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摘要:电力供应是关系到国计民生的重要问题,高压输电是电力传输过程中的重要技术手段。然而,目前我国的电网配置,与日益增长的国民需求渐渐不能匹配。并且我国能源分布不均匀,产电区域、负荷区域分布不均,这些特点也需要进一步建设高压输电系统。高压输电过程中存在着一系列问题。电线周围存在着电磁效应,其强度会随着电压的增加而加大。同时输电过程中电压是否稳定输出,电线的保护等问题均需要相关技术进一步解决。本文就通过对特高压直流输电技术的分析,探讨其技术特点和实际应用,来促进特高压直流输电技术应用水平的提升。
关键词:特高压直流输电;技术特点;应用
由于我国的技术水平相对落后,导致我国电力系统的发展相对滞后,我国能源分布与电力资源使用很不均衡,电力输送的特点为大容量、长距离输电,为了减少电量损耗,我国目前主要研究高压直流输电技术和特高压直流输电技术。随着我国高压直流输电技术日趋成熟,高压直流输电技术在电力系统中得到了广泛的应用,标志着我国高压直流输电时代的来临。
1 高压直流输电技术的特点
1.1 限制短路电流
高压直流输电技术能够有效的限制短路电流,传统的交流电输电方式需要连接两个交流输电系统,在很大程度上增加了短路电流的容量,甚至需要增加限流装置或更换断路器。如果在两个交流系统中采用高压直流输电技术,高压直流输电会将短路电流控制在合理的范围内,也就是额定功率附近,电流输送系统的短路容量也就不会随着系统互联而出现增大的问题,提高输电系统的安全性和稳定性。
电网互联成为我国电力输送系统发展的必然趋势,高压直流输电技术的应用在很大程度上实现了电网互联的稳定性和可靠性,提高了电网输电效率,减少了输电损耗,提高了电力企业的经济效益。
1.2 节省线路走廊
目前我国普遍采用500kv电压进行输送电,在相同电压的情况下,一条交流输电线路走廊需要50m,而一条支流输电线路走廊只需要40m,而支流输电的容量是交流的两倍,也就是说,高压直流输电技术效率更高,高压直流输电更具有经济性。
1.3 输电调节快速、运行稳定
高压直流输电技术能够根据用电需求快速调整有功功率,通过可控硅换流器快速实现输电功率流动方向的改变,在电力输送系统正常运行的情况下,高压直流输电技术能够确保电量的稳定输送,在发生系统故障时,故障系统可以依靠健全系统的支援有效的解决故障,也能够有效的控制次同步振荡和震荡阻尼,提高电力输送系统的稳定性和可靠性。在并列输送交流电和直流电的过程中,如果交流电线路出现短路,为了避免发电机转子加速可以在短时间内增大直流电的输送功率,确保电力输送系统安全稳定的运行。
1.4 电力系统运行稳定
当高压直流输电处于稳定运行状态时,线路没有电容电流,沿线电压分布稳定,不会出现当轻载、无空时长线中部及受端发生电压异常升高的问题,也不需要并联电抗补偿。高压直流输电不存在输电系统稳定问题,可以进行电网非同期互联,而交流电力系统中所有的同步发电机都保持同步运行。在输电电压一定的情况下,交流输送在很大程度上受到网络结构、输送功率、输电距离以及输电参数等因素的限制,所以必须采取有效措施确保输电系统稳定,从而提高了输送电运行的费用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆高压直流输电不受距离和容量的影响,同步运行稳定性也不能限制高压直流输电,而且高压直流输电还能够实现两个不同频率的输电系统的链接,形成非同期联网,可以有效提高系统运行的稳定性和可靠性。
2 特高压直流输电技术的应用分析
2.1 拓扑结构
在近些年来,特高压直流输电的拓扑结构主要有多端直流和公用接地极两种,其中,多端直流是通过连接多个换流站来共同组成直流系统,在电压源换流器发展背景下,出现了混合型多端直流和极联式多端直流,前者是将合理分配同一极换流器组的位置,电源端与用户端都是分散分布。
公用接地极是通过几个工程公用接地极的方式,来降低工程整体造价成本,提升接地极利用水平,提高工程经济效益、社会效益;但也存在接地电流容易过大、检修较为复杂等不足。
2.2 换流技术
在特高压直流输电的换流技术方面,主要有电容换相直流输电技术和柔性直流输电技术两种,其中,电容换相直流输电技术是通过将换相电容器串接到直流换流器与换流变压器中,利用串联电容来对换流器无功消耗进行补偿,减少换流站的向设备,能够有效降低换相失败的可能,提高系统抗干扰能力,确保系统的稳定。
柔性直流输电是以VSC成熟为基础的,是一种通过脉冲宽度调制方法来对VSC进行控制,实现直流输电的技术,其优点是控制方式灵活,可以完成有功无功解耦控制。
2.3 对接地极运行状态的诊断技术
(1)通过馈电电流对接地极运行状态进行诊断.系统监控中心接收到接地极馈电电流后,可以确定接地极电流分布及大小情况.若馈电电流过大会引起接地极本体腐蚀加速,缩短接地极运行寿命.在正常情况下,馈电电流值同它所连接的电极长度大体上成正比,并且基本不变.如果所测得的电流值同它的基准值相差较大,则说明电极可能被严重腐蚀,系统会发出报警信号。
(2)通过接地极极址温度和湿度对接地极周围土壤状态进行诊断.系统监控中心接收到接地极极址的温度和湿度数据后,可以及时掌握接地极周围土壤状态.若接地极的温度过高或湿度过低,会引起土壤电阻率增大,直接影响地中电流分布、地表电位、跨步电压和引起接地极发热,加速接地极本体腐蚀,所以在任何情况下接地极的温度不应过高,若超过了设定阈值系统会发出报警信号。
(3)通过接地极观测井水位对接地极观测井内情况进行诊断.系统监控中心接收到观测井内的水位数据后,可以及时掌握井内水位下降情况.若井内水位过低,会引起接地极故障,若超过了设定阈值系统会发出报警信号。
(4)通过微气象和视频信息对接地极运行环境进行诊断.系统监控中心接收到微气象和视频信息后,可以实时掌握换流站接地极附近环境与生态影响.换流站接地极的安全和维护与气象条件密切相关,充分利用微气象数据结合视频可视化监控分析,掌握复杂条件下接地极的运行工况,特别是大雨、大雪和大风等气象条件下接地极的运行工况,积累大量的线路运行第1手资料,可为换流站接地极的规划设计提供依据。
2.4 晶闸管技术
在特高压直流输电中,晶闸管是必不可少的部件,从电触发晶闸管开始,逐渐发展出了光触发晶闸管、碳化硅晶闸管,功率不断提升,对特高压直流输电的实现起着重要保障作用。在近些年来,碳化硅晶闸管应用越来越加广泛,具有较高耐压水平和击穿电场强度,可以显著降低运行损耗,是未来发展的重要趋势。
结束语
综上所述,随着我国电力需求的不断增加和电力行业的迅猛发展,对特高压直流输电的要求势必也会不断提高,了解特高压直流输电技术的特点,掌握其相关技术应用情况,对特高压直流输电建设有着重大意义。
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论文作者:王世魏
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/13
标签:技术论文; 高压论文; 系统论文; 电流论文; 特高压论文; 晶闸管论文; 电压论文; 《电力设备》2016年第14期论文;