特高壓直流輸電的技術(shù)特點(diǎn)和工程應(yīng)用

劉興光

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，我國在生活以及生產(chǎn)方面對(duì)電力的需求量不斷地加大，這也促進(jìn)電力行業(yè)的發(fā)展以及壯大。但是這也為現(xiàn)階段的輸電工程提出更高的要求，需要電力輸送工程具有更高的輸電能力以及效率，保障經(jīng)濟(jì)、安全、合理以及可靠的進(jìn)行電力運(yùn)輸，其中特高壓電網(wǎng)的建設(shè)主要是為大核電站、可再生能源基地以及大煤電等進(jìn)行電力輸送，從而滿足這些基地的用電需求，本文在此基礎(chǔ)上主要闡述我國特高壓直流輸電的技術(shù)特點(diǎn)，以及其在工程應(yīng)用方面的情況，希望能夠促進(jìn)我國特高壓直流輸電的發(fā)展以及應(yīng)用。

1 現(xiàn)階段特高壓直流輸電的技術(shù)特點(diǎn)

在現(xiàn)階段的發(fā)展中，特高壓直流輸電技術(shù)具有較多的優(yōu)點(diǎn)，其包含高壓直流輸電技術(shù)的全部特點(diǎn)，還能夠在極大程度上將直流輸電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有效的發(fā)揮出來。其中特高壓直流輸電的技術(shù)特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：

（1）在進(jìn)行同樣功率電力輸送的過程中，線路的造價(jià)成本更低。就現(xiàn)階段的發(fā)展?fàn)顩r來看，對(duì)于架空線路的建設(shè)來說，交流輸電一般需要使用三根導(dǎo)線，但是直流輸電只需要兩根雙極導(dǎo)線或者是一根單極導(dǎo)線就可以。除此以外，在進(jìn)行相同功率電力運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候，直流輸電使用的線材只有交流輸電的三分之二到二分之一。而且在鐵塔建設(shè)高度、線路走廊以及占地面積等方面都比交流輸電要好很多。在運(yùn)行費(fèi)用以及投資費(fèi)用方面，直流電纜也比交流電纜要低，所以在現(xiàn)階段大城市供電的時(shí)候，越來越多的企業(yè)都采用地下直流電纜進(jìn)行運(yùn)輸。

（2）在線路方面的損耗量比較小，直流輸電所使用的大都是架空的線路，所以只需要1到2根導(dǎo)線就可以完成，這也就使得其導(dǎo)線的有功損耗比較低。與此同時(shí)，直流線路還沒有容抗以及感抗等，所以對(duì)于這方面的無功損耗也是不存在的。而且直流架空路線存在著一定的“空間電荷”，這也就使得在無線電干擾以及電暈損耗等方面，直流架空比交流架空線路要好很多，除此以外，直流輸電有效的避免了集膚效應(yīng)的產(chǎn)生，從而保障在實(shí)際的運(yùn)行過程中能夠有效的利用導(dǎo)線截面。

（3）系統(tǒng)較為穩(wěn)定不會(huì)出現(xiàn)相關(guān)問題，這里所說的系統(tǒng)穩(wěn)定主要指的是在系統(tǒng)受到干擾之后，系統(tǒng)涉及到的所有互聯(lián)同步發(fā)電機(jī)，能夠具有保持同步作業(yè)的能力，對(duì)于交流輸電系統(tǒng)來說，所有連接在電力系統(tǒng)中的同步發(fā)電機(jī)一定要保障同步運(yùn)行，這就給系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了巨大的難度。但是如果使用直流線路對(duì)兩個(gè)不同的交流系統(tǒng)進(jìn)行連接的話，就能夠有效的避免同步運(yùn)行不穩(wěn)定這一問題，這主要是因?yàn)橹绷鬏旊姏]有電抗，所以不會(huì)受到輸電距離的影響。與此同時(shí)，因?yàn)橹绷鬏旊娕c系統(tǒng)的相位以及頻率等都沒有任何的關(guān)系，所以直流線路的使用能夠有效的避免出現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定這一問題。

（4）能夠?qū)ο到y(tǒng)的短路電流進(jìn)行良好的限制，當(dāng)企業(yè)選擇使用直流輸電線路對(duì)兩個(gè)不同的交流系統(tǒng)進(jìn)行連接的時(shí)候，直流系統(tǒng)通過使用自身的定電流控制這一功能，從而有效的將短路電流限制在額定功率周邊，這樣就能夠在極大程度上保障短路容量不會(huì)因?yàn)榻涣飨到y(tǒng)的并聯(lián)出現(xiàn)增加的問題，從而有效的互聯(lián)兩個(gè)交流系統(tǒng)。

（5）能夠有效的將交流系統(tǒng)進(jìn)行異步連接，不論是供電頻率相同還是不相同的兩個(gè)交流系統(tǒng)，特高壓直流輸電都能夠?qū)ζ溥M(jìn)行異步的連接，這樣能夠在得到聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，避免安全事故的發(fā)生，從而保障輸電的穩(wěn)定性以及安全性。

但是與交流輸電比較的話，直流輸電也具有一定的缺點(diǎn)，比如說：在進(jìn)行換流站設(shè)備建造的時(shí)候，設(shè)備的費(fèi)用比較昂貴、對(duì)于電力過載能力以及諧波影響等解決能力較為有限、對(duì)于分支線路的引出較為困難、在換流裝置進(jìn)行工作的時(shí)候需要消耗較多的無功電率。

