±1100kV特高压直流输电可行性及关键技术.doc

±1100kV特高压直流输电可行性及关键技术摘要：本文介绍了特高压直流输电的技术特点,并在现有±800kV特高压直流输电工程项目的基础上,结合近几年我国相关领域的技术研发成果,论述了发展±1100kV特高压直流输电工程的可行性,并针对发展±1100kV特高压直流输电工程提出了需要重点解决的技术问题和关键思路。 关键词：±1100kV 特高压直流输电 换流站 晶闸管 电磁环境 1、前言 我国虽然地大物博,电力资源的分布却极不平衡,中部和东部发达地区的电力需求约占全国的69%,而水能和煤炭资源却不足全国的25%,电力供应紧张。为了缓解这一形势,实现能源的优化配置,远距离、大容量的输电工程成为了必然的解决途径。当前我国特高压直流输电工程的最高等级为±800kV,如云广特高压直流输电工程、向家坝至上海直流输电工程、锦屏至苏南直流输电工程等,为我国特高压直流输电的发展积累了工程实践经验。随着输电距离和送电容量加大,考虑到设备的制造和运输难度、线路的损耗等,必须提高直流输电电压等级。 国家十二五特高压电网的重点工程——准东至重庆±1100kV特高压直流输电工程,是“疆电外送”的重要能源通道,全线总长度约2687千米,总投资370亿元,预计2014年投运,届时这一工程将打破世界输电工程电压等级、输送容量、输电距离三项纪录。 2、特高压直流输电的技术特点 (1)特高压直流输电的输送容量更大、送电距离更远,且输电线路的走廊宽度为交流输电线路的一半;(2)直流输送的功率大小和方向可以实现快速控制和调节;(3)直流输电工程运行时,单极发生故障时,另一极还能够继续运行,并可以发挥过负荷能力,最大限度的减少输送功率的损失;(4)直流系统具有调制功能,可根据系统要求作出快速响应,提高电力系统暂态稳定水平;(5)采用直流输电线路使大电网之间互联,每个电网之间不会产生相互干扰和影响,并可在必要时迅速进行功率交换。 3、发展±1100kV特高压直流输电的技术关键 为了论证±1100kV直流输电技术的应用可行性,国家电网公司在过去±800kV直流输电工程的成功基础上对±1100kV特高压直流输电技术进行了大量研究,在主回路、过电压及绝缘配合、系统运行方式及控制策略、主设备技术研究规范等关键技术方面取得了重大进展,2011年5月,±1100千伏特高压直流输电技术规范的正式发布,为全面开展设备研制和成套设计打下了坚实的基础。 当前±1100kV直流输电技术主要涉及的关键问题如下: 3.1 换流站主回路的设计问题 换流站主回路的设计,必须考虑设备的运输性能,运行的灵活性和可靠性等。目前已建成的云-广、向家坝-上海等±800kV特高压直流输电系统均采用每极2组脉冲阀组串联的双12脉动接线方式,虽然结构复杂,设备较多,但是换流变的重量和尺寸能满足运输要求,且一个阀组出现故障时,只要将其旁路,其它阀组可正常运行。而在±1100kV特高压直流输电项目建设中,换流站的主回路采用何种接线方式,直接关系到换流阀组的耐压值、容量、换流变的体积和重量决定的运输问题。 3.2 特高压大功率晶闸管的研制 换流阀是换流站的关键设备,承担着上百千伏级的高压交、直流转换功能,要求具有快速可控性能。以向家坝-上海±800kV特高压直流输电工程为例,它是目前世界上电压等级最高、输送容量最大（6400MW）、送电距离最长的直流输电项目,整流和逆变换流阀由6000余只6英寸特大功率电触发晶闸管串联而成,单只器件通态电流4500A,阻断电压8500V,这种串联系统对每一只晶闸管的参数一致性和高可靠性提出了极其苛刻的要求。其晶闸管由西安电力电子技术研究所研制,该研究所的3000～3125A/8000V光控晶闸管、4000～4500A/8500V6英寸全压接大功率晶闸管、4000A/8000V6英寸焊接型大功率晶闸管、3400A/8000V5英寸大功率光控晶闸管、5000A/8500V6英寸大功率晶闸管等5个系列,已经通过了国家级鉴定,实现了世界的最高技术水平。根据十二五规划,该研究所自主研发的第二代6英寸晶闸管,通态电流达到5000A、阻断电压8500V,并已于2010年通过国内外各种型式试验的考核,并已经提供许继集团、西电集团进行自主化换流阀的试验,为更大输送容量的±1100kV特高压直流输电工程奠定技术基础。 3.3 绝缘装置和引出线装置的研制 随着电压等级升高到±1100kV,输电系统的绝缘装置和引出线装置必须相应的提高电压等级,而中国西电集团率先研制成功了±1100kV特高压直流输电工程用换流变压器接入750kV交流系统,端部750kV电压等级引出线装置,该装置顺利通过了外施短时和长时工频耐压带局部放电测量试验,以及操作冲击耐压试验等测试项