特高压输电技术有关知识

一、 特高压电网

特高压电网是指由特高压骨干网架、超高压、高压输电网、配电网及高压直流输电系统共同构成的分层、分区，结构清晰的大电网。其中，国家电网特高压骨干网架是指由1000kV级交流输电网和±600kV级以上直流输电系统构成的电网。 电力工业的快速增长、电网容量的不断增大对输电技术提出了许多新的要求：发展“西电东送”的需要；电网增容及改善电网结构的需要；全国联网的需要：提高电网安全稳定运行水平的需要。而特高压电网能够提高输送容量；缩短电气距离，提高稳定极限；降低线路损耗；减少工程投资；节省走廊面积；降低短路电流；加强连网能力。其经济高效使特高压输电成为迫切需要研究解决的问题。 二、特高压直流输电概念

直流输电是目前世界上电力大国解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段。直流输电是将交流电通过换流器变换成直流电，然后通过直流输电线路送至受电端并通过换流器变成交流电，最终注入交流电网。 特高压直流输电（UHVDC——Ultra High Voltage Direct Current transmission）是指±800kV（±750kV）及以上电压等级的直流输电及相关技术。

三、特高压直流输电的发展

特高压直流输电技术起源于20世纪60年代，瑞典Chalmers大学1966年开始研究±750kV导线。1966年后，前苏联、巴西等国家也先后开展了特高压直流输电研究工作，80年代曾一度形成了特高压输电技术的研究热潮。1978年，前苏联曾动工建设哈萨克斯坦——中俄罗斯的长距离直流输电工程，输送距离2400km，电压等级±750kV，输电容量为6GW。试制出工程所用的全套设备，两端换流站完成了大部分土建及设备安装工作，直流线路建成1090km，不过最终没有投入运行。1994 年为了开发亚马逊河的水力资源，巴西电力研究中心和 ABB 组织了包括±800kV 特高压直流输电的研发工作，后因工程停止而终止了研究工作。目前巴西又将亚马逊河流的水力资源开发列入议事日程，准备恢复特高压直流输电的研究工作。我国与印度也在积极开展特高压直流输电的研究[1]。 从2003年8月开始，南方电网公司就组织开展了±800kV特高压直流输电技术的应用研究部分研究成果达到了国际领先水平。2006年8月10日，由国家电网组织、中国电科院承担的特高压直流试验基地成功奠基。2007年5月，北京特高压直流试验基地投入使用。2008年，西藏高海拔直流试验基地建成。2009年，国家电网公司对±800kV 向家坝—上海特高压直流线路工程展开了如火如荼的建设。2010年，国家电网将进一步推进向家坝—上海特高压直流输电示范工程，锦屏—苏南特高压直流输电工程建设；加快溪洛渡—浙西特高压直流工程的核准建设进度。

四、典型特高压直流输电工程举例

2007年4月26日，国家发展和改革委正式核准建设第1回特高压直流输电工程——向家坝至上海±800kV特高压直流输电工程。本工程西起向家坝复龙换流站，东至上海奉贤换流站，采用±800kV 直流输电方案，直流电流按4kA 设计，输电能力为6200～6400MW，航空直线约1715km，方案长度1916.5km，包括4 次长江大跨越。 向家坝2上海±800kV特高压直流输电工程创下了18项世界纪录，是迄今为止目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术难度最复杂的工程。是国家电网公司积极落实科学发展观，大力推进西部大开发战略，将西部水电资源优势转化成经济优势，实现节能减排，推动社会和谐发展、可持续发展的具体实践。该工程的成功建设，对于我国能源发展战略和电网建设具有技术创新的示范效应，树立国家电网公司良好的企业形象，具有十分重要的意义。

五、特高压直流输电系统

特高压直流输电的系统组成形式与超 高压直流输电相同，但单桥个数、输送容量、电气一次设备的容量及绝缘水平等相差很大。换流站主接线的典型方式为每极2组12脉动换

流单元串联，也可用每极2组12脉动换流单元并联。特高压直流输电采用对称双极结构，即每个12脉动换流器的额定电压均为400kV，这样的接线方式使运行灵活性可靠性大为提高。特高压直流输电的运行方式有：双极运行方式、双极混合电压运行方式、单击运行方式和单极半压运行方式等。换流阀采用二重阀，空气绝缘，水冷却；控制角为整流器触发角15°；逆变器熄弧角17°。换流变压器形式为单相双绕组，油浸式；短路阻抗16%-18%；有载调压开关共29档，每档1.25%。换流站平面布置为高、低压阀厅及其换流变压器采用面对面布置方式，高压阀厅布置在两侧，低压阀厅布置在中间。

六、特高压直流输电技术的主要特点

（1）特高压直流输电系统中间不落点，可点对点、大功率、远距离直接将电力送往负荷中心。在送受关系明确的情况下，采用特高压直流输电，实现交直流并联输电或非同步联网，电网结构比较松散、清晰。

（2）特高压直流输电可以减少或避免大量过网潮流，按照送受两端运行方式变化而改变潮流。特高压直流输电系统的潮流方向和大小均能方便地进行控制。

（3）特高压直流输电的电压高、输送容量大、线路走廊窄，适合大功率、远距离输电。 （4）在交直流并联输电的情况下，利用直流有功功率调制，可以有效抑制与其并列的交流线路的功率振荡，包括区域性低频振荡，明显提高交流的暂态、动态稳定性能。

（5）大功率直流输电，当发生直流系统闭锁时，两端交流系统将承受大的功率冲击。 七、与超高压直流输电比较

和±600千伏级及600千伏以下超高压直流相比，特高压直流输电的主要技术和经济优势可归纳为以下六个方面：

（1）输送容量大。采用4000安培晶闸管阀，±800千伏直流特高压输电能力可达到640万千瓦，是±500千伏、300万千瓦高压直流方式的2.1倍，是±600千伏级、380万千瓦高压直流方式的1.7倍，能够充分发挥规模输电优势。

（2）送电距离长。采用±800千伏直流输电技术使得超远距离的送电成为可能，经济输电距离可以达到2500公里甚至更远，为西南大水电基地开发提供了输电保障。

（3）线路损耗低。在导线总截面、输送容量均相同的情况下，±800千伏直流线路的电阻损耗是±500千伏直流线路的39％，是±600千伏级直流线路的60％，提高输电效率，节省运行费用。

（4）工程投资省。根据有关设计部门的计算，对于超长距离、超大容量输电需求，±800千伏直流输电方案的单位输送容量综合造价约为±500千伏直流输电方案的72％，节省工程投资效益显著。

（5）走廊利用率高。±800千伏、64