版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
直流輸電技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用
中國電力科學(xué)研究院2007年10月直流輸電技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用中國電力科學(xué)研究院1一、直流輸電技術(shù)的發(fā)展歷程100多年前已采用原始的直流輸電方式(1)由于未能解決電壓變換等關(guān)鍵技術(shù),被交流輸電取代(2)當(dāng)時(shí)已提出交流發(fā)電---轉(zhuǎn)換為直流輸電---逆變?yōu)榻涣鞯母拍?。但大容量可控電力閥尚未問世,無法實(shí)現(xiàn)。一、直流輸電技術(shù)的發(fā)展歷程100多年前已采用原始的直流輸電方22、采用汞弧閥的直流輸電技術(shù)(1)20世紀(jì)50年代汞弧閥問世,為直流輸電技術(shù)的商業(yè)性運(yùn)營提供了技術(shù)條件。(2)1954年建成世界上第一個(gè)直流輸電工程:瑞典哥特蘭島海底電纜直流輸電工程。2、采用汞弧閥的直流輸電技術(shù)(1)20世紀(jì)50年代汞弧閥問33、采用固態(tài)晶閘管(可控硅)的直流輸電技術(shù)(1)20世紀(jì)70年代,汞弧閥被固態(tài)晶閘管代替。(2)直流輸電工程的經(jīng)濟(jì)性和可靠性得到很大提高。(3)直流輸電工程呈逐年增長趨勢,到1990年:已有43個(gè)HVDC工程投入營業(yè)運(yùn)行,總?cè)萘?1200MW。計(jì)及正在建設(shè)和計(jì)劃中的HVDC工程,共62個(gè)。3、采用固態(tài)晶閘管(可控硅)的直流輸電技術(shù)(1)20世紀(jì)7044、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展
進(jìn)入20世紀(jì)90年代,直流輸電技術(shù)進(jìn)一步得到提升,直流輸電技術(shù)又有新的進(jìn)展,其主要目的如下:改善直流輸電運(yùn)行特性大幅度簡化設(shè)備減少換流站占地降低造價(jià)4、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展進(jìn)入20世紀(jì)90年代,54、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展(1)基于常規(guī)晶閘管換流器技術(shù)的改進(jìn)(CCC)
簡稱CCC(電容器換相換流器),即在換流變壓器與換流器間串入電容器和MOV的并聯(lián)支路,將交流電壓與電容電壓疊加,共同作用于換流閥。4、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展(1)基于常規(guī)晶閘管換流器技術(shù)的改進(jìn)64、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展
CCC(電容器換相換流器)主要優(yōu)點(diǎn)是:引入電容器換相電壓,大大減少換相失敗的可能性,增加逆變器運(yùn)行的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。不需要采用大量無功補(bǔ)償裝置,減少并聯(lián)電容器組數(shù)。甩負(fù)荷過電壓和閥側(cè)短路電流降低。低次諧波諧振的可能性降低。換流站占地減少。4、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展CCC(電容器換相換流器)主要74、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展
CCC(電容器換相換流器)主要缺點(diǎn)如下:在換相故障時(shí),如果電容器持續(xù)充電到過電壓水平,換流器會(huì)失去自恢復(fù)能力。除了需要加MOV對電容器進(jìn)行保護(hù)外,還要求換流閥工作穩(wěn)定和能夠承受大的電壓躍變,并應(yīng)配備高性能的濾波器。會(huì)增大直流側(cè)的諧波。4、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展CCC(電容器換相換流器)主要缺84、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展(2)采用新型電力電子器件(GTO)的自換相換流器
主要優(yōu)點(diǎn)是:在換流母線電壓很低時(shí),仍能繼續(xù)工作,大大降低換相失敗的可能性。換流站占地僅為傳統(tǒng)換流站的一半,因?yàn)闊o功補(bǔ)償設(shè)備可以減少很多??紤]交直流系統(tǒng)故障時(shí)換流器元件的電流和電壓設(shè)計(jì)系數(shù)大大降低目前正處于研發(fā)階段。在日本中央電力研究所建有該換流器的模型。4、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展(2)采用新型電力電子器件(GT94、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展(3)采用新型全控型電力電子器件IGBT的全可控型換流器
其特點(diǎn)是開關(guān)頻率高、損耗小。主要優(yōu)點(diǎn)如下:可以對有功和無功功率進(jìn)行精確控制。無需外部交流網(wǎng)提供換相電壓,不會(huì)發(fā)生換相失敗??梢院芎玫亟鉀Q換流器諧波問題。大大減少無功補(bǔ)償設(shè)備容量和換流站占地面積。
在瑞典和美國等國家已有工程實(shí)例,但目前階段主要為小容量短距離輕型直流輸電和背靠背聯(lián)網(wǎng)工程,有待于進(jìn)一步發(fā)展和成熟。4、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展(3)采用新型全控型電力電子器件IG105、采用直流輸電新技術(shù)的工程目前處于發(fā)展階段,主要為小容量短距離輕型直流輸電和背靠背聯(lián)網(wǎng)工程,工程實(shí)例如下:1997年3月,瑞典Hellsjon,世界第一條采用新型換流閥的試驗(yàn)線路:±10kV,3MW,10km。1998年5月,瑞典Gotland,世界第一條商業(yè)營運(yùn)的輕型直流輸電線路,50MW,70km。1999年,澳大利亞Directlink工程,當(dāng)時(shí)世界上最大的輕型直流輸電工程,180MW,65km。2000年6月,美國和墨西哥邊界EaglePass,世界上第一個(gè)采用新型直流輸電技術(shù)的背靠背換流站,36MW,±15.9kV。5、采用直流輸電新技術(shù)的工程目前處于發(fā)展階段,115、采用直流輸電新技術(shù)的工程2000年8月,丹麥Tj?reborg示范工程,7.2MW,±9kV,4.3km長,將位于Tj?reborg的風(fēng)力發(fā)電站與交流主網(wǎng)相聯(lián)。2002年4月,澳大利亞Murraylink工程,200MW,±150kV,180km,建設(shè)目的是使南部電網(wǎng)與Victoria州電網(wǎng)互聯(lián)。該工程將是世界上最長的地下電纜輸電項(xiàng)目。2002年5月,美國Cross-Sound聯(lián)絡(luò)工程,330MW,±150kV,40km長,建設(shè)目的是通過海底電纜使位于NewMavend的Connecticut電網(wǎng)與紐約長島電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。5、采用直流輸電新技術(shù)的工程2000年8月,丹麥Tj126、直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)的新進(jìn)展目前已廣泛采用的控制保護(hù)系統(tǒng)為:硬件采用模塊集成和軟件采用功能塊編程的多處理器系統(tǒng)與一次系統(tǒng)的信息交換采用光纖換流站內(nèi)設(shè)備信息交換采用網(wǎng)絡(luò)站間通訊采用光纖信息已實(shí)現(xiàn)GPS定時(shí)2)控制保護(hù)系統(tǒng)正向全面微機(jī)化、智能化和小型化發(fā)展,并更加安全可靠6、直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)的新進(jìn)展目前已廣泛采用的控制保護(hù)系統(tǒng)13二、國際上直流輸電達(dá)到的水平1.國外目前的水平(1)最高直流電壓:±600kV,巴西伊泰普HVDC工程±750kV,前蘇聯(lián)?;退箞D茲—?dú)W洲中部(已停建)(2)最大輸送容量
巴西伊泰普630萬千瓦(2條±600kV線路)(3)最長直流架空線路2400km前蘇聯(lián)?;退箞D茲—?dú)W洲中部(已停建)(4)最長海底電纜242km,挪威—丹麥(5)多端直流輸電系統(tǒng)加拿大-美國五端直流輸電系統(tǒng),按三端直流運(yùn)行。
