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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),#,超,特高壓概述,特高壓交直流混合電網(wǎng),超,特高壓電網(wǎng)概述,定義,超高壓：,330,kV,至,750,kV,的輸電線路,特高壓：,800,kV,及,以上的,直,流電,1000,kV,及以上的,交,流電,特點(diǎn),電壓等級(jí),高,輸電距離,遠(yuǎn),、,范圍,廣,線路損耗,小,交直,流混合輸電,10.6%,5.2%,8.2%,億千瓦時(shí),全國(guó)用電量,11.8%,5.2%,8.5%,萬(wàn)千瓦,最大負(fù)荷,13.6%,4.1%,8%,萬(wàn)千瓦,全國(guó)裝機(jī),發(fā)展,特高壓的必要性,滿足,經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)電力的需求,3,我國(guó)能源資源分布圖,西藏

2、,臺(tái),灣,煤炭資源,水能資源,負(fù)荷中心,華中,西北,南方,華東,華北,東北,風(fēng)電基地,促進(jìn),能源資源更大范圍優(yōu)化配置,4,特高壓電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃,遠(yuǎn)期目標(biāo)：,實(shí)現(xiàn),全球,能源,互聯(lián)網(wǎng),電網(wǎng)格局：,兩個(gè),特高壓同步電網(wǎng),西部,（西北,+,川渝藏）、東部（“三華”,+,東北三省,+,內(nèi)蒙古,）,輸電方式：,交,、直,流協(xié)調(diào),發(fā)展,輸電規(guī)模：,1.1,億,千瓦,3.7,億,千瓦,建設(shè)工程：,“四交六直,”,“,五交八直,”,“,十交兩直”,“十二五”特高壓直流,輸電工程,序號(hào),項(xiàng)目,起點(diǎn),落點(diǎn),電壓等級(jí),（千伏）,輸送容量,(,萬(wàn)千瓦,),長(zhǎng)度,（公里）,1,錦屏蘇南,錦屏,蘇南,800,720,208

3、3,2,哈密河南,哈密,鄭州,800,760,2210,3,溪洛渡浙江,溪洛渡,浙西,800,760,1680,4,寶清唐山,寶清,唐山,800,760,1500,5,酒泉湖南,酒泉,湘潭,800,760,2300,6,呼盟山東,呼盟,青州,800,760,1600,7,陜西山東,彬長(zhǎng),臨沂,800,760,1200,8,哈密北重慶,哈密,重慶,800,760,2300,9,寧東,-,浙江,寧東,紹興,800,760,2000,10,錫盟江蘇,錫盟,泰州,800,760,1600,11,蒙西湖北,蒙西,武漢,800,760,1450,12,隴東江西,隴東,新余,800,760,1400,13,

4、準(zhǔn)東成都,準(zhǔn)東,成都,1100,1050,2687,6,直流與交流輸電交替歷史,1882年,，,法國(guó)物理學(xué)家,德普勒，以,15002000伏,電壓，沿著,57公里,的電報(bào)線路，把電力送到在慕里黑舉辦的國(guó)際展覽會(huì)，,完成了,第一次,直流輸電,試驗(yàn)，也是有史以來(lái)的,第一次輸電,試驗(yàn)。,在,十九世紀(jì)八九十年代，,人們逐步掌握了,多相交流電路,的原理，創(chuàng)造了交流發(fā)電機(jī)、變壓器和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。因?yàn)榻涣麟姷陌l(fā)電、變壓、輸送、分配和使用都很方便，而且經(jīng)濟(jì)、安全和可靠。因此，交流電就幾乎完全代替了直流電，并發(fā)展成今日規(guī)模巨大的電力系統(tǒng),。,高電壓大容量的可控汞弧整流器的研制成功，才為高壓直流輸電的發(fā)展創(chuàng)造了必要

5、的條件,。,20,世紀(jì),60,年代,可控硅整流元件的出現(xiàn)，為換流設(shè)備的制造開(kāi)辟了新的途徑，高壓直流輸電也出現(xiàn)了新的前景。,一、高壓直流輸電概述,基本原理,特高壓直流輸電（,UHVDC,）原理,2024/11/19,9,UHVDC,運(yùn)行方式,兩端,直流輸電系統(tǒng),（1）單極系統(tǒng)，大地、金屬線（或海水）作為回線，常用作故障切換運(yùn)行方式；,（2）雙級(jí)系統(tǒng)，常用的接線方式；,（3）背靠背系統(tǒng)，無(wú)中間的輸電線路，常用作不同電網(wǎng)的互聯(lián)。,多端,直流輸電,系統(tǒng),由,三個(gè)或三個(gè)以上換流站連接換流站之間的高壓直流輸電系統(tǒng)，因技術(shù)原因，暫時(shí)還沒(méi)有被廣泛應(yīng)用。,交流輸電系統(tǒng)的技術(shù)問(wèn)題,輸電距離的限制,穩(wěn)定性問(wèn)題,潮流

