约为交流的 3倍 ，直流电缆的投资少得多。
(2) 年电能损失小。直流架空输电线只用两根，导线电阻损耗比交流输电小；没有感抗和容 抗的无功损耗；没有集肤效应，导线的截面利用充分。另外，直流架空线路的“空间电荷效应”使其电晕损耗和无线电干扰都比交流线路小。
所以，直流架空输电线路在线路建设初投资和年运行费用上均较交流经济。
直流输电在技术方面有如下优点：
(1) 不存在系统稳定问题，可实现电网的非同期互联，而交流电力系统中所有的同步 发电机都保持同步运行。两端交流输电系统的等值电路见图 1。输送功率为： P=(E 1 E 2 /X Σ )sinδ， 式中： E 1 、E 2 分别为受送端交流系统的等值电势；X Σ 为线路、发电机、变压 器的等值电抗；δ为两电势的相角差 。
由此可见，在一定输电电压下，交流输电容许输送功率和距离受到网络结构和参数的限制，还须采取提高稳定性的措施，增加了费用。而用直流输电系统连接两个交流系统，由于直流线路没有电抗 ，不存在上述稳定问题。因此，直流输电的输送容量和距离不受同步运行稳定性的限制，还可连接两个不同频率的系统，实现非同期联网，提高系统的稳定性。
(2) 限制短路电流。如用交流输电线连接两个交流系统，短路容量增大，甚至需要更换断路 器或增设限流装置。然而用直流输电线路连接两个交流系统，直流系统的“定电流控制”将快速把短路电流限制在额定功率附近，短路容量不因互联而增大。
(3) 调节快速，运行可靠。直流输电通过可控硅换流器能快速调整有功功率，实现“潮流翻 转” (功率流动方向的改变)，在正常时能保证稳定输出，在事故情况下，可实现健全系统对 故障系统的紧急支援，也能实现振荡阻尼和次同步振荡的抑制。在交直流线路并列运行时，如果交流线路发生短路 ，可短暂增大直流输送功率以减少发电机转子加速，提高系统的可靠性。
(4) 没有电容充电电流。直流线路稳态时无电容电流，沿线电压分布平稳，无空、轻载时交 流长线受端及中部发生电压异常升高的现象，也不需要并联电抗补偿。
(5) 节省线路走廊。按同电压500 kV考虑，一条直流输电线路的走廊～40 m，一条交流线路 走廊 ～ 50 m，而前者输送容量约为后者2倍，即直流传输效率约为交流2倍。
然而，下列因素限制了直流输电的应用范围：
(1) 换流装置较昂贵。这是限制直流输电应用的最主要原因。在输送相同容量时，直 流线路单位长度的造价比交流低；而直流输电两端换流设备造价比交流变电站贵很多。这就引起了所谓的“等价距离”问题。
(2) 消耗无功功率多。一般每端换流站消耗无功功率约为输送功率的40%～60%，需要无功补偿。
(3) 产生谐波影响。换流器在交流和直流侧都产生谐波电压和谐波电流，使电容器和发电 机过热、换流器的控制不稳定，对通信系统产生干扰。
(4) 缺乏直流开关。直流无波形过零点，灭弧比较困难。目前把换流器的控制脉冲信号闭锁 ，能起到部分开关功能的作用，但在多端供电式，就不能单独切断事故线路，而要切断整个线路。
(5) 不能用变压器来改变电压等级。
直流输电主要用于长距离大容量输电、交流系统之间异步互联和海底电缆送电等。与直流输电比较，现有的交流 500 kV输电(经济输送容量为1 000 kW、输送距离 为 300 ～ 500 km) 已不能满足需要，只有提高电压等级，采用特高压输电方式，才能获得较高的经济效益。
特高压交流输电的主要优点为：
(1) 提高传输容量和传输距离。随着电网区域的扩大，电能的传输容量和传输距离也不断增 大。所需电网电压等级越高，紧凑型输电的效果越好。
(2) 提高电能传输的经济性。输电电压越高输送单位容量的价格越低。
(3) 节省线路走廊。一般来说，一回1 150 kV输电线路可代替6回500 kV线路。采用特高压 输电提高了走廊利用率。
您当前位置：
上一篇：
相关文章
