特高压交流与特高压直流输电技术特点对比分析

特高压交流与特高压直流输电技术特点对

比分析

1 特高压交流输电的技术特点

（1）特高压交流输电中间可以落点，具有电网功能，可以根据电源分布、负荷布点、输送电力、电力交换实际需要构成国家特高压骨干网架。特高压交流电网明显的优点是：输电能力大（每提高一个电压等级，在满足短路电流不超标的前提下，电网输送功率的分区控制规模可以提高两倍以上，见表附-1）、覆盖范围广（可以覆盖全国范围）、网损小（铜耗与电压平方成反比；为了降低地面场强、减少电晕损耗，特高压交流线路一般采用八分裂导线，导线电流密度一般选择0.5~0.6A/2mm 左右）、节省架线走廊（如果都按照自然功率输送同等容量的电力1000万千瓦，采用500kV 交流输电，需要8~10回；采用1000kV 交流输电，仅需要2回，可以明显减少输电走廊，如果采用同塔双回，将进一步节省输电走廊，这对寸土寸金的长三角地区是很有意义的）。特高压交流电网适合电力市场运营体制。适应随着时间推移“西电东送、南北互补”电力流的变化。

附表-1短路电流控制水平及相应的系统分区控制规模

（2）随着电网发展装机容量增加，等值转动惯量加大，电网同步功率系数逐步加强（设功角特性曲线的最大值为M P ，运行点功角为

0δ,则同步功率系数为功角特性曲线上运行点功率的微分，0δCOS P P M S =，0δ越小，S P 越大，同步能力越强），交流同步电网的同步能力得到较充分利用。

同步电网结构越坚强，送受端电网的概念越模糊，如欧洲电网那样普遍密集

型电网结构，功角稳定问题不突出，电压稳定问题上升为主要稳定问题。法国联合电网1978年“12.19”大面积停电事故剖析：这次事故损失负荷29GW，约占当时全法国负荷75%，停电8.5小时，少送电1亿kWh。造成这次大面积停电事故的主要原因是：低温造成系统负荷大量增加，系统无功备用容量不足，导致系统电压崩溃。当时法国气温比往年同期低5～7℃，负荷水平比预计多1.2～1.3GW。巴黎地区负荷增长最多，法国东部送巴黎的电力大量增加，使巴黎附近的400kV 变电站母线电压降低至350kV以下。调度未及时采取切负荷措施，使电网电压急骤下降。失步保护动作切去7回400kV及6回225kV线路；巴黎地区5台大发电机组低压保护动作跳闸，导致一系列联锁跳闸使得系统崩溃。这是一起因系统无功备用容量不足而导致系统电压崩溃的静态电压稳定破坏事故。

据不完全统计，从1965至1996年，美国先后发生8次大面积停电事故，总共损失负荷107GW，其中停电损失最大的两次事故是：(1)1965年11月9日，美国东北部停电事故，损失负荷43.6GW；(2)1996年8月10日，美国西部停电事故，损失负荷30.498GW。

美国东北部电网1965年“11. 9”大面积停电事故剖析：这次事故损失负荷43.6GW，停电区域20万平方公里，影响居民3000万人，用户停电最长达13小时，经济损失达一亿美元。造成这次大面积停电事故的主要原因是：多回线路并

列输电造成连锁跳闸。加拿大贝克水电厂5回220kV线路北送电力1.530GW，其中一回线路因过负荷跳闸，造成其余4回线路也过负荷相继跳闸。原来北送电

力调头向南转移到美国东北部电网的两回345kV线路(当时这两回345kV线路从加拿大向美国输电1.0GW，输电距离900km)和多回220kV线路，造成连锁跳闸，东北部电网暂态稳定破坏，导致大面积停电。这是一起由于多回220kV交

流线路并列输电造成连锁跳闸的暂稳破坏事故。

美国西部联合电网(WSCC)1996年“8.10”大面积停电事故剖析：这次事故损失负荷30.498GW，发电损失27.269GW，影响749万用户；少供电2480.0GW-分钟。停电5小时。造成这次大面积停电事故的主要原因是：重载断面接近输送极限运行和电磁环网高负载转移造成连锁跳闸。因为高温造成西北输电线路高负载，使COI联络线向加州输送电力高达4.750GW(计划限额值4.74MW)；由于一

回重载的500kV线路对树闪络，造成与之并联的230kV和115kV线路过载，相继跳闸；加之MCNARY机组因励磁方面的原因跳闸，造成系统振荡，导致COI 联络线断开；原来通过COI联络线向加州北部输送的功率，则通过先向东然后向南冲击，使这个通道上的大量输电线路由于低电压和失步状态而跳开，最后解列为四个孤立电网。这是一起由于电磁环网高负载转移造成连锁跳闸的暂稳破坏事故。

这两次大面积停电事故都是混合型的暂态稳定破坏。其共同特点是由于电网结构不合理，几个电压等级电磁环网运行，主网架不清晰，分层分区不明确。在电网重载运行时发生故障，开始冲击功率不大，但是在冲击功率转移过程中，由于开关相继跳闸，事故影响越来越大，发生雪崩现象，造成大面积停电。

（3）特高压线路产生的充电无功功率约为500kV的五倍。随着运行方式变化，调相调压（无功分层分区平衡，特高压线路高抗补偿度一般要求达到90%及以上甚至过补偿，但是应需注意避开谐振点；注意研究可控高抗的作用）、受端电网的无功功率备用、电压稳定等成为主要的稳定问题。

（4）适时引入百万伏特高压，有利于加强受端电网为直流多馈入系统提供坚强的支撑，有利于从根本上解决500kV短路电流超标问题（经研究条件允许，500kV电网适当解环）。

2 特高压直流输电的技术特点

（1）两端特高压直流输电是直达快车，中间不落点，直接将大量电力送往负荷中心。在送受关系明确的情况下，采用特高压直流输电，实现交直流并联输电或非同步联网。电网结构清晰，可以将全国电网分为几大块，中间用直流隔开。

（2）特高压直流输电可以减少或避免大量过网潮流(前者为交直流并联输电；后者为纯直流输电联网)，随着运行方式变化，潮流变化、潮流返转容易控制。

（3）±800kV特高压直流输电能力约为6400MW；±600kV超高压直流输电能力为3500～4800MW(高值按可控硅通流能力4kA计算；低值比较靠近巴西依泰普HVDC系统两回±600kV，3150MW水平)；如果取低值，前者输电能力