我国特高压直流输电发展规划与研究成果_袁清云

!# %" 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
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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； #$$’ 年 && 月， 向家坝 到上海特高压直流输电工程主设备招标文件通过审 查， 当工程核准后即可正式开始进入工程建设阶段。
&" 特高压直流输电的关键技术及研究成果
针对中国对特高压直流输电的需求和建设特高 压直流输电工程面临的问题， !&&7 年初， 国家电网公 司启动了特高压输电工程关键技术研究和可行性研 究， 组织了国内科研实力雄厚的科研单位、 大专院校、 设计院、 咨询单位和设备制造厂家， 各取所长、 各尽所 能地进行了工程关键技术的研究。!&&7 年 $ 月成立 了由 +CC 、 DE3(3F5、 西安高压电器研究所和北京网联 直流工程技术有限公司组成的特高压直流工作组， 并 在国家电网公司特高压办公室的领导下开展工作， 其 主要任务是研究并确定特高压直流输电系统的研究 和设计的技术标准。该工作组曾多次组织国内外研 究机构和所有有实力的特高压设备制造厂进行技术 交流和研讨， 并经过近 ! 年的艰苦努力和富有成效的 工作， 基本掌握了特高压直流输电技术的特点和特高
!# $" 现状 $8 ,8 ," 哈萨克斯坦—中俄罗斯直流输电工程
!& 世纪 #& 年代， 前苏联的哈萨克斯坦—中俄罗 斯的长距离直流输电工程， 输送距离为 ! %&& ’( ， 电 容量为 - &&& 9:。该工程是将哈萨克 压为 ) 67& ’*， 斯坦的埃基巴斯土兹的煤转换成电力然后送往前苏 联欧洲中部的塔姆包夫斯克。该工程设计为双极大 地回线方式， 每极由 ! 个 ,! 脉动桥并联， 每 ,! 脉动桥 由 $ ; $!& 9<14 = > = 和 $ ; $!& 9<14 = > ? 单相双绕组换 流变压器供电。由于 !& 世纪 #& 年代末到 .& 年代前 苏联政局动荡， 加上其晶闸管技术不够成熟， 因而该 工程没有投入运行。
$8 ,8 !" 巴西伊泰普直流输电工程
伊泰普 @*A/ 输电工程是目前运行电压最高的 直流输电工程。直流输电系统具有 ! 回约 #&& ’( 的 ) -&& ’* 双极直流线路， 配合 . 台发电机将电力外 送。整个伊泰普直流输电工程共分 - 期， 其中第一期 最后一期工程于 ,..& 年完成。 工程于 ,.#% 年完成， 换流站按照 ! 个相互独立的 ) -&& ’* 双极换流 站设计。每个换流站交流侧的额定容量为$ ,7& 9:、 在最高环境温度下， 最大连续运行功率为 $ $.! 9:， 直流侧一个双极的电压额定值为 ) -&& ’*， 最大连续 电流额定值为! -,& +， 最 运行直流电压为 -,$8 - ’*， 大连续运行电流为 ! -.& +。每个双极的短时过负荷 过负荷 ,,7B 时为 !& 5。 能力为过负荷 ,!7B 时为 7 5， 它们在交流侧通过母线联络开关（ 通常闭合） ， 在直流 侧通过隔离开关（ 通常打开） 并联。双极系统共用一 个换流站控制室。 每个极包含 ! 组串联的 $&& ’* ,! 脉动换流器， 采用四重晶闸管阀。任何一组换流器可以进行维修 而不影响换流站其余部分的运行。换流变压器是单 相三绕组型式变压器， 其单台容量整流侧为$,% 9<14， 逆变侧为 $&& 9<14。
（ / ）在特高压直流输电线路途经滇、 川、 黔、 湘/ 省地区覆冰严重的走廊区域的适当位置建立了 / 个 通过 & 年的覆冰观测与初步 观冰站和 #/ 个观冰点， 分析， 得出了线路规划通道区域覆冰特性与冰区分布 的初步结论， 可供输电线路路径方案的优化参考。 （ % ）坚持特高压工程建设与环境相协调的原则， 在过去多年研究的基础上， 深入开展了特高压直流输 电的环境影响研究， 提出了特高压直流输电电磁环境 限值的推荐值， 通过预测理论计算和现场测量， 进行 了特高压直流输电运行期环境影响的预测和评价工 作， 确保特高压直流输电的电磁环境影响程度不超过 现有 %$$ +, 交直流的影响水平。目前该研究已获得 国家环保总局的认可。 （ ’ ）确定了 ’ 英寸晶闸管的技术参数， 积极推进 ’ 英寸晶闸管的研发。’ 英寸晶闸管的研发进展良 好， 我国西安电力电子研靠所和株洲南车时代公司均 已研制出具有 / $$$ 1、 - +, 基本参数的 ’ 英寸晶闸 管。国外公司也已制造出 ’ 英寸晶闸管元件， 并且已 经完成相应的换流阀设计。 （ . ）金沙江一期送端区域包括 / 个升压站、 ! 个 ! 个接 换流站、 送出区域的各回特高压直流输电线路、 地极址和接地极线路、 从升压站到换流站以及换流站 之间的 #$ 余条 %$$ +, 交流线路。这些工程项目规模 大， 线路走廊紧张， 地形地质情况复杂。经整体考虑， 我国创造性地将溪洛渡、 向家坝发电厂的出线规划作 为一个系统工程， 对该地区 ’ -!/ +2# 区域进行了大 比例尺、 大面积的整体航空摄影， 构建了该地区三维 立体化的数字工作平台， 提高了出线规划工作的准确 度和科学性， 统筹兼顾了后续线路路径的优化工作， 保证了金沙江一期特高压直流输电工程送端可行性 研究选站、 选线和大件运输等工作的顺利开展。 （ - ）共用接地极研究。金沙江一期送端换流站 相隔距离很近， 为减小送端直流接地极选择的压力， 降低工程建设的成本， 同时保证直流工程运行的安全 性和可靠性， 对送端直流接地极共用的可行性进行了 研究。目前已经完成了对送端接地极址土壤深层电 阻率的测量， 提出了共用接地极的 ! 个重点推荐方 案， 并将作进一步的技术经济比较。 （ ) ）编制了向家坝—上海特高压直流输电功能 规范书和设备采购规范， 并于 #$$’ 年 % 月 !& 发布了 第一版， #$$’ 年 && 月完成了特高压直流输电关键设 备的采购招标文件审查， 因而已具备设备采购条件。 （ &$ ）推进设备制造厂家开展关键设备研制和试 验工作。国内外一些制造厂家已经开发出换流变压 器及套管、 ’ 英寸晶闸管、 干式平波电抗器、 直流穿墙 套管、 直流场支柱绝缘子、 旁路断路器等主要设备的 样机， 部 分 已 通 过 了 型 式 试 验。 133 已 经 在 瑞 典
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。
!" 特高压直流输电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
! ! 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 ( ?)) #>，