2 特高壓直流輸電工程的應(yīng)用狀況

特高壓直流輸電的建設(shè)以及使用，能夠在極大程度上促進(jìn)我國西電東送戰(zhàn)略的實(shí)施以及完成，與此同時(shí)，還能夠促進(jìn)我國大型火電基地電力外送以及水電廠群的發(fā)展，特高壓直流輸電在進(jìn)行電力輸送的時(shí)候能夠達(dá)到1000公里以上。伴隨著三峽工程的電力外送不斷發(fā)展，我國電網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)發(fā)展達(dá)到一個(gè)高潮。在特高壓直流輸電工程的不斷發(fā)展中，我國將逐漸推動(dòng)自身科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，從而保障自身在發(fā)展中能夠有效的掌握特高壓直流輸電的核心技術(shù)，從而促進(jìn)自身的特高壓直流輸電技術(shù)逐漸向國際化標(biāo)準(zhǔn)靠近。

特高壓直流輸送的容量一般由三方面的因素決定，分別是電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性、設(shè)備技術(shù)的可行性。但是在實(shí)際的發(fā)展中，對(duì)于不同的電網(wǎng)發(fā)展以及運(yùn)行，尤其是對(duì)于不同的特高壓直流輸電工程的建設(shè)來說，相關(guān)企業(yè)一定要根據(jù)實(shí)際的發(fā)展要求，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)以及穩(wěn)定的計(jì)算，并對(duì)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行深入的分析，從而將輸送容量對(duì)電網(wǎng)的影響程度確定出來。與超高壓直流輸電工程建設(shè)相比較的話，我們能夠發(fā)現(xiàn)特高壓直流輸電工程在同等條件下的無線電干擾、可聽噪聲、電暈損失以及電暈效應(yīng)等都比超高壓直流輸電的工程量要大許多。尤其是當(dāng)線路需要經(jīng)過一些海拔較高的地區(qū)的時(shí)候，這些問題就會(huì)顯得更加突出。所以，相關(guān)企業(yè)在進(jìn)行特高壓直流輸電線路導(dǎo)線截面選擇的過程中，一定要充分的考慮到設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性，除了應(yīng)該對(duì)設(shè)備電能消耗、電流密度以及年運(yùn)行費(fèi)用等進(jìn)行考慮以外，還應(yīng)該重點(diǎn)考慮到電暈可能產(chǎn)生的可聽噪聲等環(huán)境方面的因素對(duì)導(dǎo)線界面選擇的影響。特高壓直流在實(shí)際的發(fā)展過程中，因?yàn)槠漭斔偷墓β时容^大，對(duì)電網(wǎng)全局的影響也比較大，因此，在對(duì)特高壓直流輸電方案進(jìn)行比較的過程中，工作人員應(yīng)該更加側(cè)重于不同方案之間對(duì)輸電能力以及輸電穩(wěn)定性的考慮，但是不同的特高壓直流輸電工程應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的建設(shè)要求，從而進(jìn)行不同側(cè)重點(diǎn)的考慮。

特高壓直流輸電工程在實(shí)際的建設(shè)過程中，需要依靠較高的絕緣水平、通流能力較強(qiáng)的換流變壓器，除此以外，還需要直流電壓和電流測(cè)量裝置、直流場(chǎng)設(shè)備以及室內(nèi)室外用的絕緣子等設(shè)備的支撐，從這里我們也能夠看出特高壓直流輸電工程在建設(shè)過程中的復(fù)雜性以及高嚴(yán)謹(jǐn)性。對(duì)于特高壓直流輸電技術(shù)的使用以及發(fā)展，能夠有效的促進(jìn)我國電力以及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，與此同時(shí)，還能夠促進(jìn)相關(guān)企業(yè)不斷地進(jìn)行自主研發(fā)，從而促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及創(chuàng)新。

雖然我國由于一些原因使得特高壓直流輸電工程的發(fā)展起步比較晚，但是其發(fā)展的速度非?？臁Ｔ诂F(xiàn)階段的發(fā)展中，我國已經(jīng)形成了不同千伏的直流輸電電壓等級(jí)序列，比如說：±500、±660以及±800千伏，在整個(gè)國際上我國累計(jì)輸送的電容量以及線路長(zhǎng)度已經(jīng)位居第一。在日后的發(fā)展中，由于我國能源基地的建設(shè)以及相關(guān)技術(shù)水平的創(chuàng)新和發(fā)展，我國一定會(huì)不斷提升直流輸電的額定輸送容量，并在此基礎(chǔ)上對(duì)直流電壓等級(jí)序列進(jìn)行簡(jiǎn)化等，從而實(shí)現(xiàn)等級(jí)序列的標(biāo)準(zhǔn)化，為形成規(guī)模效應(yīng)奠定基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

通過上述內(nèi)容我們能夠知道：在現(xiàn)階段的發(fā)展中特高壓直流輸電比交流輸電具有更多的優(yōu)勢(shì)，為我國一些大型電力基地的建設(shè)奠定一定的基礎(chǔ)，保障我國電力運(yùn)輸更加的穩(wěn)定以及安全，而特高壓直流輸電技術(shù)也在我國得到了廣泛的應(yīng)用以及發(fā)展，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供穩(wěn)定的電力支持。

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