我国特高压直流输电发展规划与研究成果

表 :& 我国拟建设的特高压直流输电工程
电源类别 金沙江下游水电 四川水电 云南水电 呼盟 @ 北京 哈密 @ 郑州 俄罗斯水电 哈萨克火电 总计 外送容量 , => ?& &)< 1 约 %+ (< ? (< ? (< ? (< ? &)%< ? 特高压直流 输电线路 , 回 ( & ? & & & & &+ 拟投产年份 %)&% . %)&1 %)&? %))9 . %)&+ %)%) %)%) %)%) %)%)
&" 特高压直流输电的关键技术及研究成果
针对中国对特高压直流输电的需求和建设特高 压直流输电工程面临的问题， !&&7 年初， 国家电网公 司启动了特高压输电工程关键技术研究和可行性研 究， 组织了国内科研实力雄厚的科研单位、 大专院校、 设计院、 咨询单位和设备制造厂家， 各取所长、 各尽所 能地进行了工程关键技术的研究。!&&7 年 $ 月成立 了由 +CC 、 DE3(3F5、 西安高压电器研究所和北京网联 直流工程技术有限公司组成的特高压直流工作组， 并 在国家电网公司特高压办公室的领导下开展工作， 其 主要任务是研究并确定特高压直流输电系统的研究 和设计的技术标准。该工作组曾多次组织国内外研 究机构和所有有实力的特高压设备制造厂进行技术 交流和研讨， 并经过近 ! 年的艰苦努力和富有成效的 工作， 基本掌握了特高压直流输电技术的特点和特高
! ! 表 & 中已经通过可行性研究的工程有金沙江下
游一期工程、 四川水电和云南水电第一回特高压直流 输电工程。 云南水电第一回特高压直流输电工程— — —云南 到广东特高压直流输电工程将是我国最早投产的特 电压为 高压直流输电工程， 输送 容 量 为 + ))) #>， 2 1)) /3， 电流为 - &%+ :， 线路长度约 & +)) /0。该 目前正在进行换 工程已于 %))( 年 &% 月 &1 日 奠基， 流站直流设备的招标采购工作。 金沙江下游水电分两期开发。根据一期工程的可 行性研究报告， 金沙江一期工程选用 - 回 ( ?)) #> 的 特高压直流输电工程， 总容量为 &9 %)) #>， 线路总长 度约 + ))) /0， 电压为 2 1)) /3， 电流为? ))) :， 分别 是向家坝到上海、 溪洛渡左到株洲、 溪洛渡右到浙西。 其中第一回特高压直流输电工程— — —向家坝到上海 目前， 该期工 特高压直流输电工程将于 %)&% 年投运， 程建设的各项前期准备工作已就绪， 预计 %))$ 年上 半年即可签订设备采购合同。四川水电通过西昌锦 屏到苏南特高压直流输电工程送出， 容量为 ( ?)) #>，
$8 ,8 !" 巴西伊泰普直流输电工程
伊泰普 @*A/ 输电工程是目前运行电压最高的 直流输电工程。直流输电系统具有 ! 回约 #&& ’( 的 ) -&& ’* 双极直流线路， 配合 . 台发电机将电力外 送。整个伊泰普直流输电工程共分 - 期， 其中第一期 最后一期工程于 ,..& 年完成。 工程于 ,.#% 年完成， 换流站按照 ! 个相互独立的 ) -&& ’* 双极换流 站设计。每个换流站交流侧的额定容量为$ ,7& 9:、 在最高环境温度下， 最大连续运行功率为 $ $.! 9:， 直流侧一个双极的电压额定值为 ) -&& ’*， 最大连续 电流额定值为! -,& +， 最 运行直流电压为 -,$8 - ’*， 大连续运行电流为 ! -.& +。每个双极的短时过负荷 过负荷 ,,7B 时为 !& 5。 能力为过负荷 ,!7B 时为 7 5， 它们在交流侧通过母线联络开关（ 通常闭合） ， 在直流 侧通过隔离开关（ 通常打开） 并联。双极系统共用一 个换流站控制室。 每个极包含 ! 组串联的 $&& ’* ,! 脉动换流器， 采用四重晶闸管阀。任何一组换流器可以进行维修 而不影响换流站其余部分的运行。换流变压器是单 相三绕组型式变压器， 其单台容量整流侧为$,% 9<14， 逆变侧为 $&& 9<14。
!# $" 现状 $8 ,8 ," 哈萨克斯坦—中俄罗斯直流输电工程
!& 世纪 #& 年代， 前苏联的哈萨克斯坦—中俄罗 斯的长距离直流输电工程， 输送距离为 ! %&& ’( ， 电 容量为 - &&& 9:。该工程是将哈萨克 压为 ) 67& ’*， 斯坦的埃基巴斯土兹的煤转换成电力然后送往前苏 联欧洲中部的塔姆包夫斯克。该工程设计为双极大 地回线方式， 每极由 ! 个 ,! 脉动桥并联， 每 ,! 脉动桥 由 $ ; $!& 9<14 = > = 和 $ ; $!& 9<14 = > ? 单相双绕组换 流变压器供电。由于 !& 世纪 #& 年代末到 .& 年代前 苏联政局动荡， 加上其晶闸管技术不够成熟， 因而该 工程没有投入运行。
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我国特高压直流输电发展规划与研究成果
袁清云