意大利-撒丁島三端直流輸電系統(tǒng)。二、國際上直流輸電達(dá)到的水平1.國外目前的水平14二、目前國際上直流輸電達(dá)到的水平2.我國目前的水平±500kV,3000MW,3000A,目前世界上單個(gè)雙極電流最大、換流能力最強(qiáng)的直流輸電工程(例如三峽等直流輸電工程)?!?00kV,6400MW,4000A,世界上首個(gè)6400MW特高壓直流輸電工程(例如在建的金沙江一期直流輸電工程)。
二、目前國際上直流輸電達(dá)到的水平2.我國目前的水平15二、目前國際上直流輸電達(dá)到的水平3.我國直流電壓等級研究情況±500kV,3000MW±660kV,4000MW±800kV,6400MW±1000kV,9000MW
二、目前國際上直流輸電達(dá)到的水平3.我國直流電壓等級研究情況16三、特高壓交直流輸電技術(shù)的特點(diǎn)和功能定位
80年代初期以來,我國電力工作者在三峽電站及其輸電系統(tǒng)規(guī)劃、西電東送和全國聯(lián)網(wǎng)研究中,對交、直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍進(jìn)行過大量全面深入的研究工作?;镜墓沧R可歸納為:交、直流輸電方式各有所長,本身沒有排他性,而是互相補(bǔ)充的;在電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)中要注意發(fā)揮各自的優(yōu)勢,使兩種輸電方式各盡所能,相得益彰。三、特高壓交直流輸電技術(shù)的特點(diǎn)和功能定位80171、交流輸電的特點(diǎn)和適用范圍
在電力系統(tǒng)中,交流是主要的輸電方式,其特點(diǎn)是:兼有輸電和網(wǎng)絡(luò)功能,適用于構(gòu)建電網(wǎng)的主網(wǎng)架和各級輸電網(wǎng)絡(luò),充分發(fā)揮同步電網(wǎng)的功能;在輸電線路的中間可以落點(diǎn),滿足向中間地區(qū)供電的需要,電力的傳輸、交換、疏散十分靈活;對電源和負(fù)荷變化的適應(yīng)性較強(qiáng)。
1、交流輸電的特點(diǎn)和適用范圍在電力系統(tǒng)中,交流是主181、交流輸電的特點(diǎn)和適用范圍
因此,交流輸電技術(shù)主要用于構(gòu)建各級輸電網(wǎng)絡(luò)和電網(wǎng)互聯(lián)的聯(lián)絡(luò)通道,形成以特高壓為骨干網(wǎng)架、各級電壓網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng);同時(shí),交流輸電也是電源送出的主要輸電方式之一。1、交流輸電的特點(diǎn)和適用范圍因此,交流輸192.直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍
直流輸電具有輸送容量大、距離遠(yuǎn)、節(jié)省輸電走廊和實(shí)現(xiàn)非同步聯(lián)網(wǎng)等特點(diǎn),隨著遠(yuǎn)方水、火電基地的開發(fā)外送和全國電網(wǎng)互聯(lián)的進(jìn)展,直流輸電已成為主要的輸電方式之一。2.直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍直流輸電具有輸送容202.直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍
目前,我國采用的直流輸電技術(shù)主要是端對端直流輸電和背靠背直流聯(lián)網(wǎng)技術(shù),其中:端對端直流輸電技術(shù)作為“直達(dá)快車”,適用于超過交、直流經(jīng)濟(jì)等價(jià)距離(目前對于500千伏交流輸電和±500kV直流輸電約為700~1000公里;對于1000千伏交流輸電和±800kV直流輸電約為1100~1400公里)的遠(yuǎn)距離、大容量輸電;背靠背直流技術(shù)適用于不同頻率以及不易協(xié)調(diào)的系統(tǒng)間的聯(lián)網(wǎng)。2.直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍目前,我國采用的直流輸212.直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍
對于多端直流輸電技術(shù),我國也開展過試驗(yàn)研究工作。由于直流斷路器沒有電流過零點(diǎn)可以利用,滅弧問題難以解決,給制造帶來困難,缺乏滿意的產(chǎn)品提供給工程使用,加上其控制系統(tǒng)復(fù)雜,使多端直流工程發(fā)展緩慢。世界上只有意大利-撒丁島(三端)和魁北克-新英格蘭(五端,目前按三端運(yùn)行)等少數(shù)幾個(gè)工程,還需要在運(yùn)行實(shí)踐中進(jìn)行考驗(yàn)和改進(jìn)。2.直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍對于多端直流輸電技術(shù),我222.直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍
新的基于全可控元件的直流輸電技術(shù),可以部分克服目前常規(guī)直流輸電的一些問題,但還處于發(fā)展的初期,短期內(nèi)難以滿足遠(yuǎn)距離、大容量輸電的需要。
2.直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍新的基于全可控元件的直流輸233.特高壓交直流輸電的功能定位
特高壓交流與特高壓直流在電網(wǎng)中的應(yīng)用是相輔相成和互為補(bǔ)充的。特高壓交流可以形成堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu),因此,特高壓交流輸電的發(fā)展除了可應(yīng)用于大電源基地的外送外,主要將定位于高一級電壓電網(wǎng)的建設(shè);特高壓直流輸電將定位于我國西部大電源基地的遠(yuǎn)距離、大容量外送,并將依托于堅(jiān)強(qiáng)的交流輸電網(wǎng)發(fā)揮作用。3.特高壓交直流輸電的功能定位特高壓交流與特高壓直流在電244.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持特高壓直流輸送容量大,其安全運(yùn)行性能與送、受端交流電網(wǎng)電氣強(qiáng)弱有密切關(guān)系,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)送、受端交流系統(tǒng)給直流輸電系統(tǒng)的整流器和逆變器提供換相電壓,創(chuàng)造實(shí)現(xiàn)換流的條件。(2)送、受端交流系統(tǒng)是直流輸電必不可少的組成部分,送端系統(tǒng)作為直流輸電的電源,提供傳輸功率;而受端系統(tǒng)相當(dāng)于負(fù)荷,接受和消納直流輸送功率。4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持特高壓直流輸送254.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持(3)送端交流系統(tǒng)具有足夠的強(qiáng)度,一方面可以為直流系統(tǒng)整流站提供足夠的無功和電壓支撐;另一方面承受由直流輸電系統(tǒng)故障而帶來的有功和無功功率沖擊的能力強(qiáng),可以減少由于直流輸電系統(tǒng)故障而需要切除的送端發(fā)電機(jī)組臺數(shù)。4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持(3)送端交流系統(tǒng)264.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持
(4)受端交流系統(tǒng)的強(qiáng)度,對于直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用,特別是當(dāng)多回直流輸電線路集中落點(diǎn)于受端系統(tǒng)時(shí)更是如此。如果受端交流系統(tǒng)具有足夠的強(qiáng)度,雖然在交流系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)存在多個(gè)逆變站發(fā)生換相失敗的可能性,但故障清除后交流系統(tǒng)電壓能迅速恢復(fù),直流系統(tǒng)也能迅速恢復(fù)正常。因此逆變站發(fā)生換相失敗后,不需要馬上實(shí)行閉鎖保護(hù),通過采取適當(dāng)?shù)拇胧€可以加速這一恢復(fù)過程,防止發(fā)生繼發(fā)性換相失敗。4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持(4)受端交274.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持同時(shí),如果直流輸電系統(tǒng)故障導(dǎo)致直流單極或雙極閉鎖以后,堅(jiān)強(qiáng)的受端交流系統(tǒng)能夠承受由此而引起的功率突變的沖擊,系統(tǒng)運(yùn)行電壓和頻率能夠保持在正常范圍內(nèi),可以防止切負(fù)荷的發(fā)生,或盡量減少負(fù)荷損失。4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持同時(shí),如果直流輸電284.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持對于弱交流系統(tǒng),在發(fā)生嚴(yán)重故障后,交流系統(tǒng)電壓不能正?;謴?fù),多個(gè)逆變站會(huì)發(fā)生連續(xù)換相失敗,將進(jìn)一步惡化交流系統(tǒng)的運(yùn)行,會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定破壞。4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持對于弱交流系統(tǒng),在294.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持
