超特高压概述

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,超,特高压概述,特高压交直流混合电网,超,特高压电网概述,定义,超高压：,330,kV,至,750,kV,的输电线路,特高压：,800,kV,及,以上的,直,流电,1000,kV,及以上的,交,流电,特点,电压等级,高,输电距离,远,、,范围,广,线路损耗,小,交直,流混合输电,10.6%,5.2%,8.2%,亿千瓦时,全国用电量,11.8%,5.2%,8.5%,万千瓦,最大负荷,13.6%,4.1%,8%,万千瓦,全国装机,发展,特高压的必要性,满足,经济社会发展对电力的需求,3,我国能源资源分布图,西藏,台,湾,煤炭资源,水能资源,负荷中心,华中,西北,南方,华东,华北,东北,风电基地,促进,能源资源更大范围优化配置,4,特高压电网发展规划,远期目标：,实现,全球,能源,互联网,电网格局：,两个,特高压同步电网,西部,（西北,+,川渝藏）、东部（“三华”,+,东北三省,+,内蒙古,）,输电方式：,交,、直,流协调,发展,输电规模：,1.1,亿,千瓦,3.7,亿,千瓦,建设工程：,“四交六直,”,“,五交八直,”,“,十交两直”,“十二五”特高压直流,输电工程,序号,项目,起点,落点,电压等级,（千伏）,输送容量,(,万千瓦,),长度,（公里）,1,锦屏苏南,锦屏,苏南,800,720,2083,2,哈密河南,哈密,郑州,800,760,2210,3,溪洛渡浙江,溪洛渡,浙西,800,760,1680,4,宝清唐山,宝清,唐山,800,760,1500,5,酒泉湖南,酒泉,湘潭,800,760,2300,6,呼盟山东,呼盟,青州,800,760,1600,7,陕西山东,彬长,临沂,800,760,1200,8,哈密北重庆,哈密,重庆,800,760,2300,9,宁东,-,浙江,宁东,绍兴,800,760,2000,10,锡盟江苏,锡盟,泰州,800,760,1600,11,蒙西湖北,蒙西,武汉,800,760,1450,12,陇东江西,陇东,新余,800,760,1400,13,准东成都,准东,成都,1100,1050,2687,6,直流与交流输电交替历史,1882年,，,法国物理学家,德普勒，以,15002000伏,电压，沿着,57公里,的电报线路，把电力送到在慕里黑举办的国际展览会，,完成了,第一次,直流输电,试验，也是有史以来的,第一次输电,试验。,在,十九世纪八九十年代，,人们逐步掌握了,多相交流电路,的原理，创造了交流发电机、变压器和感应电动机。因为交流电的发电、变压、输送、分配和使用都很方便，而且经济、安全和可靠。因此，交流电就几乎完全代替了直流电，并发展成今日规模巨大的电力系统,。,高电压大容量的可控汞弧整流器的研制成功，才为高压直流输电的发展创造了必要的条件,。,20,世纪,60,年代,可控硅整流元件的出现，为换流设备的制造开辟了新的途径，高压直流输电也出现了新的前景。,一、高压直流输电概述,基本原理,特高压直流输电（,UHVDC,）原理,2024/11/19,9,UHVDC,运行方式,两端,直流输电系统,（1）单极系统，大地、金属线（或海水）作为回线，常用作故障切换运行方式；,（2）双级系统，常用的接线方式；,（3）背靠背系统，无中间的输电线路，常用作不同电网的互联。,多端,直流输电,系统,由,三个或三个以上换流站连接换流站之间的高压直流输电系统，因技术原因，暂时还没有被广泛应用。