6、難于控制,振蕩與搖擺,一、高壓直流輸電概述,背景,交流輸電系統(tǒng)的技術(shù)問(wèn)題,交變的電磁場(chǎng)：無(wú)功問(wèn)題,恒定的電磁場(chǎng)：沒(méi)有無(wú)功問(wèn)題,一、高壓直流輸電概述,背景,線路造價(jià),低,輸電,損耗小,輸送,容量大,限制,短路電流,節(jié)省,線路,走廊,實(shí)現(xiàn)非同步電網(wǎng),互聯(lián),功率調(diào)節(jié)控制靈活,直流輸電的優(yōu)點(diǎn),12,換流設(shè)備較,昂貴,換流站,消耗,無(wú)功功率,多,換流器,產(chǎn)生,諧波,影響,換流器過(guò)載能力,低,缺乏,直流,開(kāi)關(guān),對(duì),地下（或海中）物體產(chǎn)生,電磁干擾和電化學(xué)腐蝕,直流輸電的缺點(diǎn),13,30%,50%,P,d (,整流器）,40%,60%,P,d (,逆變器,),短期過(guò)載（2h,）：1.1p.u,.,暫時(shí)過(guò)載（

7、3-10s）：1.25-1.5p.u.,經(jīng)濟(jì)效益性,等價(jià),距離,等價(jià)距離：,U,HVDC,與,UHVAC,總投資費(fèi)用相等時(shí)，輸電線路的長(zhǎng)度。,特高壓交流輸電是指,1000,千伏及以上的交流輸電，具有輸電容量大、距離遠(yuǎn)、損耗低、占地少等突出優(yōu)勢(shì)。,特高壓交流輸電,1,、特高壓交流輸電的發(fā)展,2,、特高壓交流輸電的關(guān)鍵技術(shù),3,、特高壓交流輸電的優(yōu)勢(shì),4,、特高壓交流輸電的特點(diǎn),目錄,國(guó)內(nèi)特高壓,交流輸電,的發(fā)展,2004,年底，國(guó)家電網(wǎng)公司提出,了特高壓,交流,輸電；,2006,年,8,月，中國(guó)首個(gè)特高壓輸電工程,-1,000,千伏晉東南,-,南陽(yáng),-,荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程投入,建設(shè)；,2

8、008,年,12,月,30,日建成投入試運(yùn)行；,2009,年,1,月,6,日，正式投入運(yùn)行；,2013,年,9,月我國(guó)第二條,1000kV,特高壓交流線路（淮南,浙江,上海）建成并投運(yùn)。,以特高壓交流試驗(yàn)示范工程為起點(diǎn)，國(guó)家電網(wǎng)公司正“整體、快速”推進(jìn)特高壓電網(wǎng)建設(shè)。計(jì)劃在,2020,年前后，基本形成覆蓋華北、華中、華東地區(qū)的特高壓電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)“西電東送，南北互供”。,國(guó)外特高壓,交流輸電,的發(fā)展,美國(guó)、前蘇聯(lián)、日本、意大利等國(guó)于,60,年代開(kāi)始研究,10001200kV,特高壓交流輸電技術(shù),前蘇聯(lián)在,19811994,年共建成,1150kV,輸電線路,2364km,，蘇聯(lián)解體后，降壓為,500

9、kV,運(yùn)行。,日本于,1973,年開(kāi)始研究，建設(shè)了,3,條,1000kV,同桿并架雙回路,輸電線路向東京電網(wǎng)送電。,意大利,于,20,世紀(jì),60,年代規(guī)劃在南部建設(shè)大容量核電站，經(jīng)研究采用,1000kV,電壓等級(jí)向北部供電。,美國(guó)因沒(méi)有發(fā)展長(zhǎng)距離大容量輸電工程的必要，暫時(shí)停止了特高壓輸電的試驗(yàn)。,特高壓,交流輸電,的關(guān)鍵技術(shù),1,、特高壓電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償及電壓控制技術(shù),2,、特高壓電網(wǎng)的內(nèi)部過(guò)電壓保護(hù),3,、外部過(guò)電壓及其保護(hù),4,、特高壓電網(wǎng)的絕緣配合,5,、特高壓架空輸電線路的導(dǎo)線、金具與桿塔,無(wú),功補(bǔ)償及電壓控制技術(shù),特高壓線路的一個(gè)顯著特點(diǎn)是線路電容產(chǎn)生的無(wú)功功率很大。,在交流特高壓輸電

