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超高压输电技术与特高压输电技术优劣分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-07-16  浏览次数:78
核心提示:根据十二五规划,十二五期间中国电网五年的投资规模将达到1.58万亿元,年均为3000亿元,其中交直流特高压电网预计占三分之一,11

根据“十二五”规划,“十二五”期间中国电网五年的投资规模将达到1.58万亿元,年均为3000亿元,其中交直流特高压电网预计占三分之一,110千伏的以下预计占三分之一,220至750千伏之间也将占到三分之一。由此可见,高压,超高压和特高压在电网建设中各自占据着举足轻重的地位。超高压输电技术和特高压输电技术和研究和应用都不可小视。


  
  超高电压是指330千伏至765千伏的电压等级,即330(345)千伏、400(380)千伏、500(550)千伏、765(750)千伏等各种电压等级。特高压输电是指交流1000千伏或直流±800千伏电压等级。
  
  超高压直流输电的优点和特点
  
  ①输送容量大。现在世界上已建成多项送电3GW的高压直流输电工程。②送电距离远。世界上已有输送距离达1700km的高压直流输电工程。我国的葛南(葛洲坝-上海南桥)直流输电工程输送距离为1052km,天广(天生桥-广东)、三常(三峡-常州)、三广(三峡-广东)、贵广(贵州-广东)等直流输电工程输送距离都接近1000km。③输送功率的大小和方向可以快速控制和调节。④直流输电的接入不会增加原有电力系统的短路电流容量,也不受系统稳定极限的限制。⑤直流输电可以充分利用线路走廊资源,其线路走廊宽度约为交流输电线路的一半,且送电容量大,单位走廊宽度的送电功率约为交流的4倍。如直流±500kV线路走廊宽度约为30m,送电容量达3GW;而交流500kV线路走廊宽度为55m,送电容量却只有1GW。直流电缆线路不受交流电缆线路那样的电容电流困扰,没有磁感应损耗和介质损耗,基本上只有芯线电阻损耗,绝缘水平相对较低。⑥直流输电工程的一个极发生故障时,另一个极能继续运行,并通过发挥过负荷能力,可保持输送功率或减少输送功率的损失。⑦直流系统本身配有调制功能,可以根据系统的要求做出反应,对机电振荡产生阻尼,阻尼低频振荡,提高电力系统暂态稳定水平。⑧能够通过换流站配置的无功功率控制进行系统的交流电压调节。⑨能够通过换流站配置的无功功率控制进行系统的交流电压调节。⑩大电网之间通过直流输电互联(如背靠背方式),2个电网之间不会互相干扰和影响,必要时可以迅速进行功率交换。
  
  特高压直流输电的特点
  
  特高压直流输电的特点:①压高,高达±800kV。对与电压有关的设备,如高压端(±800kV)的换流变压器及其套管、穿墙套管、避雷器等研发提出了高要求;对承受±800kV的外绝缘,如支持瓷柱、线路绝缘子等需要进行新的研发。②送电容量大。规划的特高压直流输电工程的送电容量高达5GW和6.4GW,相应的直流额定电流将达到3125A和4000A。③送电距离长,长达1500km,甚至超过2000km。
  
  特高压输电技术的优越性
  
  建设以特高压电网为骨干网架的坚强智能电网,将大大提高远距离、大容量输电的效率,减少输电损耗,降低输电成本,实现更大范围的能源资源优化配置,推动我国能源的高效开发和利用。特高压输电对于落实国家能源战略,确保能源安全,推动国民经济可持续发展意义十分重大。特高压技术及装备研发已列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要》。
  
  一、特高压输电技术的优越性
  
  与500千伏输电技术相比,特高压输电技术在提高输送容量、节约土地资源、减少输电损耗和节省工程投资等方面具有明显优势。
  
  1.输送容量大
  
  1000千伏特高压交流输电线路的自然输送功率是500千伏超高压交流输电的4.5~5倍,在采用同种类型的杆塔设计的条件下,其单位走廊宽度的输送容量约为500千伏超高压交流输电的2.5倍。±800千伏特高压直流输电线路单位走廊宽度输送容量约为±500千伏直流输电的1.3倍。
  