作為一種初步評估的手段,通常采用有效短路比(ESCR)來評估交流系統(tǒng)的強(qiáng)弱程度:
(1)傳統(tǒng)交流系統(tǒng)的強(qiáng)弱程度分類如下:強(qiáng),如果ESCR大于5;中,如果ESCR在3至5之間;弱,如果ESCR小于3。
4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持作為304.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持(2)隨著交、直流輸電系統(tǒng)控制的改進(jìn),在具備條件時(shí)也可以考慮采用如下的分類:強(qiáng),如果ESCR大于3;弱,如果ESCR在2至3之間;極弱,如果ESCR小于2。
4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持(2)隨著交、直流314.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持受端交流系統(tǒng)保持所要求的電壓和頻率的能力還與其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)。受端交流系統(tǒng)必須有一個(gè)相對于直流系統(tǒng)規(guī)模的最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,來為交、直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供必要條件??梢圆捎糜行е绷鲬T性常數(shù)來表示相對轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,其定義如下:
4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持受端交流系統(tǒng)保持所324.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持為了交、直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,要求有效直流慣性常數(shù)至少為2-3秒。因此,對于很少或沒有發(fā)電機(jī)的受端交流系統(tǒng),必須采用同步調(diào)相機(jī)以增大系統(tǒng)的慣量。
4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持為了交、直流輸334.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持綜上所述,送、受兩端交流系統(tǒng)的強(qiáng)弱,包括系統(tǒng)規(guī)模、結(jié)構(gòu)和無功電壓支持能力等性能直接關(guān)系到特高壓直流輸電系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行。特高壓直流輸電系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行需要考慮兩端交流系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求,進(jìn)行專題研究,包括:換流站落點(diǎn)的選擇、交流側(cè)濾波和無功補(bǔ)償配置方案、換流站的絕緣配合和主要設(shè)備的絕緣水平、直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)的功能配置和動(dòng)態(tài)相應(yīng)特性等等。
4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持綜上所述,送、受344.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持在特高壓交直流輸電系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行研究中,除進(jìn)行初步評估外,還必須按照“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則”的要求,進(jìn)行詳細(xì)的系統(tǒng)仿真計(jì)算分析和模擬試驗(yàn)研究。研究內(nèi)容包括:特高壓交直流輸電系統(tǒng)故障的相互影響,系統(tǒng)的功角穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性,以及相應(yīng)的安全穩(wěn)定控制措施等等,以確保特高壓直流輸電系統(tǒng)得到堅(jiān)強(qiáng)交流電網(wǎng)的支持,實(shí)現(xiàn)特高壓交直流電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持在特高壓交直流輸354.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持在特高壓交直流輸電系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行研究中,除進(jìn)行初步評估外,還必須按照“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則”的要求,進(jìn)行詳細(xì)的系統(tǒng)仿真計(jì)算分析和模擬試驗(yàn)研究。研究內(nèi)容包括:特高壓交直流輸電系統(tǒng)故障的相互影響,系統(tǒng)的功角穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性,以及相應(yīng)的安全穩(wěn)定控制措施等等,以確保特高壓直流輸電系統(tǒng)得到堅(jiān)強(qiáng)交流電網(wǎng)的支持,實(shí)現(xiàn)特高壓交直流電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持在特高壓交直流輸36四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性
在西電東送戰(zhàn)略工程研究中,對特高壓交直流并列混合輸電方案進(jìn)行了研究,其主要技術(shù)特點(diǎn)如下:1.交/直流輸電線路在送端并聯(lián)向受端輸電,實(shí)現(xiàn)同步聯(lián)網(wǎng)。2.既可發(fā)揮交流聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢,又可利用直流輸電傳輸功率可快速調(diào)節(jié)的特點(diǎn)來改善系統(tǒng)的穩(wěn)定,有利于綜合發(fā)揮交流和直流輸電的優(yōu)勢。3.美國西部太平洋交直流并列輸電工程,我國南方電網(wǎng)天廣和貴廣交直流并列輸電工程等等,都已有多年的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性37四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性
4.在交直流并列混合輸電系統(tǒng)中,交流和直流系統(tǒng)的輸送能力要有一個(gè)恰當(dāng)比例,應(yīng)掌握以下的原則:(1)交流線路故障時(shí),能借助于直流系統(tǒng)的功率調(diào)制和緊急功率支援等快速調(diào)節(jié)功能,保證系統(tǒng)穩(wěn)定;(2)直流輸電系統(tǒng)故障時(shí),其甩至與之并聯(lián)的交流線路上的功率應(yīng)該不超過系統(tǒng)穩(wěn)定所能承受的程度。
四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性4.在交直38四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性
根據(jù)上述原則,顯然如采用強(qiáng)直流、弱交流的輸電方式,交流系統(tǒng)將無法承受由直流故障而轉(zhuǎn)移過來的功率,系統(tǒng)容易發(fā)生穩(wěn)定破壞事故。因此在交直流并列混合輸電方案中,應(yīng)避免“強(qiáng)直弱交”的方式。