,交流输电系统的技术问题,输电距离的限制,稳定性问题,潮流难于控制,振荡与摇摆,一、高压直流输电概述,背景,交流输电系统的技术问题,交变的电磁场：无功问题,恒定的电磁场：没有无功问题,一、高压直流输电概述,背景,线路造价,低,输电,损耗小,输送,容量大,限制,短路电流,节省,线路,走廊,实现非同步电网,互联,功率调节控制灵活,直流输电的优点,12,换流设备较,昂贵,换流站,消耗,无功功率,多,换流器,产生,谐波,影响,换流器过载能力,低,缺乏,直流,开关,对,地下（或海中）物体产生,电磁干扰和电化学腐蚀,直流输电的缺点,13,30%,50%,P,d (,整流器）,40%,60%,P,d (,逆变器,),短期过载（2h,）：1.1p.u,.,暂时过载（3-10s）：1.25-1.5p.u.,经济效益性,等价,距离,等价距离：,U,HVDC,与,UHVAC,总投资费用相等时，输电线路的长度。,特高压交流输电是指,1000,千伏及以上的交流输电，具有输电容量大、距离远、损耗低、占地少等突出优势。,特高压交流输电,1,、特高压交流输电的发展,2,、特高压交流输电的关键技术,3,、特高压交流输电的优势,4,、特高压交流输电的特点,目录,国内特高压,交流输电,的发展,2004,年底，国家电网公司提出,了特高压,交流,输电；,2006,年,8,月，中国首个特高压输电工程,-1,000,千伏晋东南,-,南阳,-,荆门特高压交流试验示范工程投入,建设；,2008,年,12,月,30,日建成投入试运行；,2009,年,1,月,6,日，正式投入运行；,2013,年,9,月我国第二条,1000kV,特高压交流线路（淮南,浙江,上海）建成并投运。,以特高压交流试验示范工程为起点，国家电网公司正“整体、快速”推进特高压电网建设。计划在,2020,年前后，基本形成覆盖华北、华中、华东地区的特高压电网，实现“西电东送，南北互供”。,国外特高压,交流输电,的发展,美国、前苏联、日本、意大利等国于,60,年代开始研究,10001200kV,特高压交流输电技术,前苏联在,19811994,年共建成,1150kV,输电线路,2364km,，苏联解体后，降压为,500kV,运行。,日本于,1973,年开始研究，建设了,3,条,1000kV,同杆并架双回路,输电线路向东京电网送电。,意大利,于,20,世纪,60,年代规划在南部建设大容量核电站，经研究采用,1000kV,电压等级向北部供电。,美国因没有发展长距离大容量输电工程的必要，暂时停止了特高压输电的试验。,特高压,交流输电,的关键技术,1,、特高压电网的无功补偿及电压控制技术,2,、特高压电网的内部过电压保护,3,、外部过电压及其保护,4,、特高压电网的绝缘配合,5,、特高压架空输电线路的导线、金具与杆塔,无,功补偿及电压控制技术,特高压线路的一个显著特点是线路电容产生的无功功率很大。,在交流特高压输电线路输送功率较小时，并联电容产生的无功功率大于串联阻抗消耗的无功功率，电网无功过剩过大，电压上升，危及设备和系统的安全；,当发生不对称接地故障或三相甩负荷，线路上将产生工频过电压，值越大，危害越大。,内部过电压保护,电力系统内部过电压是指由于电力系统故障或者开关操作而引起电网中电磁能量的转化，从而造成瞬时或持续时间较长的电压升高。,电力系统的内部过电压可分为操作过电压和暂时过电压。,对于特高压线路，当发生单相接地故障后，故障两端跳闸，其他相仍在运行，由于相间电容和电感的存在，故障点仍有一定电流，成为潜供电流，会产生潜供电弧；由于电容和电感，在原弧道会产生恢复电压，从而增加了故障点自动熄弧的困难，导致自动重合闸失败。,内部过电压保护,为了限制内部过电压，采取以下措施：,（,1,）对于工频,过电压，,采用高压并联电抗器补偿高压线路充电电容，并使用可以调节或可靠的并联电抗器；使用良导体地线和金属氧化物避雷器来限制工频过电压。,（,2,）对于潜供电流，采用有高压并联电抗器的线路，在高压并联电抗器中性点加装小电抗器对相间电容和相间对地电容进行补偿，减小潜供电流和恢复电压。,（,3,）对于操作过电压，一般采用性能优越的金属氧化物避雷器,(MOA),来限制操作过电压。也可加装合闸电阻断路器。,外部过电压保护,特高压电网所面临的外部过电压主要是雷电过电压，它是带电雷云快速放电而在输电系统中产生的一种幅值很高的电压。分为直击雷过电压和感应雷过电压。