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特高压直流输电工程可行性研究主要技术原则-论文

工 业技 术 



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特 高 压 直 流 输 电工 程 可 行 性 研 究 主要 技 术 原 则 
胡广 庆 
( 内蒙古 京海 煤矸 石 发 电有 限责 任公 司 0 1 6 0 0 0 )   [ 摘 要] 特高压 直流 输 电工 程输送 容量 巨大 、 输 电距 离遥远 、 电压 等 级进入 特高压范 畴 , 对 电网规划建 设和安 全稳 定运行影 响深 远, 对 工程 建 设条件要 求更高 。   [ 关键词 ] 特 高压 , 直 流输 电, 可 行性 研 究 , 技术 原则  中 图分类 号 : 0 5 2 1   文 献标识 码 : A   文 章编号 : 1 0 0 9 — 9 1 4 X( 2 0 1 3 ) 3 3 — 0 0 2 9 一 O 1  

0 . 引言  我国地域 辽 阔, 发 电能源和用 电负荷 的分布 又极 不均 衡  华 东、 华南沿海地   区经 济发 达 , 电力 市场 空间大 , 能源 却最为 匮乏 ; 西 部地 区经济 发展相 对落 后 ,  

2 . 4 输 电方案 比较 
受端输 电方案 比较 的重点是 落点的选 择 , 落 点的不 同会对受端 电网的格局 

产生 不 同的影 响 , 从 而造成 不 同方案 间技术 上和 经济上 一系列 的差 别 。 落点 的  选择 要与 电网 的整体规 划 紧密结 合 。 若 接入 的是水 电, 要注 意 比较 不 同落点 的  输 电方 案 , 考 虑水 电季 节 l 生 特 点和参 与调 峰 的受人功率 大幅度变 化时相应 网架 
的适 应性 问题 

用 电水 平和需 求低 , 而能 源资源 丰富 。 随着 经济的 发展 , 土地资源 越发 匮乏和 宝 
贵, 电网 发展与 建设受 到走廊 资 源 、 站址资 源的 制约越 发明 显。 ±8 0 0 k V ̄ 高压 

直流 输 电方案 不仅 降低 了工 程实施 的难度 , 而且 更重要 的是符合 国家 可持续 发 
展战 略要求 。 因此特 高压直 流输 电技术是 我国 电力跨 区域大规模 输送 的必 然选 
择。  

3 . 换 流站 站址 选择 及接 地极 极址选 择  在 特高压直 流输 电工程 设计 中 , 合理 选择换流站 站址和接地 极极址 是优化 
工程设计 、 降低工程 投资 、 确保工程 安全 稳定运行 的基础 , 也是可 行 陛研究 设计 

1 . 输 电方 案 的拟 定 

输 电方案是 所有工程 包括特 高压直 流工程可 行性研 究的核心 内容 。 目前 我 
国规划 建设 的特 高压直 流输 电工程 , 每 回输送 功率为 5 0 0 0 - 6 4 0 0 MW , 比国 内 已 

阶段 主要 的工作 内容之一 。 特高 压换 流站站址 与接地极极 址选择 应主要把 握 以 
下基 本 内容 。  
3   1换 流 站站址 选择 

建的 5  ( V 直 流工程 每 回输送 功率 高6 7 %~1   1 3 %。 大容量 的功率 输送 必然 会对 
电网 的规划 建设 和安 全稳 定运行 带来 更大 的影 响  因此 , 拟定 特高压 直流 输 电 