四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性根據(jù)上39四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性
(3)按照“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則”,對交直流并列混合輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行特性的要求如下:a)除電源直接送出的直流線路外,直流單極閉鎖故障引起的潮流轉(zhuǎn)移對交流系統(tǒng)形成沖擊,系統(tǒng)應(yīng)保持穩(wěn)定;對于電源直接送出的直流線路單極閉鎖故障,可考慮采取切機(jī)措施。b)除電源直接送出的交流線路外,交流系統(tǒng)側(cè)輸電線路發(fā)生三永短路故障,系統(tǒng)應(yīng)保持穩(wěn)定;對于電源直接送出的交流線路,發(fā)生三永短路故障,可考慮采取切機(jī)措施。四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性(3)40四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性
c)對于交流系統(tǒng)發(fā)生的N-2型嚴(yán)重故障,要通過采取安全穩(wěn)定控制措施,保持系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行;對于交流系統(tǒng)發(fā)生更為嚴(yán)重的連鎖反應(yīng)型故障,也要通過采取安全穩(wěn)定控制措施,防止全系統(tǒng)的崩潰。d)對于直流雙極閉鎖故障,雙極功率全部轉(zhuǎn)移至交流系統(tǒng),會(huì)引起交流線路功率和電壓的振蕩;為防止系統(tǒng)穩(wěn)定破壞,可考慮采取在送端切除一定容量發(fā)電機(jī)組、解列電網(wǎng)等措施
。e)受端直流逆變站交流側(cè)發(fā)生短路故障,雖然可能會(huì)出現(xiàn)換相失敗,但故障切除后直流輸電系統(tǒng)應(yīng)能夠恢復(fù)正常運(yùn)行。四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性c)對于41四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性
為滿足上述安全穩(wěn)定要求,對于特高壓交直流并列混合輸電方案采用“強(qiáng)直強(qiáng)交”的輸電方式是必要的:在直流輸電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),其輸送的功率可以安全地轉(zhuǎn)移到特高壓交流輸電通道上,減少送端切機(jī)臺數(shù);在交流輸電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),可以利用特高壓直流的功率調(diào)制和緊急功率支援等附加控制功能,快速增加直流輸送功率,減輕對送、受端系統(tǒng)的沖擊;從而系統(tǒng)抗故障擾動(dòng)的能力顯著增強(qiáng),可以充分發(fā)揮特高壓交直流輸電系統(tǒng)的優(yōu)勢。
四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性42五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析
根據(jù)西部水電基地開發(fā)規(guī)劃,四川錦屏一、二級水電總裝機(jī)8000MW,金沙江一期溪洛渡、向家壩規(guī)劃裝機(jī)18600MW,二期烏東德、白鶴灘規(guī)劃裝機(jī)13400MW。這些大型水電站的電力將主要通過±660kV、±800kV和±1000kV直流送至華中和華東負(fù)荷中心地區(qū)。為了避免特高壓直流故障引起的電能損失和提高系統(tǒng)的輸電可靠性,這些大型水電站送端將與四川電網(wǎng)通過500kV線路實(shí)現(xiàn)互聯(lián),而四川西部水電又將通過交流1000kV特高壓線路送往華中及華東地區(qū)。按照這一構(gòu)建方案,特高壓交、直流間將形成并列運(yùn)行格局,這將是世界上最大規(guī)模的交直流并列運(yùn)行系統(tǒng)。五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析根據(jù)西部水電基地開發(fā)規(guī)43五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析
由于±800kV直流每回輸送功率為6400MW,其故障將會(huì)造成大規(guī)模的潮流轉(zhuǎn)移,以及特高壓交、直流輸電系統(tǒng)故障的相互影響等問題,都是在規(guī)劃階段必須著重研究的關(guān)鍵技術(shù)問題。通過對金沙江一期和錦屏外送特高壓交直流并列輸電方案的故障仿真試驗(yàn)及計(jì)算分析工作,得到以下的初步結(jié)論:五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析由于±80044五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析
(1)在川渝電網(wǎng)和華中、華東電網(wǎng)采用特高壓交、直流并列運(yùn)行方式下,特高壓交流電網(wǎng)可以承受特高壓直流單極閉鎖引起的功率轉(zhuǎn)移,系統(tǒng)保持穩(wěn)定運(yùn)行,事故后電壓可滿足要求;可以避免頻繁切機(jī),減少窩電和棄水,提高水電運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。(2)當(dāng)特高壓直流發(fā)生小概率的雙極閉鎖故障時(shí),通過切除送端部分水電機(jī)組可以保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,輸電線路和變壓器均不會(huì)過載,對送、受端系統(tǒng)的沖擊較小。五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析(1)45五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析
(3)特高壓直流雙極閉鎖后,由于大量功率轉(zhuǎn)移使得交流系統(tǒng)無功損耗增加,引起受端電網(wǎng)電壓較正常水平偏低,但仍然能夠滿足事故后緊急運(yùn)行的要求。通過建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的特高壓受端電網(wǎng)可以為特高壓直流提供可靠的電壓支撐;此外,還可以通過裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備和建立電壓無功自動(dòng)控制系統(tǒng)等手段,改善故障后系統(tǒng)的電壓水平。(4)受端特高壓交流線路和直流逆變站交流出線發(fā)生三相短路等嚴(yán)重故障時(shí),會(huì)導(dǎo)致多條直流同時(shí)換相失敗,個(gè)別故障會(huì)引起全部直流換相失敗,但故障清除后直流輸電系統(tǒng)能夠恢復(fù)正常運(yùn)行,整個(gè)系統(tǒng)也能保持穩(wěn)定運(yùn)行。五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析(3)特高壓直流雙極46五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析
(5)按照直流輸電系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范,直流輸電系統(tǒng)具有10%的長期過載能力。因此,一回特高壓直流雙極閉鎖后,其他多回直流可以持續(xù)過載運(yùn)行。利用特高壓直流輸電系統(tǒng)的這一能力,可以發(fā)揮多回特高壓直流之間協(xié)調(diào)控制和緊急功率支援的作用,有助于在系統(tǒng)故障時(shí)減少送端切機(jī)數(shù)量,避免向交流通道大規(guī)模地轉(zhuǎn)移功率,從而減輕交流輸電通道的壓力,提高系統(tǒng)的安全穩(wěn)定水平。五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析(5)按照直流輸電系47五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析
仿真試驗(yàn)和計(jì)算分析的結(jié)果表明:西南水電采用特高壓交直流并列運(yùn)行的輸電方案在技術(shù)上是可行的,能夠滿足“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則”的要求。因此,在西部電源基地外送中采用特高壓交流與±800千伏級直流相互配合,形成“強(qiáng)直強(qiáng)交”并列輸電結(jié)構(gòu),可以減少對送端發(fā)電機(jī)組和電網(wǎng)的沖擊,可為西電東送提供多樣化的選擇,將有助于改善我國的電網(wǎng)結(jié)構(gòu),提高輸電系統(tǒng)的安全可靠性。