,（,1,）可能在输电线路上产生的雷电过电压主要有几下几种类型：,雷电反击过电压,雷电绕击过电压,雷电感应,过电压,（,2,）特高压线路防护雷电过电压的措施,降低绕击过电压。,降低雷电反击过电压以及雷电跳闸率。,绝缘配合,（,1,）特高压架空输电线路的绝缘方式。,特高压架空,输电线路的高电压导体需要用绝缘子与不同电位的导体、杆塔、构架、大地等隔离开来，绝缘子的形式主要分电瓷、玻璃和有机绝缘,3,种类型。,（,2,）特高压变电站内的绝缘方式。,支撑、悬挂、包容母线等裸露高压导体的绝缘方式主要采用各种绝缘子,；,变压器、高压并联电抗器等设备采用油纸混合绝缘，绕组用绝缘纸包缠起来放在装有绝缘油的油箱,中；,断路器主要采用,SF6,气体绝缘形式,；,敞开式,电流、电压互感器，避雷器，套管等设备可采用油纸混合绝缘或,SF6,气体绝缘形式,架空输电线路的导线、金具与杆塔,（,1,）导线的选择,在晋东南,-,荆门,1000kV,特高压交流输电工程中，导线采用,8,分裂,LGJ-500/35,型钢芯铝绞线，架设两根底线。一为铝包钢绞线，一为光缆。,线别,型号,截面,直径,计算重量,计算拉断力,安全系数,导线,LGJ-500/35,531.37,30.0,1642,119.5,2.5,地线,JLB20A-170,172.5,17.0,1152,203.38,-,光缆,OPGW-150,176.5,17.5,1183,201.5,-,安全系数：,导、地线的设计安全系数是指导、地线拉断力与导地线在弧垂最低点的最大张力的比值：,其中：,K,为导、地线的设计安全系数，为导、地拉断力（,N,），,为导、地线在弧垂最低点的最大张力（,N,）。最大张力通常出现在覆冰、最低气温或最大风速运行工况下。,根据,110kV750kV,架空输电线路设计规范,（,GB50545-2010,）中要求，导、地线在 弧垂最低点的设计安全系数不应小于,2.5,，悬挂点的设计安全系数不应小于,2.25,。地线的 设计安全系数不应小于导线的设计安全系数。,架空输电线路的导线、金具与杆塔,（,2,）杆塔的选择,在晋东南,-,荆门,1000kV,特高压交流输电线路中，选用酒杯形直线塔、猫头形直线塔和干字形耐张塔。,架空输电线路的导线、金具与杆塔,（,3,）杆塔金具,杆塔金具的主要作用是把导线连接起来组成通电回路，通过绝缘子将导线悬挂于杆塔上，并保护导线和绝缘子免受高电压的伤害，同时使电晕和无线电干扰控制在合理的水平。,特高压,交流输电,的优势,（,4,）走廊利用率高,以输送容量同为,8GW,为例，前苏联所用的,1150kV,线路同,500kV,线路作比较，所需线路走廊宽度如下表：,特高压交流输电的优势,线路走廊宽度比较,电压等级（,kV,）,500,1150,线路结构,单回路,双回路,单回路,一条线走廊宽度,45,45,90,输送,8GW,所需线路条数,6,3,1,需要的走廊总宽度,270,135,90,特高压,交流输电,的优势,（,5,）节省,投资,在输电总容量相同的情况下，采用,1000kV,来输送比,500kV,至少节省,25%,的投资。,（,6,）联网能力强,随着,500kV,电网规模的扩大，系统短路容量将不断增大，可能出现短路电流超过断路器的开断电流上限（约,63kA,）的情况。,利用特高压联网增强网间功率交换能力，可在更大范围内优化能源资源配置，有利于改善电网结构，从根本上解决短路电流超标等问题。,特高压交流输电的主要特点,1,）特高压交流输电中间可以落点；,2,）电网是等值转动惯量加大；,3,）特高压交流线路必须装设并联电抗器,；,4,）特高压交流输电，可为直流多馈入的受端电网提供坚强的电压和无功支撑。,（,1,）特高压直流输电的突出优点：输电电压高、输送容量大、线路走廊窄，适合大功率、远距离输电场合；利用特高压直流输电实现大区互联也具有优势，可减小或避免大量穿越功率，可按送、受两端运行方式变化而改变潮流，能方便控制潮流方向和大小。,