浅析特高压直流输电的实践作用

浅析特高压直流输电的实践作用

贺红涛,高竟淇,张永良

国网陕西省电力有限公司超高压公司 陕西西安 710000

摘要：特高压直流输电技术是一项先进技术，可以满足长距离、大容量运输需求。例如我国电力资源存在地区分布不均的情况，为了实现优化配置要采用特高压直流输电技术。在建设特高压直流输电工程时，要综合考虑地理环境、气候条件等因素，才能保证电力资源安全、稳定输送，对于社会经济发展具有重要意义。

关键词：特高压直流输电技术；应用；具体措施

引言：根据我国的一次能源分布地点不集中，用电侧与发电侧距离过远等特点，重点介绍我国深入研究，全面创新突破特高压直流输电技术的实际意义，从特高压直流输电技术的研究背景切入，阐述了国家电网公司近几年来研究特高压直流输电技术所获得的重要成果，提出了在实施特高压直流输电工程中亟待解决的相关难题，再结合技术理论与实际工程经验，对我国大力发展特高压直流技术的可行性和必要性进行了充分论证，最后简述了未来特高压直流输电技术发展方向以及将要面对的挑战与机遇。

1.概述

我国特高压直流输电技术的电压等级是指±800kV及以上的电压。随着近几年我国各地区对输送电的容量，输电过程中的稳定性以及对输电设备的安全要求不断提高，尤其是经济发达地区对用电的需求量更是逐年递增。为了使我国电力资源得到更好地合理开发和高效利用，我国电力专家开始广泛关注并研究特高压直流输电技术。同时，特高压直流输电可以实现输电距离远目标，加上我国的自然资源和能源分布不均，供电侧与用电侧距离较远。综合比较现有相对经济高效的输电方式，采用特高压直流输电技术无疑成为首选方案，并且可以减少输电过程中的线路损耗，合理利用地理优势不明显地区所蕴含的丰富资源，推动能源革命，将其转变为绿色经济，提高一次能源利用率的同时有效保护了坏境。

目前，世界上输电技术和电力设备领先的国家已经将直流输电作为有效解决送电距离远等问题的首选方案。直流输电的工作原理是通过换流器将交流电先整流再逆变，最终注入交流电网。与交流输电技术相比，直流输电具有节约设备占地面积、减少输电损耗、灵活改变输电方式等优点。所以，在如今全世界电力系统大规模采用直流输电的情况下，开展特高压直流输电关键技术研究、分析未来发展趋势、总结特高压输电相关设备运行维护经验以确保我国的特高压直流输电技术不断创新完善，有力保障国民经济持续高质量发展。

2.特高压直流电实践方法

2.1融冰接线方式

融冰接线方式适用于比较特殊的条件，可根据工程的设计要求将两极的高端换流器进行并联，在首端施加较大的直流电流，通过升温达到融冰的目的，但是就同一线路而言，导线直流融冰和地线的直流融冰是存在差异的，主要由于导线的电阻要小于地线的电阻，所以融冰的电流小，电压较高。

2.2提高受端电网的动态无功补偿

在多回直流集中馈入受端电网，尤其是直流落点密集并且站点负荷较重的地区，想要维持一定的稳定电压就必须要保证无功电压的支撑能力，因此可采取合理安排电源开机、加装动态无功补偿装置、优化直流VDCL方法、优化发动机高压侧控制技术等方法来增加电网的动态无功支撑能力，大力的提高部分电压的稳定性。通过在直流输电逆变站附近的负荷中心加装无功补偿设备还能增强直流换相失败后的恢复能力。目前国内已有许多地区进行实践，并且取得了较好的效果。

2.3规避大容量特高压引发的风险

为了防止大容量特高压的直流输电导致的系统风险，可通过以下方法来着手：首先对直流落点进行优化，尽量选择单回通道的特高压直流规模，以减小由于大容量直流闭锁以后所造成的的潮流转移，以及有交流通道所引起的潮流和电压波动，将受端电网的多直流有效短路比控制在合理的范围内。如广东地区电网在2015年多直流有效短路比达到了2.6左右，预计未来五年内将有效短路比降到1.8。同时如果提高单回直流的规模，也能实现有效短路比的进一步降低，增加受端电压的稳定性。