10、線路輸送功率較小時(shí)，并聯(lián)電容產(chǎn)生的無(wú)功功率大于串聯(lián)阻抗消耗的無(wú)功功率，電網(wǎng)無(wú)功過(guò)剩過(guò)大，電壓上升，危及設(shè)備和系統(tǒng)的安全；,當(dāng)發(fā)生不對(duì)稱接地故障或三相甩負(fù)荷，線路上將產(chǎn)生工頻過(guò)電壓，值越大，危害越大。,內(nèi)部過(guò)電壓保護(hù),電力系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓是指由于電力系統(tǒng)故障或者開(kāi)關(guān)操作而引起電網(wǎng)中電磁能量的轉(zhuǎn)化，從而造成瞬時(shí)或持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的電壓升高。,電力系統(tǒng)的內(nèi)部過(guò)電壓可分為操作過(guò)電壓和暫時(shí)過(guò)電壓。,對(duì)于特高壓線路，當(dāng)發(fā)生單相接地故障后，故障兩端跳閘，其他相仍在運(yùn)行，由于相間電容和電感的存在，故障點(diǎn)仍有一定電流，成為潛供電流，會(huì)產(chǎn)生潛供電?。挥捎陔娙莺碗姼?，在原弧道會(huì)產(chǎn)生恢復(fù)電壓，從而增加了故障點(diǎn)自動(dòng)熄弧的困難

11、，導(dǎo)致自動(dòng)重合閘失敗。,內(nèi)部過(guò)電壓保護(hù),為了限制內(nèi)部過(guò)電壓，采取以下措施：,（,1,）對(duì)于工頻,過(guò)電壓，,采用高壓并聯(lián)電抗器補(bǔ)償高壓線路充電電容，并使用可以調(diào)節(jié)或可靠的并聯(lián)電抗器；使用良導(dǎo)體地線和金屬氧化物避雷器來(lái)限制工頻過(guò)電壓。,（,2,）對(duì)于潛供電流，采用有高壓并聯(lián)電抗器的線路，在高壓并聯(lián)電抗器中性點(diǎn)加裝小電抗器對(duì)相間電容和相間對(duì)地電容進(jìn)行補(bǔ)償，減小潛供電流和恢復(fù)電壓。,（,3,）對(duì)于操作過(guò)電壓，一般采用性能優(yōu)越的金屬氧化物避雷器,(MOA),來(lái)限制操作過(guò)電壓。也可加裝合閘電阻斷路器。,外部過(guò)電壓保護(hù),特高壓電網(wǎng)所面臨的外部過(guò)電壓主要是雷電過(guò)電壓，它是帶電雷云快速放電而在輸電系統(tǒng)中產(chǎn)生的一

12、種幅值很高的電壓。分為直擊雷過(guò)電壓和感應(yīng)雷過(guò)電壓。,（,1,）可能在輸電線路上產(chǎn)生的雷電過(guò)電壓主要有幾下幾種類型：,雷電反擊過(guò)電壓,雷電繞擊過(guò)電壓,雷電感應(yīng),過(guò)電壓,（,2,）特高壓線路防護(hù)雷電過(guò)電壓的措施,降低繞擊過(guò)電壓。,降低雷電反擊過(guò)電壓以及雷電跳閘率。,絕緣配合,（,1,）特高壓架空輸電線路的絕緣方式。,特高壓架空,輸電線路的高電壓導(dǎo)體需要用絕緣子與不同電位的導(dǎo)體、桿塔、構(gòu)架、大地等隔離開(kāi)來(lái)，絕緣子的形式主要分電瓷、玻璃和有機(jī)絕緣,3,種類型。,（,2,）特高壓變電站內(nèi)的絕緣方式。,支撐、懸掛、包容母線等裸露高壓導(dǎo)體的絕緣方式主要采用各種絕緣子,；,變壓器、高壓并聯(lián)電抗器等設(shè)備采用油紙

13、混合絕緣，繞組用絕緣紙包纏起來(lái)放在裝有絕緣油的油箱,中；,斷路器主要采用,SF6,氣體絕緣形式,；,敞開(kāi)式,電流、電壓互感器，避雷器，套管等設(shè)備可采用油紙混合絕緣或,SF6,氣體絕緣形式,架空輸電線路的導(dǎo)線、金具與桿塔,（,1,）導(dǎo)線的選擇,在晉東南,-,荊門,1000kV,特高壓交流輸電工程中，導(dǎo)線采用,8,分裂,LGJ-500/35,型鋼芯鋁絞線，架設(shè)兩根底線。一為鋁包鋼絞線，一為光纜。,線別,型號(hào),截面,直徑,計(jì)算重量,計(jì)算拉斷力,安全系數(shù),導(dǎo)線,LGJ-500/35,531.37,30.0,1642,119.5,2.5,地線,JLB20A-170,172.5,17.0,1152,203

