淺談特高壓輸電工程關(guān)鍵技術(shù)

張芳余 張 國 任 磊

國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司

淺談特高壓輸電工程關(guān)鍵技術(shù)

張芳余 張 國 任 磊

國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司

隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)高速增長，電力需求日益旺盛，電力工業(yè)的發(fā)展速度加快。在這種背景下，要求輸電工程具有更高的輸電能力和輸電效率，實現(xiàn)安全可靠、經(jīng)濟合理的大容量、遠距離送電。到2020年，我國特高壓電網(wǎng)將形成以“三華”特高壓同步電網(wǎng)為中心，滿足大煤電、大水電、大核電和大可再生能源基地電力輸送，交直流協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強網(wǎng)絡(luò)平臺。特高壓直流輸電是滿足這種要求的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文將特高壓輸電工程中的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容進行闡述，僅供參考。

特高壓；輸電工程；技術(shù)應(yīng)用

根據(jù)中國的能源分布可知，能源消耗與地域能源資源呈逆向分布。相對于其他形式的能量傳輸而言，電力能源的傳輸外送具有無可比擬的優(yōu)勢。在發(fā)展特高壓電網(wǎng)的過程中，目前而臨的能源分布和電力能源的傳輸?shù)木置尕酱鉀Q。隨著國民經(jīng)濟持續(xù)不斷的發(fā)展，能源消費日益增長，建設(shè)以特高壓為骨干的電網(wǎng)輸電系統(tǒng)己成為我國電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。特高壓電網(wǎng)除具有大容量和遠距離傳輸?shù)膬?yōu)勢，還具有較高的安全性、可靠性、靈活性、運行維護方便等優(yōu)點。

1 建設(shè)特高壓直流輸電線路的意義

隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，世界各國的用電量日益增長。其中所有發(fā)達國家的發(fā)電量都能滿足其負荷的需求，他們能做到大功率、高電壓、長距離的輸送電能。而在我國供電能力卻遠遠跟不上負荷的需求，電力行業(yè)的落后直接影響了我國經(jīng)濟的快速發(fā)展。我國的國情決定了在未來很長的一段時期里還需長期進行基礎(chǔ)建設(shè)和基礎(chǔ)工業(yè)的建設(shè)，這需要強大的電力能源來做為快速發(fā)展經(jīng)濟建設(shè)的堅實后盾。在電力輸送技術(shù)中，特高壓直流輸電具有輸送距離長、容量大、控制靈活、調(diào)度方便的優(yōu)點。電力能源與負荷之間的超遠距離和超大負載正需要這種輸電方式。在輸電過程中，通過換流器把交流變?yōu)橹绷?，再通過高壓線輸送到下一個換流站轉(zhuǎn)換成交流電，最后并入電網(wǎng)。特高壓直流輸電與交流輸電相比具有輸送方式靈活、損耗低、輸電走廊占用少、可控性高等特點。除此之外，特高壓直流輸電方式還對電網(wǎng)的安全、可靠、穩(wěn)定運行提供了有力保障。正是基于特高壓直流輸電的種種優(yōu)點，使得世界各國對此不斷的研究、應(yīng)用與發(fā)展。

2 關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 設(shè)備的應(yīng)用

換流變壓器是直流輸電工程中的主要設(shè)備之一，它不僅參與了換流器的交流電與直流電的相互轉(zhuǎn)變，而且承擔著改變交流電壓數(shù)值、抑制直流短路電流的作用。此外還可以削弱交流系統(tǒng)侵入直流系統(tǒng)的過電壓，減少換流器注入交流系統(tǒng)的諧波，同時實現(xiàn)交、直流系統(tǒng)的電器隔離。

無功補償設(shè)備在直流輸電系統(tǒng)中換流器所需的無功功率只能采取無功就地補償原則。在換流站中加裝足夠容量的無功補償裝置。常見的無功補償裝置有：機械投切式無功補償裝置，靜止無功補償裝置同步調(diào)相機等。

濾波器按照其在直流輸電中的用途可分為交流濾波器和直流濾波器，分別接在交、直流母線上，抑制換流器產(chǎn)生的諧波注入交流系統(tǒng)或直流線路。按照其連接方式還可分為串聯(lián)濾波器、并聯(lián)濾波器。按電源特性分為有源濾波器和無源濾波器。

