直流輸電技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用

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)榻涣鞯母拍睢５笕萘靠煽仉娏﹂y尚未問世，無法實(shí)現(xiàn)。2、采用汞弧閥的直流輸電技術(shù)(1)20世紀(jì)50年代汞弧閥問世，為直流輸電技術(shù)的商業(yè)性運(yùn)營(yíng)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。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)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(zhǎng)趨勢(shì)，到1990年：已有43個(gè)HVDC工程投入營(yíng)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)。4、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(jiǎn)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（1）基于常規(guī)晶閘管換流器技術(shù)的改進(jìn)（CCC）

簡(jiǎn)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

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(duì)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（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。考慮交直流系統(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（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(duì)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。5、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(yíng)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2000年8月，丹麥Tj?reborg示范工程，7.2MW，±9kV，4.3km長(zhǎng)，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(zhǎng)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(zhǎng)，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(zhǎng)島電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。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)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(zhǎng)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(zhǎng)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、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）。

±800kV，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3.我國直流電壓等級(jí)研究情況

±500kV，3000MW±660kV，4000MW±800kV，6400MW±1000kV，9000MW

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(duì)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(shí)可歸納為：交、直流輸電方式各有所長(zhǎng)，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(shì)，使兩種輸電方式各盡所能，相得益彰。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(jí)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(duì)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

因此，交流輸電技術(shù)主要用于構(gòu)建各級(jí)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(jí)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。2.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

目前，我國采用的直流輸電技術(shù)主要是端對(duì)端直流輸電和背靠背直流聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其中：端對(duì)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(duì)于500千伏交流輸電和±500kV直流輸電約為700～1000公里；對(duì)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

對(duì)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

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。

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(jí)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。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（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(tái)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

（4）受端交流系統(tǒng)的強(qiáng)度，對(duì)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)的支持對(duì)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

作為一種初步評(píng)估的手段，通常采用有效短路比（ESCR）來評(píng)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（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(duì)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(duì)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(duì)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(píng)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?jī)?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(píng)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?jī)?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。

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(duì)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(shì)，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(shì)。

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

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

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

（3）按照“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則”，對(duì)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(duì)交流系統(tǒng)形成沖擊，系統(tǒng)應(yīng)保持穩(wěn)定；對(duì)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(duì)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

c)對(duì)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(duì)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(duì)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

為滿足上述安全穩(wěn)定要求，對(duì)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(tái)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(duì)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(shì)。

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(jí)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

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(duì)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

（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(duì)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

（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

（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(zhǎng)期過載能力