五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析仿真試驗(yàn)和計(jì)算分析的結(jié)48五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析
為了構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)的特高壓交直流混合輸電系統(tǒng),需要采取以下綜合技術(shù)措施:(1)加強(qiáng)主通道網(wǎng)架結(jié)構(gòu),避免弱交流強(qiáng)直流狀況,同時(shí)加強(qiáng)具有中間支撐作用的電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。(2)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的主力電廠,特別是交流輸電通道附近的電廠,應(yīng)考慮接入交流主網(wǎng)架,以增強(qiáng)交流系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無功支撐能力,從而增加承受直流功率轉(zhuǎn)移的能力。五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析為了構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)49五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析
(3)研究整個(gè)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定特性,找出電網(wǎng)中存在的薄弱環(huán)節(jié)和振蕩失穩(wěn)模式,并考慮通過發(fā)電機(jī)組PSS的優(yōu)化配置和利用直流調(diào)制等功能來抑制系統(tǒng)的低頻振蕩。(4)預(yù)測系統(tǒng)負(fù)荷增長情況,確定正常和檢修方式下合理的安全穩(wěn)定域。對特殊運(yùn)行方式,如交/直流分列、直流孤島及多元件停運(yùn)方式的安全穩(wěn)定域進(jìn)行校核計(jì)算。五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析(3)研究整個(gè)電網(wǎng)的動(dòng)50五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析
(5)對輸電通道中間電網(wǎng)和受端電網(wǎng)的無功/電壓問題進(jìn)行研究,加強(qiáng)無功和電壓支撐能力,提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。(6)根據(jù)特高壓交直流輸電系統(tǒng)的實(shí)際情況,配置合適的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng),為及時(shí)采取安全穩(wěn)定控制措施創(chuàng)造條件,其主要功能包括:直流功率調(diào)制和緊急功率提升或回降;根據(jù)故障形態(tài)切除不同容量送端發(fā)電機(jī)組;根據(jù)故障形態(tài)確定和執(zhí)行不同的解列電網(wǎng)方案等等。
五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析(5)對輸電通道中間電51謝謝!謝謝!52直流輸電技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用
中國電力科學(xué)研究院2007年10月直流輸電技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用中國電力科學(xué)研究院53一、直流輸電技術(shù)的發(fā)展歷程100多年前已采用原始的直流輸電方式(1)由于未能解決電壓變換等關(guān)鍵技術(shù),被交流輸電取代(2)當(dāng)時(shí)已提出交流發(fā)電---轉(zhuǎn)換為直流輸電---逆變?yōu)榻涣鞯母拍?。但大容量可控電力閥尚未問世,無法實(shí)現(xiàn)。一、直流輸電技術(shù)的發(fā)展歷程100多年前已采用原始的直流輸電方542、采用汞弧閥的直流輸電技術(shù)(1)20世紀(jì)50年代汞弧閥問世,為直流輸電技術(shù)的商業(yè)性運(yùn)營提供了技術(shù)條件。(2)1954年建成世界上第一個(gè)直流輸電工程:瑞典哥特蘭島海底電纜直流輸電工程。2、采用汞弧閥的直流輸電技術(shù)(1)20世紀(jì)50年代汞弧閥問553、采用固態(tài)晶閘管(可控硅)的直流輸電技術(shù)(1)20世紀(jì)70年代,汞弧閥被固態(tài)晶閘管代替。(2)直流輸電工程的經(jīng)濟(jì)性和可靠性得到很大提高。(3)直流輸電工程呈逐年增長趨勢,到1990年:已有43個(gè)HVDC工程投入營業(yè)運(yùn)行,總?cè)萘?1200MW。計(jì)及正在建設(shè)和計(jì)劃中的HVDC工程,共62個(gè)。3、采用固態(tài)晶閘管(可控硅)的直流輸電技術(shù)(1)20世紀(jì)70564、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展
進(jìn)入20世紀(jì)90年代,直流輸電技術(shù)進(jìn)一步得到提升,直流輸電技術(shù)又有新的進(jìn)展,其主要目的如下:改善直流輸電運(yùn)行特性大幅度簡化設(shè)備減少換流站占地降低造價(jià)4、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展進(jìn)入20世紀(jì)90年代,574、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展(1)基于常規(guī)晶閘管換流器技術(shù)的改進(jìn)(CCC)
簡稱CCC(電容器換相換流器),即在換流變壓器與換流器間串入電容器和MOV的并聯(lián)支路,將交流電壓與電容電壓疊加,共同作用于換流閥。4、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展(1)基于常規(guī)晶閘管換流器技術(shù)的改進(jìn)584、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展
CCC(電容器換相換流器)主要優(yōu)點(diǎn)是:引入電容器換相電壓,大大減少換相失敗的可能性,增加逆變器運(yùn)行的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。不需要采用大量無功補(bǔ)償裝置,減少并聯(lián)電容器組數(shù)。甩負(fù)荷過電壓和閥側(cè)短路電流降低。低次諧波諧振的可能性降低。換流站占地減少。4、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展CCC(電容器換相換流器)主要594、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展
CCC(電容器換相換流器)主要缺點(diǎn)如下:在換相故障時(shí),如果電容器持續(xù)充電到過電壓水平,換流器會(huì)失去自恢復(fù)能力。除了需要加MOV對電容器進(jìn)行保護(hù)外,還要求換流閥工作穩(wěn)定和能夠承受大的電壓躍變,并應(yīng)配備高性能的濾波器。會(huì)增大直流側(cè)的諧波。4、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展CCC(電容器換相換流器)主要缺604、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展(2)采用新型電力電子器件(GTO)的自換相換流器
主要優(yōu)點(diǎn)是:在換流母線電壓很低時(shí),仍能繼續(xù)工作,大大降低換相失敗的可能性。換流站占地僅為傳統(tǒng)換流站的一半,因?yàn)闊o功補(bǔ)償設(shè)備可以減少很多??紤]交直流系統(tǒng)故障時(shí)換流器元件的電流和電壓設(shè)計(jì)系數(shù)大大降低目前正處于研發(fā)階段。在日本中央電力研究所建有該換流器的模型。4、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展(2)采用新型電力電子器件(GT614、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展(3)采用新型全控型電力電子器件IGBT的全可控型換流器
其特點(diǎn)是開關(guān)頻率高、損耗小。主要優(yōu)點(diǎn)如下:可以對有功和無功功率進(jìn)行精確控制。無需外部交流網(wǎng)提供換相電壓,不會(huì)發(fā)生換相失敗??梢院芎玫亟鉀Q換流器諧波問題。大大減少無功補(bǔ)償設(shè)備容量和換流站占地面積。
