淺談特高壓直流輸電存在的問題

陳國治 楊海如

摘 要：中國電力裝機(jī)有很大數(shù)量在西部大水電基地和北部的火電基地。這些大電站群裝機(jī)容量大，距離負(fù)荷中心遠(yuǎn)，近的距離1000～2000km、遠(yuǎn)的2000km以上。在這種國情之下，必須要進(jìn)行高壓遠(yuǎn)距離輸電，高壓輸電存在一些問題。

關(guān)鍵詞：特高壓直流輸電；環(huán)境影響；諧波影響

高壓遠(yuǎn)距離輸電分為：高壓交流遠(yuǎn)距離輸電和高壓直流遠(yuǎn)距離輸電。高壓直流遠(yuǎn)距離輸電存在局限性。

⑴從運行維護(hù)來說，直流線路積污速度快、污閃電壓低，污穢問題較交流線路更為嚴(yán)重，與西方發(fā)達(dá)國家相比，目前我國大氣環(huán)境相對較差，這使直流線路的清掃及防污閃更為困難。⑵產(chǎn)生諧波影響、換流器在交流和直流側(cè)都產(chǎn)生諧波電壓和諧波電流，使電容器和發(fā)電機(jī)過流、換流器的控制不穩(wěn)定，對通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

1 高壓直流遠(yuǎn)距離輸電對環(huán)境的影響

1.1 強電場對人的生理影響

高壓輸電線路跨越城市或居民區(qū)時，人類活動會不可避免與高壓輸電線路產(chǎn)生交集。美國Dallas試驗中心進(jìn)行過高壓直流線路下人的感受試驗，結(jié)果表明：人在直流輸電線路下，電場水平在30kV/m左右時，體表刺激感，頭皮產(chǎn)生輕微刺痛感；當(dāng)電場強度高于30kV/m時人體會產(chǎn)生強烈的刺激感，臉和腿都會有感覺。人體處在直流輸電線下時，站立處部分離子電流將被人截獲，該部分離子電流以人體為媒介流入大地。國內(nèi)也做過大量的試驗，研究表明：高壓電場對人體有較明顯的刺激作用，對機(jī)體存在不良影響。在強電場環(huán)境下，工作人員感覺到頭發(fā)豎立，頭部皮膚緊縮。

1.2 電暈放電的影響

輸電線路的環(huán)境問題與導(dǎo)線電暈密切相關(guān)，導(dǎo)線電暈除了產(chǎn)生電暈損耗外，還會對線路附近區(qū)域的環(huán)境產(chǎn)生電場效應(yīng)、無線電干擾和可聽噪聲等影響。當(dāng)線路表面場強超過空氣的游離電場強度（一般為20～30kV/cm），可聽到茲茲的放電聲，在夜間甚至可以看到導(dǎo)線周圍的藍(lán)紫色熒光，這就是電暈放電。隨著電壓的逐漸升高，起始電暈先出現(xiàn)，然后出現(xiàn)可見電暈，最后形成全面電暈。電暈損耗能量，電暈會使導(dǎo)線表面腐蝕，電暈放電產(chǎn)生的脈沖電磁波對無線電和高頻通信都會產(chǎn)生干擾。

1.3 對無線電的電磁干擾

高壓直流輸電會對通信系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾和電磁危害，換流站和直流輸電線路是主要干擾源。在交直流轉(zhuǎn)換過程中，由整流逆變設(shè)備組成的換流站會產(chǎn)生高頻振蕩及諧波，頻率范圍從音頻直到幾百兆赫，諧波通過直流線路、交流線路、換流站向外傳播和輻射，可能會對鄰近的載波電路、音頻電路、XDSL數(shù)字用戶線路、中長波廣播信號及通信局（站）產(chǎn)生干擾。

直流輸電線路在正常運行情況下存在音頻范圍內(nèi)的諧波電壓和諧波電流，這些諧波電壓和電流通過耦合對鄰近電信回路產(chǎn)生干擾，降低通話質(zhì)量。

1.4 可聽噪聲對環(huán)境的影響

可聽噪聲將使得產(chǎn)生噪聲線路附近的居民以及在鄰近線路工作的人們感覺到煩躁不安，嚴(yán)重時可使人難以忍受?？陕犜肼暫蜔o線電干擾一樣，隨著導(dǎo)線表面電場強度的增加而增大，但是隨著距離的增加，可聽噪聲比無線電干擾衰減慢得多。在我國已建成的高壓直流換流站工程中，各種設(shè)備產(chǎn)生的噪聲導(dǎo)致站址內(nèi)及其附近的噪聲水平增高，有的工程已對周圍居民的生活造成了不利影響，高壓直流換流站內(nèi)設(shè)備可聽噪聲引起周邊噪聲污染的問題突出。為了更好地服務(wù)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設(shè)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，必須在工程建設(shè)伊始，就開展相應(yīng)的可聽噪聲治理研究、設(shè)計工作，做到降噪設(shè)施與工程主體同時設(shè)計、同時施工和同時投運。這樣可以避免工程投產(chǎn)后重新處理所帶來的諸多不利因素，實現(xiàn)噪聲治理與工程同步的目標(biāo)，使噪聲控制從被動轉(zhuǎn)為主動，為換流站的正常運行創(chuàng)造和諧的站內(nèi)和周邊環(huán)境。

2 諧波的影響及消除

2.1 諧波及諧波的危害

諧波的危害有很多，大體概括為：⑴旋轉(zhuǎn)電動機(jī)（換流變壓器過負(fù)荷）等的附加諧波損耗與發(fā)熱，縮短使用壽命。⑵諧波諧振過電壓，造成電氣元件及設(shè)備的故障與損壞。⑶電能計量錯誤。⑷對通信系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾，使電信質(zhì)量下降。⑸使重要的和敏感的自動控制、保護(hù)裝置誤動作。⑹危害到功率處理器自身的正常運行。

2.2 消除諧波的方法

增加換流裝置的脈動數(shù)可以減少特征諧波的組成成分，并提高最低次特征諧波的次數(shù)，從而達(dá)到抑制諧波的目的。采用濾波裝置是對高壓直流輸電所產(chǎn)生的諧波進(jìn)行抑制的有效方法。在換流站的交流側(cè)，濾波裝置大都并聯(lián)在換流變壓器交流側(cè)的母線上，只有少數(shù)直流輸電工程將濾波裝置連接到換流變壓器的第三繞組。諧波抑制設(shè)備有：濾波器；平波電抗器；中性點沖擊電容器；平波電抗器。

3 結(jié)束語

特高壓直流輸電是滿足我國的“西電東送”戰(zhàn)略要求，具有更大的輸電能力和更高的輸電效率，實現(xiàn)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的大容量這種要求的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于有高壓直流工程的長期運行經(jīng)驗和技術(shù)積累和技術(shù)進(jìn)步，特高壓直流輸電工程建設(shè)在技術(shù)上的難題是完全可克服的。

[參考文獻(xiàn)]

[1]袁清云.特高壓直流輸電技術(shù)現(xiàn)狀及在我國的應(yīng)用前景[J].電網(wǎng)技術(shù).2005，29（14）：1-3.

[2]劉澤洪，高里迎，余軍，±800kV特高壓直流輸電技術(shù)研究.北京：國家電網(wǎng)公司.2007.

[3]英大網(wǎng).特高壓直流輸電在我國應(yīng)用前景如何.2009年7月.