( 1 ) 9 k Z  ̄ L : l 运输 : 特 高压换 流站 大件设备 数量 很多 , 运输设 备尺 寸大 、 重量 大 ,   运 输方 案与设 备 选型 、 换流 站布 置及设 备制 造难度 等各种 因素 密切相 关 , 运输  方案 需综合 优化 。 对 内陆未 沿大 江大河 的地 区 , 大件运 输往 往是判 断换 流站站  址是否 合理或成 立 的关 键。 特 高压换 流站 的大 件设备 主要是换流 变压器和 平波  电抗器 。 一般 来讲 , 影 响站 址选 择 的因素 主要 是换流 变压 器 。   ( 2 ) x  ̄ T g源条 件 的要 求 : 空气 绝缘水 冷却阀 是近代 直流输 电工程 的主流 。 阀  冷却 水 的 冷 却 ( 即 外冷 系统 ) 一 般 采 用 水喷 淋 ( 湿冷) , 对 输送 容 量 为 5 0 0 0 —   6 4 0 0 MW 的特高压 换流站 , 全站 耗水 量约为6 0 - 7 (  ̄ " n 3 / h 。 为便 于业主统 筹管理 ,   合理 调配 , 使各 站所 需 的水 量及 水质均 能得 到可靠 保证 , 且 减少各 站 的运 行维  护工作 量及相 关的运行 人员 , 可行 眭研究阶段 有必要对 多站共用 水源 或联 合供 
水 的方式 进行 研究 。   ( 3 ) 大气环 境影 响 : 目前特 高压 换流 站直流 场外 绝缘设计 针对 户内 、 户外直 

方案 时需 要对相 关 因素 作更 全面 的考 虑 。   ( 1 ) 特高压 直流 输电建设 的必要性 和送 电方 向一般应 在 电网的 中、 长期规划 

或者是特高压输电系统专题规划中论证明确, 并以此指导特高压直流可行性研 
究阶段 输 电方 案的拟 定 , 可行性研 究阶段 宜侧重 于特高压 输 电方 案技术可 行性  和安全 性 的研究 。 拟 定特 高压 输 电方案要 符合规 划 的总体 要求 , 有 利于 电网 的 

安全稳 定 和经 济运 行 。   ( 2 ) 特高压 直流 输 电在 世界 输 电史 上前所 未有 , 没 有可供借 鉴 的经验 , 缺 乏  相应 的技 术标 准 , 因此在 世界 上首 批特高 压直 流输 电工程 的输 电方 案研究 中 ,   应对特 高压 换 流 , 逆 变 系统设 备制 造 、 试验技 术 的可行性 和 技术路 线进行 充分   调研、 论证 , 并开展 设计 、 安装和 验 收技术 标准 的研究 , 排 除或暴 露特 高压直 流  输 电技术 应用 可 能存在 的 颠覆 性 因素 。   ( 3 ) 特高压 直流 均为跨省 或跨大 区输 电, 送受端 输 电方 案需要分别 拟定和研   究。 送端换 流站 的选 择要 尽量靠 近 电源 , 便于 电源 的汇集 , 避免 外送潮 流迂 回和  穿越 送端 主网 。 受 端换 流站 的落点 应考 虑对受 端 网架格局 的 影响 ; 注意 多个 直  流落 点 间保 持 适 当的 电气 距离 ; 若 接受 的是 水 电, 还要 注意 研究 受端 网架结 构 
对水 电季 节性 特 点的适 应 性 问题 。  

流场 选型有 多个 方案 可供选 择 , 而污 秽水 平是影 响方 案确定 的关键 因素之 一  当污 秽水平 较高需 要选 择 户内直流 场时 , 每个换 流站直 流场造 价将增加 3 0 o 0 万 
元左 右 。 因此特 高压 换流 站 的站址 选择 需要 加倍 重视 大气 环境对 换 流站 的影 
响。  

( 4 ) 可听噪 声影响 : 从我 国 已投运 的 ±5 0 0 k Vg流换 流站的 电磁环境 测试来  看, 存在 的一个突 出 问题 是换流站 的可听 噪声太大 。 因此 , 在 换流站选 址阶段选 
择适 当站址 , 避开村 、 镇居 民聚居区等 噪声敏感 源 , 是 解决换 流站对周 围环境 影  响 的最 根本 、 有 效的 方法 。  
4 线路 路径 的选择 