在瑞典和美國等國家已有工程實(shí)例,但目前階段主要為小容量短距離輕型直流輸電和背靠背聯(lián)網(wǎng)工程,有待于進(jìn)一步發(fā)展和成熟。4、直流輸電技術(shù)的新進(jìn)展(3)采用新型全控型電力電子器件IG625、采用直流輸電新技術(shù)的工程目前處于發(fā)展階段,主要為小容量短距離輕型直流輸電和背靠背聯(lián)網(wǎng)工程,工程實(shí)例如下:1997年3月,瑞典Hellsjon,世界第一條采用新型換流閥的試驗(yàn)線路:±10kV,3MW,10km。1998年5月,瑞典Gotland,世界第一條商業(yè)營運(yùn)的輕型直流輸電線路,50MW,70km。1999年,澳大利亞Directlink工程,當(dāng)時(shí)世界上最大的輕型直流輸電工程,180MW,65km。2000年6月,美國和墨西哥邊界EaglePass,世界上第一個(gè)采用新型直流輸電技術(shù)的背靠背換流站,36MW,±15.9kV。5、采用直流輸電新技術(shù)的工程目前處于發(fā)展階段,635、采用直流輸電新技術(shù)的工程2000年8月,丹麥Tj?reborg示范工程,7.2MW,±9kV,4.3km長,將位于Tj?reborg的風(fēng)力發(fā)電站與交流主網(wǎng)相聯(lián)。2002年4月,澳大利亞Murraylink工程,200MW,±150kV,180km,建設(shè)目的是使南部電網(wǎng)與Victoria州電網(wǎng)互聯(lián)。該工程將是世界上最長的地下電纜輸電項(xiàng)目。2002年5月,美國Cross-Sound聯(lián)絡(luò)工程,330MW,±150kV,40km長,建設(shè)目的是通過海底電纜使位于NewMavend的Connecticut電網(wǎng)與紐約長島電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。5、采用直流輸電新技術(shù)的工程2000年8月,丹麥Tj646、直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)的新進(jìn)展目前已廣泛采用的控制保護(hù)系統(tǒng)為:硬件采用模塊集成和軟件采用功能塊編程的多處理器系統(tǒng)與一次系統(tǒng)的信息交換采用光纖換流站內(nèi)設(shè)備信息交換采用網(wǎng)絡(luò)站間通訊采用光纖信息已實(shí)現(xiàn)GPS定時(shí)2)控制保護(hù)系統(tǒng)正向全面微機(jī)化、智能化和小型化發(fā)展,并更加安全可靠6、直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)的新進(jìn)展目前已廣泛采用的控制保護(hù)系統(tǒng)65二、國際上直流輸電達(dá)到的水平1.國外目前的水平(1)最高直流電壓:±600kV,巴西伊泰普HVDC工程±750kV,前蘇聯(lián)?;退箞D茲—?dú)W洲中部(已停建)(2)最大輸送容量
巴西伊泰普630萬千瓦(2條±600kV線路)(3)最長直流架空線路2400km前蘇聯(lián)?;退箞D茲—?dú)W洲中部(已停建)(4)最長海底電纜242km,挪威—丹麥(5)多端直流輸電系統(tǒng)加拿大-美國五端直流輸電系統(tǒng),按三端直流運(yùn)行。
意大利-撒丁島三端直流輸電系統(tǒng)。二、國際上直流輸電達(dá)到的水平1.國外目前的水平66二、目前國際上直流輸電達(dá)到的水平2.我國目前的水平±500kV,3000MW,3000A,目前世界上單個(gè)雙極電流最大、換流能力最強(qiáng)的直流輸電工程(例如三峽等直流輸電工程)?!?00kV,6400MW,4000A,世界上首個(gè)6400MW特高壓直流輸電工程(例如在建的金沙江一期直流輸電工程)。
二、目前國際上直流輸電達(dá)到的水平2.我國目前的水平67二、目前國際上直流輸電達(dá)到的水平3.我國直流電壓等級研究情況±500kV,3000MW±660kV,4000MW±800kV,6400MW±1000kV,9000MW
二、目前國際上直流輸電達(dá)到的水平3.我國直流電壓等級研究情況68三、特高壓交直流輸電技術(shù)的特點(diǎn)和功能定位
80年代初期以來,我國電力工作者在三峽電站及其輸電系統(tǒng)規(guī)劃、西電東送和全國聯(lián)網(wǎng)研究中,對交、直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍進(jìn)行過大量全面深入的研究工作?;镜墓沧R可歸納為:交、直流輸電方式各有所長,本身沒有排他性,而是互相補(bǔ)充的;在電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)中要注意發(fā)揮各自的優(yōu)勢,使兩種輸電方式各盡所能,相得益彰。三、特高壓交直流輸電技術(shù)的特點(diǎn)和功能定位80691、交流輸電的特點(diǎn)和適用范圍
在電力系統(tǒng)中,交流是主要的輸電方式,其特點(diǎn)是:兼有輸電和網(wǎng)絡(luò)功能,適用于構(gòu)建電網(wǎng)的主網(wǎng)架和各級輸電網(wǎng)絡(luò),充分發(fā)揮同步電網(wǎng)的功能;在輸電線路的中間可以落點(diǎn),滿足向中間地區(qū)供電的需要,電力的傳輸、交換、疏散十分靈活;對電源和負(fù)荷變化的適應(yīng)性較強(qiáng)。
1、交流輸電的特點(diǎn)和適用范圍在電力系統(tǒng)中,交流是主701、交流輸電的特點(diǎn)和適用范圍
因此,交流輸電技術(shù)主要用于構(gòu)建各級輸電網(wǎng)絡(luò)和電網(wǎng)互聯(lián)的聯(lián)絡(luò)通道,形成以特高壓為骨干網(wǎng)架、各級電壓網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng);同時(shí),交流輸電也是電源送出的主要輸電方式之一。1、交流輸電的特點(diǎn)和適用范圍因此,交流輸712.直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍
直流輸電具有輸送容量大、距離遠(yuǎn)、節(jié)省輸電走廊和實(shí)現(xiàn)非同步聯(lián)網(wǎng)等特點(diǎn),隨著遠(yuǎn)方水、火電基地的開發(fā)外送和全國電網(wǎng)互聯(lián)的進(jìn)展,直流輸電已成為主要的輸電方式之一。2.直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍直流輸電具有輸送容722.直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍
目前,我國采用的直流輸電技術(shù)主要是端對端直流輸電和背靠背直流聯(lián)網(wǎng)技術(shù),其中:端對端直流輸電技術(shù)作為“直達(dá)快車”,適用于超過交、直流經(jīng)濟(jì)等價(jià)距離(目前對于500千伏交流輸電和±500kV直流輸電約為700~1000公里;對于1000千伏交流輸電和±800kV直流輸電約為1100~1400公里)的遠(yuǎn)距離、大容量輸電;背靠背直流技術(shù)適用于不同頻率以及不易協(xié)調(diào)的系統(tǒng)間的聯(lián)網(wǎng)。2.直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍目前,我國采用的直流輸732.直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍
對于多端直流輸電技術(shù),我國也開展過試驗(yàn)研究工作。由于直流斷路器沒有電流過零點(diǎn)可以利用,滅弧問題難以解決,給制造帶來困難,缺乏滿意的產(chǎn)品提供給工程使用,加上其控制系統(tǒng)復(fù)雜,使多端直流工程發(fā)展緩慢。世界上只有意大利-撒丁島(三端)和魁北克-新英格蘭(五端,目前按三端運(yùn)行)等少數(shù)幾個(gè)工程,還需要在運(yùn)行實(shí)踐中進(jìn)行考驗(yàn)和改進(jìn)。2.直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍對于多端直流輸電技術(shù),我742.直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍
新的基于全可控元件的直流輸電技術(shù),可以部分克服目前常規(guī)直流輸電的一些問題,但還處于發(fā)展的初期,短期內(nèi)難以滿足遠(yuǎn)距離、大容量輸電的需要。
2.直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍新的基于全可控元件的直流輸753.特高壓交直流輸電的功能定位