  2.节约土地资源
  
  溪洛渡、向家坝、乌东德、白鹤滩水电站送出工程采用±800千伏级直流与采用±600千伏级直流相比,输电线路可以从10回减少到6回。总体来看,1000千伏特高压交流输电和500千伏超高压交流输电相比可节省约2/3的土地资源,±800千伏特高压直流输电和±500千伏直流输电相比可节省约1/4的土地资源。
  
  3.输电损耗低
  
  与500千伏输电相比,特高压输电线路损耗大大降低。1000千伏特高压交流线路损耗是500千伏交流线路的1/16~1/4;±800千伏特高压直流线路损耗是±500千伏直流线路的39%。
  
  4.工程造价省
  
  采用特高压输电技术可以节省大量导线和铁塔材料,以相对较少的投入达到同等的建设规模,从而降低建设成本。在输送容量相同的条件下,1000千伏特高压交流输电与500千伏交流输电相比,节省导线材料约一半,节省铁塔用材约2/3。1000千伏特高压交流输电方案的单位输送容量综合造价约为500千伏交流输电的3/4。±800千伏特高压直流输电方案的单位输送容量投资约为±500千伏直流输电的72%。
  
  二、特高压输电技术研究
  
  特高压输电通过采用更高的电压等级实现输电容量和距离的大幅增加,但电压的升高也给工程建设带来一系列需要解决的技术难题。控制过电压水平,抑制特快速瞬态过电压和潜供电流,研究确定合理的线路绝缘尺度和设备绝缘水平,保障线路和设备在特高压电压等级条件下的长期可靠运行,是实现特高压输电需要攻关解决的关键技术难点。
  
  2004年底以来,国家电网公司按照“科学论证、示范先行、自主创新、扎实推进”的方针,在整体规划的基础上,充分发挥整体科研优势,广泛联合各方力量,针对特高压输电需要攻关解决的关键技术难点,经过近4年的艰苦努力,全面完成了特高压输变电技术研究和设备研制工作,取得了世界一流水平的研究成果,满足了特高压工程建设的需求。国家电网公司现已全面掌握了1000千伏特高压交流和±800千伏特高压直流输电工程关键技术和设备制造核心技术,占领了世界特高压技术的制高点,全面提升了我国输变电工程科研、设计和设备制造水平。
  
  三、特高压输电技术应用
  
  晋东南—南阳—荆门1000千伏特高压交流试验示范工程自2009年1月6日投运至今保持安全稳定运行;向家坝—上海和云南—广东两个±800千伏特高压直流输电示范工程预计2010年内双极建成投运。截至2010年3月底,特高压交流试验示范工程已累计送电123.18亿千瓦时,其中,华北火电送华中电网90.03亿千瓦时,华中水电送华北电网33.15亿千瓦时,发挥了重要的送电和水火互济、事故支援联网功能,促进了节能减排和能源资源的优化配置。
  
  总体相比较来说,是电压等级越高,科技含量越高,输电损耗越小。目前中国是世界上第一个实现特高压输电商业运营的国家。我国第一条交流1000千伏‘晋东南—南阳—荆门’特高压建设工程中,设备的综合国产化率达到90%。在这个工程中,我们采用的所有设备,看不到一个外国商标,所有的设备都是国内生产的,没有一台整机是从国外进口。可以说,这是一条具有完全自主知识产权的高压输电线路。这些纪录标志着我国特高压输变电技术在设备国产化上取得重大突破。国家电网公司相关负责人表示,我国在特高压领域的成就引起了国际电工界的重视,特高压交流1100千伏电压已经被国际电工委员会和国际大电网组织推荐为国际标准电压。


 
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