14、.38,-,光纜,OPGW-150,176.5,17.5,1183,201.5,-,安全系數(shù)：,導(dǎo)、地線的設(shè)計(jì)安全系數(shù)是指導(dǎo)、地線拉斷力與導(dǎo)地線在弧垂最低點(diǎn)的最大張力的比值：,其中：,K,為導(dǎo)、地線的設(shè)計(jì)安全系數(shù)，為導(dǎo)、地拉斷力（,N,），,為導(dǎo)、地線在弧垂最低點(diǎn)的最大張力（,N,）。最大張力通常出現(xiàn)在覆冰、最低氣溫或最大風(fēng)速運(yùn)行工況下。,根據(jù),110kV750kV,架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范,（,GB50545-2010,）中要求，導(dǎo)、地線在 弧垂最低點(diǎn)的設(shè)計(jì)安全系數(shù)不應(yīng)小于,2.5,，懸掛點(diǎn)的設(shè)計(jì)安全系數(shù)不應(yīng)小于,2.25,。地線的 設(shè)計(jì)安全系數(shù)不應(yīng)小于導(dǎo)線的設(shè)計(jì)安全系數(shù)。,架空輸電線路的導(dǎo)線、

15、金具與桿塔,（,2,）桿塔的選擇,在晉東南,-,荊門,1000kV,特高壓交流輸電線路中，選用酒杯形直線塔、貓頭形直線塔和干字形耐張塔。,架空輸電線路的導(dǎo)線、金具與桿塔,（,3,）桿塔金具,桿塔金具的主要作用是把導(dǎo)線連接起來(lái)組成通電回路，通過(guò)絕緣子將導(dǎo)線懸掛于桿塔上，并保護(hù)導(dǎo)線和絕緣子免受高電壓的傷害，同時(shí)使電暈和無(wú)線電干擾控制在合理的水平。,特高壓,交流輸電,的優(yōu)勢(shì),（,4,）走廊利用率高,以輸送容量同為,8GW,為例，前蘇聯(lián)所用的,1150kV,線路同,500kV,線路作比較，所需線路走廊寬度如下表：,特高壓交流輸電的優(yōu)勢(shì),線路走廊寬度比較,電壓等級(jí)（,kV,）,500,1150,線路結(jié)構(gòu)

16、,單回路,雙回路,單回路,一條線走廊寬度,45,45,90,輸送,8GW,所需線路條數(shù),6,3,1,需要的走廊總寬度,270,135,90,特高壓,交流輸電,的優(yōu)勢(shì),（,5,）節(jié)省,投資,在輸電總?cè)萘肯嗤那闆r下，采用,1000kV,來(lái)輸送比,500kV,至少節(jié)省,25%,的投資。,（,6,）聯(lián)網(wǎng)能力強(qiáng),隨著,500kV,電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，系統(tǒng)短路容量將不斷增大，可能出現(xiàn)短路電流超過(guò)斷路器的開(kāi)斷電流上限（約,63kA,）的情況。,利用特高壓聯(lián)網(wǎng)增強(qiáng)網(wǎng)間功率交換能力，可在更大范圍內(nèi)優(yōu)化能源資源配置，有利于改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，從根本上解決短路電流超標(biāo)等問(wèn)題。,特高壓交流輸電的主要特點(diǎn),1,）特高壓交流輸電中間可以落點(diǎn)；,2,）電網(wǎng)是等值轉(zhuǎn)動(dòng)慣量加大；,3,）特高壓交流線路必須裝設(shè)并聯(lián)電抗器,；,4,）特高壓交流輸電，可為直流多饋入的受端電網(wǎng)提供堅(jiān)強(qiáng)的電壓和無(wú)功支撐。,（,1,）特高壓直流輸電的突出優(yōu)點(diǎn)：輸電電壓高、輸送容量大、線路走廊窄，適合大功率、遠(yuǎn)距離輸電場(chǎng)合；利用特高壓直流輸電實(shí)現(xiàn)大區(qū)互聯(lián)也具有優(yōu)勢(shì)，可減小或避免大量穿越功率，可按送、受兩端運(yùn)行方式變化而改變潮流，能方便控制潮流方向和大小。,