特高壓交流與特高壓直流在電網(wǎng)中的應(yīng)用是相輔相成和互為補(bǔ)充的。特高壓交流可以形成堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu),因此,特高壓交流輸電的發(fā)展除了可應(yīng)用于大電源基地的外送外,主要將定位于高一級電壓電網(wǎng)的建設(shè);特高壓直流輸電將定位于我國西部大電源基地的遠(yuǎn)距離、大容量外送,并將依托于堅(jiān)強(qiáng)的交流輸電網(wǎng)發(fā)揮作用。3.特高壓交直流輸電的功能定位特高壓交流與特高壓直流在電764.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持特高壓直流輸送容量大,其安全運(yùn)行性能與送、受端交流電網(wǎng)電氣強(qiáng)弱有密切關(guān)系,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)送、受端交流系統(tǒng)給直流輸電系統(tǒng)的整流器和逆變器提供換相電壓,創(chuàng)造實(shí)現(xiàn)換流的條件。(2)送、受端交流系統(tǒng)是直流輸電必不可少的組成部分,送端系統(tǒng)作為直流輸電的電源,提供傳輸功率;而受端系統(tǒng)相當(dāng)于負(fù)荷,接受和消納直流輸送功率。4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持特高壓直流輸送774.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持(3)送端交流系統(tǒng)具有足夠的強(qiáng)度,一方面可以為直流系統(tǒng)整流站提供足夠的無功和電壓支撐;另一方面承受由直流輸電系統(tǒng)故障而帶來的有功和無功功率沖擊的能力強(qiáng),可以減少由于直流輸電系統(tǒng)故障而需要切除的送端發(fā)電機(jī)組臺數(shù)。4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持(3)送端交流系統(tǒng)784.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持
(4)受端交流系統(tǒng)的強(qiáng)度,對于直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用,特別是當(dāng)多回直流輸電線路集中落點(diǎn)于受端系統(tǒng)時(shí)更是如此。如果受端交流系統(tǒng)具有足夠的強(qiáng)度,雖然在交流系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)存在多個(gè)逆變站發(fā)生換相失敗的可能性,但故障清除后交流系統(tǒng)電壓能迅速恢復(fù),直流系統(tǒng)也能迅速恢復(fù)正常。因此逆變站發(fā)生換相失敗后,不需要馬上實(shí)行閉鎖保護(hù),通過采取適當(dāng)?shù)拇胧?,還可以加速這一恢復(fù)過程,防止發(fā)生繼發(fā)性換相失敗。4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持(4)受端交794.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持同時(shí),如果直流輸電系統(tǒng)故障導(dǎo)致直流單極或雙極閉鎖以后,堅(jiān)強(qiáng)的受端交流系統(tǒng)能夠承受由此而引起的功率突變的沖擊,系統(tǒng)運(yùn)行電壓和頻率能夠保持在正常范圍內(nèi),可以防止切負(fù)荷的發(fā)生,或盡量減少負(fù)荷損失。4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持同時(shí),如果直流輸電804.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持對于弱交流系統(tǒng),在發(fā)生嚴(yán)重故障后,交流系統(tǒng)電壓不能正?;謴?fù),多個(gè)逆變站會(huì)發(fā)生連續(xù)換相失敗,將進(jìn)一步惡化交流系統(tǒng)的運(yùn)行,會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定破壞。4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持對于弱交流系統(tǒng),在814.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持
作為一種初步評估的手段,通常采用有效短路比(ESCR)來評估交流系統(tǒng)的強(qiáng)弱程度:
(1)傳統(tǒng)交流系統(tǒng)的強(qiáng)弱程度分類如下:強(qiáng),如果ESCR大于5;中,如果ESCR在3至5之間;弱,如果ESCR小于3。
4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持作為824.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持(2)隨著交、直流輸電系統(tǒng)控制的改進(jìn),在具備條件時(shí)也可以考慮采用如下的分類:強(qiáng),如果ESCR大于3;弱,如果ESCR在2至3之間;極弱,如果ESCR小于2。
4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持(2)隨著交、直流834.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持受端交流系統(tǒng)保持所要求的電壓和頻率的能力還與其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)。受端交流系統(tǒng)必須有一個(gè)相對于直流系統(tǒng)規(guī)模的最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,來為交、直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供必要條件。可以采用有效直流慣性常數(shù)來表示相對轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,其定義如下:
4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持受端交流系統(tǒng)保持所844.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持為了交、直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,要求有效直流慣性常數(shù)至少為2-3秒。因此,對于很少或沒有發(fā)電機(jī)的受端交流系統(tǒng),必須采用同步調(diào)相機(jī)以增大系統(tǒng)的慣量。
4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持為了交、直流輸854.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持綜上所述,送、受兩端交流系統(tǒng)的強(qiáng)弱,包括系統(tǒng)規(guī)模、結(jié)構(gòu)和無功電壓支持能力等性能直接關(guān)系到特高壓直流輸電系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行。特高壓直流輸電系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行需要考慮兩端交流系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求,進(jìn)行專題研究,包括:換流站落點(diǎn)的選擇、交流側(cè)濾波和無功補(bǔ)償配置方案、換流站的絕緣配合和主要設(shè)備的絕緣水平、直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)的功能配置和動(dòng)態(tài)相應(yīng)特性等等。
4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持綜上所述,送、受864.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持在特高壓交直流輸電系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行研究中,除進(jìn)行初步評估外,還必須按照“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則”的要求,進(jìn)行詳細(xì)的系統(tǒng)仿真計(jì)算分析和模擬試驗(yàn)研究。研究內(nèi)容包括:特高壓交直流輸電系統(tǒng)故障的相互影響,系統(tǒng)的功角穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性,以及相應(yīng)的安全穩(wěn)定控制措施等等,以確保特高壓直流輸電系統(tǒng)得到堅(jiān)強(qiáng)交流電網(wǎng)的支持,實(shí)現(xiàn)特高壓交直流電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持在特高壓交直流輸874.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持在特高壓交直流輸電系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行研究中,除進(jìn)行初步評估外,還必須按照“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則”的要求,進(jìn)行詳細(xì)的系統(tǒng)仿真計(jì)算分析和模擬試驗(yàn)研究。研究內(nèi)容包括:特高壓交直流輸電系統(tǒng)故障的相互影響,系統(tǒng)的功角穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性,以及相應(yīng)的安全穩(wěn)定控制措施等等,以確保特高壓直流輸電系統(tǒng)得到堅(jiān)強(qiáng)交流電網(wǎng)的支持,實(shí)現(xiàn)特高壓交直流電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