（ 国网运行有限公司， 北京市 !""""# ） 摘& 要：根据我国一次能源和负荷的分布特点， 论述了我国发展特高压直流输电技术的必要性， 并从技术研究及设备研 制的角度论证了中国发展特高压直流输电技术的可行性。介绍了我国特高压直流输电工程拟在建、 审批、 规划各个阶段 的情况， 分析了特高压直流输电技术的现状及需要解决的问题， 阐述了特高压直流输电关键技术研究情况及已取得的研 究成果， 提出了特高压直流输电下一步要研究的课题、 重点及完成目标。 关键词：电网； 特高压； 直流输电； 规划； 研究； 建设 中图分类号："#$%&’ &
!" 特高压直流输电技术的现状及需要解决 的问题
" " 特高压直流输电技 术 起 源 于 !& 世 纪 -& 年 代。 从 ,.-- 年 开 始， 瑞 典 /012(345 大 学 开 始 进 行 了 ) 67& ’*的导线研究。之后前苏联、 巴西等国家都先 !& 世纪 #& 年 后开展了特高压直流输电的研究工作， 代， 曾一度形成了特高压输电技术的研究热潮。
:& 我国发展特高压直流输电技术的必要性 与可行性 & &
我国的电力主要是煤电（ 占 ()* ） 和水电（ 占 %+* ） 。已探明的煤炭 % , - 在北部， 水电 % , - 在西南 部， 而能源需求最大的地区是东南部经济发达地区， 能源产地与需求地区之间的距离为 & ))) . % +)) /0。 一次能源的分布与能源需求存在明显的不一致性， 因 此必须对能源需求方式以及如何提高能源输送效率 进行研究。 为了解决这一问题， 中国电力企业积极规划电源 和电网建设， 随着电源与负荷中心距离的逐渐增大， 高效节能、 安全可靠的特高压输电技术被提到了议事 日程。随着中国特高压研究及实际工程的推动， 特高 压技术在国际上继 %) 世纪 1) 年代后又一次升温， 受 到越来越广泛的关注。 %) 世纪 1) 年代， 在 2 1)) /3 直流输电没有不可 逾越的技术障碍结论的基础上， 国内外研究机构在特 高压直流输电技术领域进行了广泛深入的研究， 一批 研究成果表明： 进一步发展特高压直流输电的时机已 成熟。已经有一些制造厂家研制出特高压直流输电 的关键设备， 如 4560678 公司率先于 %))+ 年 9 月研制 出特高压直流输电最关键的设备— — —直流套管； :;; 公司研制的特高压直流输电设备也于 %))( 年 && 月在 瑞典开始长期带电运行的考验， 其运行电压为正常运 行电压的 &< & 倍； 国内研制的平波电抗器也正在进行 型式试验。
!# %" 特高压直流输电需要解决的问题
近期， 国家电网公司进行了广泛的技术交流， 并 开展了关键技术的调研工作。交流和调研结果表明： 虽然特高压直流输电技术在技术上已没有不可逾越
专家论坛
袁清云： 我国特高压直流输电发展规划与研究成果
试验依据。
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压电网的基本特性， 对直流特高压过电压水平和绝缘 配合、 主接线、 关键元件参数、 电磁环境限值、 环境影响 及工程设计建设标准等关键问题都得出了基本结论。 #$$% 年 &$ 月， 金沙江一期 ! 回特高压直流输电工程和 锦屏特高压直流输电工程的可行性研究报告顺利通过 审查； #$$’ 年 &$ 月， 向家坝到上海特高压直流输电工 程的预初步设计已经通过审查； #$$’ 年 && 月， 向家坝 到上海特高压直流输电工程主设备招标文件通过审 查， 当工程核准后即可正式开始进入工程建设阶段。
的障碍， 但仍存在一些需要研究和解决的技术、 标准 等问题。主要的问题有： （ , ）直流场过电压及绝缘水平的确定。特高压 直流输电最根本的问题是过电压及与之相适应的绝 缘问题。特高压过电压包括雷电过电压、 工频过电压 和操作过电压。特高压直流输电过电压的现象及原 理虽与超高压直流输电类似， 但空气绝缘特性却有很 大的差异。由于特高压直流输电的过电压的高低对 其绝缘系统的设计和绝缘水平起着决定性作用， 因此 对特高压直流的过电压必须采取技术措施予以限制， 尤其应把操作过电压限制在尽可能低的水平。 （ ! ）主接线问题。特高压直流输电容量巨大， 因 而需要研究论证接线方式。尽管特高压直流输电工 程最优设计采用单换流器， 但由于输电容量太大， 受 换流变压器等大型设备运输条件的限制， 每极往往需 要采用多个换流器。前苏联的特高压直流设计采用 的是双换流器并联。 （ $ ）键元件的参数确定。晶闸管元件是直流输 电的关键部件。目前世界上比较成熟的技术是7 英寸 晶闸管。通过开发可以研制出满足容量为 -&& 万 ’: 以上的特高压直流输电要求的更大直径的晶闸管元 件。对于 -%& 万 ’: 的特高压直流输电工程晶闸管元 件参数则需要重点研究。 （ % ）特高压直流输电建设的环境问题。要发展 特高压直流输电， 必须解决好其产生的噪声、 电磁污 染对环境的影响问题。换流站的设计和设备制造必 须满足国家的环保要求。 （ 7）工程建设的标准。到目前为止， 尚无 ) #&& ’* 直流输电工程的建设和运行经验， 也没有可以直接套 用的标准， 只有通过工程建设和运行， 逐步建立起一 套科学而且实用的特高压直流输电标准体系， 完成一 批工程建设急需的特高压直流输电标准。