直流輸電線路是指直流正極、負極傳輸導(dǎo)線、金屬返回線以及直流接地極引線，其作用是為整流站向逆變站傳送直流電流后直流功率提供通路。

2.2 高電壓與絕緣技術(shù)

在進行電能輸送時，不論是在一般的電壓等級下還是強電等級下，電壓和絕緣都是相輔相成的關(guān)系，當電壓升高時絕緣也要升高。如果絕緣不隨電壓等級相應(yīng)提高，就會出現(xiàn)設(shè)備被燒毀、電網(wǎng)穩(wěn)定運行狀態(tài)遭到破壞，嚴重時還會導(dǎo)致人員傷亡等重大事故的發(fā)生。在普通絕緣不能保證電氣設(shè)備與輸電線路絕緣的前提下，就必須考慮使用復(fù)合材料來代替普通的瓷質(zhì)和玻璃絕緣。但在選擇絕緣材料的同時，也要和當?shù)氐臍夂驐l件、環(huán)境條件等復(fù)合判斷。比如在氣候比較濕潤的南方它對絕緣子的表面要求就比較高。在污染比較嚴重的地區(qū)，由于絕緣套管、絕緣子表面等受到污濁的情況比較嚴重，因此在這些地區(qū)若使用一般材質(zhì)的絕緣，就會出現(xiàn)擊穿、短路、設(shè)備燒毀、嚴重的導(dǎo)致人員傷亡等。因此在不同環(huán)境氣候下對絕緣套管、穿墻套管、絕緣子表面的材質(zhì)要求也相對較高、較特殊。在我國的西電東輸工程中，由于我國的地勢西高東低，對于高海拔地區(qū)，也要把海拔對絕緣的影響考慮進去。總之，在提升電壓等級的同時務(wù)必提升設(shè)備的絕緣性能，二者是密不可分的。

2.3 控制保護技術(shù)

在電力系統(tǒng)中，任何系統(tǒng)都離不開控制和保護系統(tǒng)的支持。在直流輸電系統(tǒng)中最為重要的就是控制保護技術(shù)。其中，控制保護里包含了軟硬件平臺、直流控制保護設(shè)計、觸發(fā)控制、直流保護等。除此之外，傳統(tǒng)的保護也是必要的，比如高壓輸電線路上的防雷線、架線鐵塔上的避雷針、換流站里的避雷針、避雷器、接地網(wǎng)、變壓器的防雷保護等。在特高壓直流輸電線路中的換流站里有很多的變壓器，對應(yīng)著就有很多的晶閘管來控制這些線路。在這個復(fù)雜的系統(tǒng)中必須有一個安全可靠的控制保護操作系統(tǒng)來保障它的正常運作，一旦出現(xiàn)故障不會造成設(shè)備損壞、大面積停電以及人員傷亡等事故。

2.4 運行管理技術(shù)

特高壓設(shè)備承擔著傳遞能源和信息的任務(wù)，其運行狀態(tài)的檢測和維護檢修技術(shù)的水平對特高壓的安全運行至關(guān)重要。設(shè)備的運行狀態(tài)檢測，特別是在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用能夠有效地預(yù)測安全事故的發(fā)生，對運維水平的提高有重要意義。然而我國在線監(jiān)測技術(shù)方面的研究還不夠成熟，故對目前在線監(jiān)測技術(shù)的考核和評價，應(yīng)選擇可靠性較強的狀態(tài)檢測與檢修技術(shù)，對相應(yīng)的技術(shù)內(nèi)容提出符合我們要求的意見。而對電網(wǎng)存在的風險需從強化安全穩(wěn)定控制措施、優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、優(yōu)化運行方式、重視風險管理4個方而提高特高壓電網(wǎng)應(yīng)對風險的能力。

綜上所述，除了要掌握特高壓直流輸電工程中的關(guān)鍵技術(shù)外，還應(yīng)結(jié)合工程環(huán)境、自然條件等具體問題具體分析，才能保證供電網(wǎng)絡(luò)安全、可靠、有效的運行。

[1]肖登明，董越，黃東海.我國特高壓輸電工程的GIS技術(shù)[J].高電壓技術(shù)，2006，12：115-117.

[2]趙功展.特高壓直流輸電工程關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2014，32：121-122.