4.特高壓直流系統(tǒng)需要堅(jiān)強(qiáng)交流輸電網(wǎng)的支持在特高壓交直流輸88四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性
在西電東送戰(zhàn)略工程研究中,對特高壓交直流并列混合輸電方案進(jìn)行了研究,其主要技術(shù)特點(diǎn)如下:1.交/直流輸電線路在送端并聯(lián)向受端輸電,實(shí)現(xiàn)同步聯(lián)網(wǎng)。2.既可發(fā)揮交流聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢,又可利用直流輸電傳輸功率可快速調(diào)節(jié)的特點(diǎn)來改善系統(tǒng)的穩(wěn)定,有利于綜合發(fā)揮交流和直流輸電的優(yōu)勢。3.美國西部太平洋交直流并列輸電工程,我國南方電網(wǎng)天廣和貴廣交直流并列輸電工程等等,都已有多年的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性89四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性
4.在交直流并列混合輸電系統(tǒng)中,交流和直流系統(tǒng)的輸送能力要有一個(gè)恰當(dāng)比例,應(yīng)掌握以下的原則:(1)交流線路故障時(shí),能借助于直流系統(tǒng)的功率調(diào)制和緊急功率支援等快速調(diào)節(jié)功能,保證系統(tǒng)穩(wěn)定;(2)直流輸電系統(tǒng)故障時(shí),其甩至與之并聯(lián)的交流線路上的功率應(yīng)該不超過系統(tǒng)穩(wěn)定所能承受的程度。
四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性4.在交直90四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性
根據(jù)上述原則,顯然如采用強(qiáng)直流、弱交流的輸電方式,交流系統(tǒng)將無法承受由直流故障而轉(zhuǎn)移過來的功率,系統(tǒng)容易發(fā)生穩(wěn)定破壞事故。因此在交直流并列混合輸電方案中,應(yīng)避免“強(qiáng)直弱交”的方式。
四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性根據(jù)上91四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性
(3)按照“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則”,對交直流并列混合輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行特性的要求如下:a)除電源直接送出的直流線路外,直流單極閉鎖故障引起的潮流轉(zhuǎn)移對交流系統(tǒng)形成沖擊,系統(tǒng)應(yīng)保持穩(wěn)定;對于電源直接送出的直流線路單極閉鎖故障,可考慮采取切機(jī)措施。b)除電源直接送出的交流線路外,交流系統(tǒng)側(cè)輸電線路發(fā)生三永短路故障,系統(tǒng)應(yīng)保持穩(wěn)定;對于電源直接送出的交流線路,發(fā)生三永短路故障,可考慮采取切機(jī)措施。四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性(3)92四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性
c)對于交流系統(tǒng)發(fā)生的N-2型嚴(yán)重故障,要通過采取安全穩(wěn)定控制措施,保持系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行;對于交流系統(tǒng)發(fā)生更為嚴(yán)重的連鎖反應(yīng)型故障,也要通過采取安全穩(wěn)定控制措施,防止全系統(tǒng)的崩潰。d)對于直流雙極閉鎖故障,雙極功率全部轉(zhuǎn)移至交流系統(tǒng),會(huì)引起交流線路功率和電壓的振蕩;為防止系統(tǒng)穩(wěn)定破壞,可考慮采取在送端切除一定容量發(fā)電機(jī)組、解列電網(wǎng)等措施
。e)受端直流逆變站交流側(cè)發(fā)生短路故障,雖然可能會(huì)出現(xiàn)換相失敗,但故障切除后直流輸電系統(tǒng)應(yīng)能夠恢復(fù)正常運(yùn)行。四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性c)對于93四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性
為滿足上述安全穩(wěn)定要求,對于特高壓交直流并列混合輸電方案采用“強(qiáng)直強(qiáng)交”的輸電方式是必要的:在直流輸電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),其輸送的功率可以安全地轉(zhuǎn)移到特高壓交流輸電通道上,減少送端切機(jī)臺數(shù);在交流輸電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),可以利用特高壓直流的功率調(diào)制和緊急功率支援等附加控制功能,快速增加直流輸送功率,減輕對送、受端系統(tǒng)的沖擊;從而系統(tǒng)抗故障擾動(dòng)的能力顯著增強(qiáng),可以充分發(fā)揮特高壓交直流輸電系統(tǒng)的優(yōu)勢。
四、規(guī)劃“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓交直流輸電系統(tǒng)的必要性94五、“強(qiáng)直強(qiáng)交”特高壓電網(wǎng)的構(gòu)建分析
根據(jù)西部水電基地開發(fā)規(guī)劃,四川錦屏一、二級水電總裝機(jī)8000MW,金沙江一期溪洛渡、向家壩規(guī)劃裝機(jī)18600MW,二期烏東德、白鶴灘規(guī)劃裝機(jī)13400MW。這些大型水電站的電力將主要通過±660kV、±800
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025年度綠色金融創(chuàng)新產(chǎn)品開發(fā)貸款合同3篇
- 2024質(zhì)保協(xié)議書范本
- 2024葡萄品種專項(xiàng)銷售代理協(xié)議版B版
- 2024跨區(qū)域連鎖加盟門店承包合同
- 2024版最正式的借款合同
- 二零二五年度電商綠色物流合作協(xié)議3篇
- 2024軟件許可合同 with 軟件功能與技術(shù)支持服務(wù)
- 二零二五年度陜西省旅游項(xiàng)目開發(fā)合作合同2篇
- 西安文理學(xué)院《汽車試驗(yàn)技術(shù)及性能試驗(yàn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷
- 2025年度國際貿(mào)易供應(yīng)鏈合同解析3篇
- 2024年公務(wù)員考試《公共基礎(chǔ)知識》全真模擬試題1000題及答案
- DB3301T 0382-2022 公共資源交易開評標(biāo)數(shù)字見證服務(wù)規(guī)范
- 幼兒教育專業(yè)國家技能人才培養(yǎng)工學(xué)一體化課程設(shè)置方案
- 2025年會(huì)計(jì)從業(yè)資格考試電算化考試題庫及答案(共480題)
- 江蘇省無錫市2023-2024學(xué)年八年級上學(xué)期期末數(shù)學(xué)試題(原卷版)
- DL-T 5876-2024 水工瀝青混凝土應(yīng)用酸性骨料技術(shù)規(guī)范
- GB/T 44889-2024機(jī)關(guān)運(yùn)行成本統(tǒng)計(jì)指南
- 2024年6月英語六級考試真題及答案(第2套)
- 職業(yè)院校技能大賽(高職組)市政管線(道)數(shù)字化施工賽項(xiàng)考試題庫(含答案)
- 危險(xiǎn)化學(xué)品目錄(2024版)
- 華為經(jīng)營管理-華為的股權(quán)激勵(lì)(6版)
評論
0/150
提交評論