2 . 系统 方案 比较  
2 . 1送 端换 流站 站址组 合方 案 比较  当外送 电源 是一 组 巨型水 电站 , 装 机容 量大 , 需要 采用 多 回特高压 直流 送  电, 送 端规 划建 设 的不 只是一 个换 流站 而是一 个 换流站 群∞ 金 沙江 一期 的溪 

洛 渡和 向家 坝 电站的 特高压 直 流输 电工程 , 送端有 3 个 换流 站) 。 因此就 需要 按  整 体最 优的原 则 , 对送 端换 流站 群站址 的确 定和 接入 系统方 案进行 总体 论证 ,   而 不仅 仅是 孤立 地研 究 单个换 流站 , 从 而 为输 电方 案的 拟定奠 定基 础 
2 . 2特 高 压直流 输 电容量论 证 

4 . 1走廊 宽度 

特高压 直流 线路走 廊宽度 由合 成场强 控制 , 根 据 目前达 成 的共识 , 湿导 线  情 况下地面 未 畸变 合成场 强按 1 5 k V/m考虑 , 据此计 算 出特 高压直 流线路 ( 6 ×   6 3 0 /4 5 导线) 走廊宽 度 , 按水 平V串排列方 式为 7 6 m, 水 平I 串排列方 式为 8 4 m,   而 土5 0 0 k V 直流 线路 的走廊宽度 在5 o r r 1 左右 。 由于 走廊宽度 的增加 , 在路径 选择  时, 应 注意 线路 中心 线与 其他 相关设 施 之间需 保持 足够 的 间距 。  
4 . 2 对地距 离及 交叉跨 越 间距 

根据有 关研 究 , 采 用 ±8 0 0 k V特高压直 流 输 电, 当输送 容量 达到 或超 过5 0 0   万k W时 , 输 电经 济性较 优 。 特高 压直 流输送 容量 主要 由设备 技术 的可 行性 、 电  网安全 稳定 性及 经济性 3 个 方面 的 因素决 定。 我 国特 高压 直流 最快 也要 在2 0 1 0   年 左右 投运 , 届 时各 大 区电网都 达到相 当的规模 , 一 般都 可满足 单 回特高压 直 
流 输送 较大 功率 的安 全稳 定要求 。 但 对不 同的 电网 , 针对 不 同的特 高压直 流工 

确定导 线对地最小 距离 的决定 因素是合成场 强和离子 流密度 。 根据 目前 确  定 的合 成场 强和 离子 流密度 控制 值 , 非居 民区 导线最 小对 地距离 I 串排列 时 为 

程, 需要 进行 详细 的稳 定计 算分 析 , 以确 定 输送容 量对 电网的 影响 。   2 . 3 直流 导线截 面 的选择  特高压 直流输 电工程 由于 电压等级高 , 线路在 同等条 件下 的 电晕效 应包括  电晕 损 失、 无 线电干 扰和 可听噪声 等 , 明显 比超 高压直 流输 电工程更大 。 特 别是  线路 经过高 海拔 地 区时 , 这一 问题更 加突 出 。 因此特 高压 直流 输 电线路导 线截  面 的选 择 除要从 经济性 要 求出 发 , 比较经 济 电流密度 、 电能损 耗 以及年运 行费 
外, 更要 特别 考虑 电晕 产生 的可 听 噪声等 环境 影响 因素对 截 面选 择 的制约 。  

1 8 m, V串排列时为1 8 . 5 m; 居 民区导线对地最小距离I 串时为2 1 m, V串时为2 1 .  
5 m, 人 烟稀少 的非农 业耕作 地 区导 线对地 最小距 离I 串时为 1 6 m, V串时为1 7 m。  
4 . 3 自然 条件恶 劣地段 

鉴于直 流特高压 线路 的重要性 , 在路 径选择时 , 应尽量避 开重冰 区、 重 污秽  区、 交通 困难地 区 、 采空 区及不 良地质 现象 发育地 区 。 当无 法避 开时 , 应尽量 缩  短 自然 条件 恶 劣地段 的 长度 。  

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