2.4大电网的仿真技术

传统仿真程序具有一定的局限性，无法满足交直流系统风险分析研究的要求，因此具有高精度模拟直流换相的电磁暂态仿真能够很好的解决这一问题。该仿真平台通过闭环连接控制保护装置，在保证了直流输电换相过程的真实性和控制保护动态的响应功能的同时，还能准确的显示出电网系统所有区间机群的功能稳定性，以满足实际的需求。同时近些年科研人员还在开发电磁-机电相结合的仿真平台，并初步应用于直流输电的故障分析工作当中。

虽然抵御故障的能力不断的提升，但是随着特高压电网规模不断的加大，电网交流直流之间的相互影响也在增加，使得多重故障的影响范围和拒不连锁效应增加，使得特高压电网的稳定性降低，因此又采用了基于输电设计阶段、运行阶段、反事故措施的仿真技术机制，通过对工程建设投运、系统软件升级、软件修改、保护逻辑优化等手段，有效的提高了特高压直流输电的稳定性。

3.特高压直流输电技术的具体应用

3.1拓扑结构

目前特高压直流输电的拓扑结构有两种，分别是多端直流和公用接地极。其中多端直流是将多个换流站连接起来，构建出直流系统，随着电压源换流器的快速发展，出现了混合型多端直流和极联式多端直流，混合型多端直流可以对换流器位置合理分配，电源端和用户端分析形式是分散的。运用工程公用接地极方式来构建出公用接地极，成本会大大降低，同时接地极利用水平较高，经济效益明显。但也存在着问题，接地电流容易过大，检修技术要求较高等。拓扑结构和特高压直流输电技术应用效果关系密切，所以要引起足够重视。

3.2换流技术

特高压直流输电的换流技术主要包括两种，分别是电容换相直流输电技术和柔性直流输电技术，电容换相直流输电技术是将换相电容器串接到直流换流器和换流变压器中，串联电容可以有效补偿换流器的无功消耗，让换流站向设备减少，同时提升了换相成功性，系统具有较强抗干扰能力，可以实现稳定运行。柔性直流输电的应用离不开VSC成熟的支持，通过脉冲宽度调制来控制VSC，实现直流输电目的，该技术具有控制灵活的优势。换流技术发挥着重要作用，因此要加强研究并提升应用水平，为特高压直流输电效果提供可靠的保障。

3.3晶闸管技术

在特高压直流输电中，晶闸管是非常重要的器件，在电触发晶闸管基础之上，随着技术的发展出现了光触发晶闸管、碳化硅晶闸管等，功率有了明显提升，在特高压直流输电中发挥重要作用。碳化硅晶闸管应用效果较好，主要体现在具有较高耐压水平和击穿电场强度，近几年范围在不断扩大，运行中的损耗有了明显降低，是未来发展的主要趋势。意识到晶闸管技术应用对于特高压直流输电的重要性，要树立起创新意识，不断优化应用效果。

3.4光电式电流互感器

为了有效解决电磁式互感器弊端，研制出了光电式电流互感器，其在特高压直流输电中也发挥着有效作用，常见的有源型光电式电流互感器和以同光程原理为基础、以旋光效应为基础的光电式电流互感器。将源型光电式电流互感器应用到特高压直流输电中，主要是在直流极母线、滤波器组等部件上，故障发生率比较高，而且维护难度较大。如果现场环境不够稳定，在使用以旋光效应为基础的光电式电流互感器时，测量精度会受到影响，无法满足规定要求。以同光程原理为基础的光电式电流互感器在实际应用中优势明显，不仅抗震性好，而且绝缘性优，并且没有饱和效应。特高压直流输电技术内容较多，要进行深入分析并应用，可以保证输电的稳定性。

结语

综上所述，特高压直流电源技术具有非常多的优良性能，在很多工业生产领域都有重要应用。随着电子电力科学技术快速发展，高压直流电源技术不断得到更新与发展，但在高压直流电源技术实际应用中也会不断出现新的问题及技术难点，因此仍需进一步加强对高压直流电源整流与逆变相关技术研究，以充分发挥高压直流电源技术应用水平，推动社会经济更好的发展。

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