特高压直流输电系统规划设计

特高压直流输电系统规划设计

发表时间：2019-04-01T15:14:49.907Z 来源：《电力设备》2018年第29期作者：严闯刘涛牛延腾[导读] 摘要：特高压直流输电系统具有电压等级高、输送容量大、输电距离远、运行控制灵活等特点。

（河北省石家庄国网河北省电力有限公司检修分公司 050000）摘要：特高压直流输电系统具有电压等级高、输送容量大、输电距离远、运行控制灵活等特点。数量众多的±800 kV 直流输电工程相继建成投运和持续安全稳定运行，标志着特高压直流输电技术已经成熟，具备大规模应用的条件。针对特高压直流输电系统对环境以及电网安全的影响等焦点问题，在总结国内外特高压直流输电技术特点的基础上，阐述了特高压直流输电系统规划设计中应关注的站址选择、

环境影响、技术方案、安全稳定等方面的关键问题和解决思路，以提高工程的经济性和电网运行的可靠性。研究表明，伴随着电力电子技术的快速发展，特高压直流输电作为一种成熟适用技术，其电压等级、输电规模将进一步提升，新型换流技术的应用也将成为可能。

关键词：特高压直流；换流站；环境影响；安全稳定；接线方式；可靠性引言

进入 21 世纪以来，随着直流输电装备水平的不断提高，直流输电技术实现了从超高压到特高压的重大跨越。特高压直流输电以其输送容量大、输送距离远、损耗小、单位容量造价低、走廊土地资源省等特点，成为巨量电力高效送出的主要手段。特高压直流输电工程的相继建成投运和持续安全稳定运行，标志着特高压直流输电技术已经成熟，具备大规模应用的条件。本文给出了世界上已投运、在建特高压直流输电工程及其技术特点，从规划设计的角度指出了特高压直流输电系统需重点关注的技术问题和解决思路，基于全球电网发展需求和电力电子技术进步描绘了特高压直流输电技术的未来发展趋势。

1 特高压直流输电技术发展现状

2004 年中国开始筹划建设特高压直流输电工程，相继建成了特高压技术国家工程实验室、西藏高海拔高压试验基地等，形成了国际领先的直流试验研究体系[3]。伴随着向家坝—上海等多个±800 kV直流输电工程投入商业运行，中国特高压直流输电技术走在世界前列。当前中国加快落实《大气污染防治行动计划》，拟建 12 条外送输电通道中包含 5个±800 kV 直流输电工程，其中宁东—浙江、滇西北—广东、晋北—江苏工程已经开工。

印度东北—阿格拉三端工程则是世界上首个多端特高压直流工程，它由 2 个送端换流站、1 个受端换流站构成，采用换流器并联模式。印度占城—克鲁克什特工程无接地极，采用金属返回方式解决单极运行问题，直流线路与金属返回线路同塔架设.

2 特高压直流输电系统规划设计中重点关注问题

特高压直流输电系统电压高、电流大，输送距离远，对环境以及电网安全的影响成为倍受关注的焦点问题。为了充分发挥特高压直流输电系统在能源大规模、大范围配置方面的能力，在其规划设计中应重点关注站址选择、环境影响、技术方案、安全稳定等问题。

2.1 站址选择

由于特高压直流输电系统过电压水平高、设备体积大，选择低海拔、低地震强度、大件运输条件较好的换流站址，对降低设备和建构筑物造价、提高设备运行稳定性尤为重要。

海拔高度的提高将带来空气间隙和设备外绝缘水平的明显降低，材料和设备散热条件的劣化，以及电晕损耗的提高。特高压换流站采用长空气间隙，一旦发生闪络则放电路径的分散性特别大，可能会对设备、人身安全带来严重的威胁。因此尽量选择低海拔的特高压换流站址，当前站址海拔均<2 000 m.

另外，在接地极址的选择基础上，还需关注地中电流对地下金属设施、电气设备以及电网运行的影响。尽量选择土壤电阻率分布情况较理想的接地极址，并详细调查极址附近有无油气管网、重要埋地金属设施等，分析入地电流对其不利影响并提出解决措施。必要时对临近的变电站、发电厂升压站等电力设施采取隔离措施.

2.2 环境影响

特高压直流输电系统容量大、路径长，如不采取特殊设计或措施，工程的建设和运行将对环境造成较大的影响。环境影响评价因子包括声环境、水环境、生态环境和电磁环境。建设期评价重点为对生态环境的影响，运行期评价重点为直流输电线路的合成场强和噪声影响预测，换流站噪声影响预测，并对输电线路、换流站附近的环境敏感点进行环境影响预测及评价.

3 特高压直流输电技术发展趋势

构建全球能源互联网理念的提出，为保障能源的安全、清洁、高效和可持续供应提供了解决思路。特高压直流输电作为一种成熟适用技术，可用于大型能源基地超远距离、超大容量电力外送和跨国、跨洲骨干通道建设。2015 年中国正在建设的特高压直流输电工程达 6个，锡盟—泰州、上海庙—山东±800 kV 直流输电工程将于近期开工建设，预计到2020 年新增投运工程达 14 个，包括±1 100 kV 直流输电工程 2 个[15-16]。巴西、印度在建工程即将陆续投产，并提出了建设若干回特高压直流输电系统的远期规划目标.

3.1新型换流技术的应用

直流输电本质上是以电力电子技术为基础的。电力电子技术是电力行业过去 30 年最重大的技术进步，随着该技术走向成熟，也将会是未来重要的电气技术发展趋势之一。传统的直流输电技术采用三相桥式单晶硅晶闸管换流器，逆变器发生换相失败是这一技术难以克服的缺点，尤其对于特高压这样的特大型直流输电系统，直接影响着电网的安全。

当前人们正探索用其它的电力电子器件取代单晶硅晶闸管。例如，碳化硅器件不需要恢复时间，因而不会发生换相失败，但器件的参数和水平目前还很低，远未达到直流输电应用的程度.

4 结论

1）世界上第 1 回特高压直流输电系统自 2010年投运以来已运行 8年，长期的安全可靠运行标志着特高压直流输电技术已经成熟，具备大规模应用的条件。

2）在特高压直流输电系统规划设计中，需综合论证解决换流站址、环境影响、技术方案、安全稳定等问题，以提高直流输电系统投运后电网的运行可靠性和工程经济性。

3）特高压直流输电技术伴随着全球能源需求的发展具有更加广阔的应用空间，电力电子技术的发展必将推动传统直流输电系统的电压等级、输电规模进一步提升和新型换流技术的应用范围逐步扩大.