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特高壓直流輸電技術(shù)知識講解

添加時(shí)間：2018-11-21 17:26:26   瀏覽：

直流輸電線路有哪些基本類型?

　　就其基本結(jié)構(gòu)而言

，直流輸電線路可分為架空線路
、電纜線路以及架空——電纜混合線路三種類型
。直流架空線路因其結(jié)構(gòu)簡單、線路造價(jià)低
、走廊利用率高
、運(yùn)行損耗小、維護(hù)便利以及滿足大容量
、長距離輸電 要求的特點(diǎn)
，在電網(wǎng)建設(shè)中得到越來越多運(yùn)用。因此直流輸電線路通常采用直流架空線路
，只有在架空線線路受到限制的場合才考慮采用電纜線路
。

 

特高壓直流輸電可靠性指標(biāo)如何?

　　在我國計(jì)劃建設(shè)的西南水電外送特高壓直流輸電工程電壓為±800千伏，其主接線方式和我國已有的直流工程不同
，每極采用兩個(gè)12 脈動換流器串聯(lián)
。如果出現(xiàn)一個(gè)12脈動換流器故障，健全的換流器仍然可以和同一個(gè)極對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
，由于直流工程數(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/(每換流器·年)
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？傮w來說，特高壓直流工程將會比常規(guī)直流更加可靠
。
 
直流輸電系統(tǒng)的可靠性有哪些具體的指標(biāo)?
　　直流輸電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)總計(jì)超過10 項(xiàng)
，這里只介紹停運(yùn)次數(shù)
、降額等效停運(yùn)小時(shí)、能量可用率
、能量利用率四項(xiàng)主要可靠性指標(biāo)
。停運(yùn)次數(shù)：包括由于系統(tǒng)或設(shè)備故障引起的強(qiáng)迫停運(yùn)次數(shù)。對于常用的雙極直流輸電系統(tǒng)
，可分為單極停運(yùn)
，以及由于同一原因引起的兩個(gè)極同時(shí)停運(yùn)的雙極停運(yùn)。對于每個(gè)極有多個(gè)獨(dú)立換流器的直流輸電系統(tǒng)
，停運(yùn)次數(shù)還可以統(tǒng)計(jì)到換流器停運(yùn)
。不同的停運(yùn)代表對系統(tǒng)不同水平的擾動。
　　降額等效停運(yùn)小時(shí)：直流輸電系統(tǒng)由于全部或者部分停運(yùn)或某些功能受損
，使得輸送能力低于額定功率稱為降額運(yùn)行
。
　　降額等效停運(yùn)小時(shí)是：將降額運(yùn)行持續(xù)時(shí)間乘以一個(gè)系數(shù)，該系數(shù)為降額運(yùn)行輸送損失的容量與系統(tǒng)最大連續(xù)可輸送電容量之比
。
　　能量可用率:衡量由于換流站設(shè)備和輸電線路(含電纜)強(qiáng)迫和計(jì)劃停運(yùn)造成能量傳輸量限制的程度
，數(shù)學(xué)上定義為統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)直流輸電系統(tǒng) 各種狀態(tài)下可傳輸容量乘以對應(yīng)持續(xù)時(shí)間的總和與最大允許連續(xù)傳輸容量乘以統(tǒng)計(jì)時(shí)間的百分比。
　　能量利用率：指統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)直流輸電系統(tǒng)所輸送的能量與額定輸送容量乘以統(tǒng)計(jì)時(shí)間之比
。
 
 
如何提高特高壓直流的可靠性?
　　所有提高常規(guī)直流輸電可靠性的措施對于提高特高壓直流輸電的可靠性依然有效
，并且要進(jìn)一步予以加強(qiáng)。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
。
 
　　針對常規(guī)直流工程中存在的問題，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。
 
 
為什么要對直流輸電系統(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
，對新建工程提出合理的指標(biāo)要求
。國際大電網(wǎng)會議專門成立一個(gè)直流輸電系統(tǒng)可靠性工作組，每兩年對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)和評價(jià)
。
 
如何確定特高壓直流輸電線路的走廊寬度和線路鄰近民房時(shí)的房屋拆遷范圍?
　　特高壓直流輸電線路的走廊寬度主要依據(jù)兩個(gè)因素確定：
1
、導(dǎo)線最大風(fēng)偏時(shí)保證電氣間隙的要求直流高壓發(fā)生器；
2
、滿足電磁環(huán)境指標(biāo)(包括電場強(qiáng)度
、離子流密度、無線電干擾和可聽噪聲)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
，對于特高壓直流工程
，線路鄰近民房時(shí)，通過采取拆遷措施
，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)算電場強(qiáng)度、離子流密度
、無線電干擾和可聽噪聲的指標(biāo)
，只有這些指標(biāo)滿足國家相關(guān)規(guī)定時(shí)，工程才具備核準(zhǔn)條件。
 
如何進(jìn)行特高壓直流輸電線路導(dǎo)線型式的選擇?
　　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，通過對不同結(jié)構(gòu)方式
、不同海拔高度下導(dǎo)線表面場強(qiáng)和起暈電壓的計(jì)算研究
，以及對電場強(qiáng)度、離子流密度
、可聽噪聲和無線電干擾進(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。對于±800 千伏特高壓直流工程
，為了滿足環(huán)境影響限值要求
，尤其是可聽噪聲的要求，應(yīng)采用 6×720 平方毫 米及以上的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)
。
 
 
 
直流輸電線路的絕緣配合設(shè)計(jì)要解決哪些問題?
　　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)線對桿塔、導(dǎo)線對避雷線
、導(dǎo)線對地
、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
。
 
什么是直流的"靜電吸塵效應(yīng)" ?
　　在直流電壓下
，空氣中的帶電微粒會受到恒定方向電場力的作用被吸附到絕緣子表面，這就是直流的“靜電吸塵效應(yīng)”
。由于它的作用
，在相同環(huán)境條件下，直流絕緣子表面積污量可比交流電壓下的大一倍以上
。隨著污穢量的不斷增加
，絕緣水平隨之下降，在一定天氣條件下就容易發(fā)生 絕緣子的污穢閃絡(luò)。因此
，由于直流輸電線路的這種技術(shù)特性
，與交流輸 電線路相比，其外絕緣特性更趨復(fù)雜
。
 
 
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
，由此將會產(chǎn)生電暈損失、電場效應(yīng)
、無線電干擾和可聽噪聲等
，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)可能會比超高壓工程的更大。通過對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)行損耗和對環(huán)境的影響。
 
        2
、絕緣配合
。直流輸電工程的絕緣配合對工程的投資和運(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，因此有必要對特高壓直流輸電的絕緣配合問題進(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 千伏直流線路的有一定差別，由此帶來的環(huán)境影響必然受到社會各界的關(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
。

 


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