电力系统新技术

1、紧凑型输电线路简介 2、直流输电（HVDC) 技术简介 3、柔性输电（FACTS）技术简介 4、谐波问题研究
1、新型输电方式简介 2、直流输电的类型 3、直流输电的优点 4、直流输电系统的构成 5、高压直流输电的应用
各电压等级直流经济输送距离 和输送容量如下：
电压等级 （千伏）
±1000 ±800 ±660 ±500
额定电流 （安培）
4500 4000 3000 3000
输送容量 （万千瓦）
900 600 400 300
电压等级 线路长度 额定功率 ±500kV 574 km 300 万 kW
开工 时间 2008
预计投 运时间 2010
内蒙古呼伦贝尔至辽宁直流输电工程 ±500kV 916km 300 万 kW 2008 2010
宁东—山东直流输电示范工程 葛（洲坝）上（海）直流 综合改造工程 灵宝背靠背直流扩建工程
1、新型输电方式简介 2、直流输电的类型 3、直流输电的优点 4、直流输电系统的构成 5、高压直流输电的应用
各种新型的输电方式: 1、1972年美国学者提出了多相输电 的概念 2、 70年代前苏联学者提出了紧凑型 输电的概念 3、 1995年西安交通大学王锡凡教授 提出了分频输电的概念
各种新型的输电方式: 4、超导输电是超导技术在电力工 业中的一种应用。 5、无线输电方式包括微波输电、 激光输电和真空管道输电
先后研究了2种拉线式塔
f III柔索式,
g V型柔索式
直线和小转角塔采用IVI自立式(b)，主要尺 寸如下图：
1984至1988年，巴西先后建成500kV紧 凑型输电线路1100km。
自然功率较常规线路提高20%； 为使无电干扰和常规线路相同，导线截面 增大50%； 工频电场线下最大4.5kV/m;离中心35m 为.3kV/m。 到2000年巴西已建成500kV单回紧凑型 输电线路约2000km 。
462kV12相 462kV6相 317kV12相 317kV6 相
1978年美国邦维尔电力管理局(BPA)建成 500kV单回和双回紧凑型线路。
巴西从1980年开始研究紧凑型线路， 研究的主要目的是为了大幅度地提高 线路输送能力。
先后研究了4种自立式塔
a 常规自立式, b IVI紧凑自立式, c III紧凑自立式, d VU紧凑,e VVV紧凑自立式
华北地区昌平至房山单回500kV 紧凑型工业试验性线路
最终方案：
相导线结构：6分裂，导线为6xLGJ240/30； 分裂间距：37.5cm(外接圆直径75cm)； 相导线布置：等边倒三角； 相间距：6.7m； 自然功率：1340MW。
500kV紧凑和常规线路的比较： 自然功率：提高34%。 线路走廊：减小17.9m。 电磁环境： 工频电场—高于3kV/m场强区减小33m； 工频磁场—最大工频磁场减小一半，大幅 度减小高磁场的范围； 无线电干扰和可听噪声-和常规线路相当。
反渗透膜
外冷水系统E5
软化单元
常规直流工程换流站可控硅的额定电 流高达3000安，正常运行时，大电流产 生高热量，导致可控硅温度会急剧上升 ，可控硅将被烧坏 。
阀冷却系统一般采用水冷方式，由两 个部分组成，一个是内冷却系统，一个 是外冷却系统。
内系统是一个密闭的循环系统，它 通过冷却介质的流动带走可控硅阀由 于消耗功率所产生的热量。从散热效 果、防火、防腐蚀等多方面因素考虑 ，阀冷却系统的冷却介质采用去离子 水。因此我们通常把阀冷却系统称作 阀水冷系统。
程
项目名称
电压等级 线路长度 额定功率 投运时间
舟山直流输电工程
-100kV 54.1km 10 万 kW 1987．9
葛(洲坝)沪(上海) 直流输电工程 ±500kV 1045 km 120 万 kW 1989．9
天(生桥)广(东)直流输电工程 ±500kV 960km 180 万 kW 2001．6
直流输电的构成 ： 1、整流换流站 2、直流线路 3、逆变换流站
换流站的主要设备
换流站的布置示意图
组成换流阀的晶闸管
换流器
换流变压器
无功补偿和滤波器
平波电抗器
直流滤波器
冷却系统
冷却塔
喷淋泵 80m3平衡水池
主循环泵
旁
离
通
子
回
交
路
换 罐
补水泵
内水冷系统E1
反渗透膜
高压泵
可控硅阀 工业水
三(峡)常(州)直流输电工程
±500kV 860km 300 万 kW 2003．6
三(峡)广(州)直流输电工程
±500kV 940km 300 万 kW 2004．6
贵(州)广(东)Ⅰ回直流输电工程 ±500kV 882km 300 万 kW 2004．9
三峡—上海直流输电工程
±500kV 1048km 300 万 kW 2006．12
贵(州)广(东)Ⅱ回直流输电工程 ±500kV 1255km 300 万 kW 2007．12
西北—华中联网灵宝背靠背直流输电工程 ±120kV
36 万 kW 2005.7
东北—华北联网 高岭直流背靠背工程 ±500kV
150 万 kW 2008.11
2009-2011年直流输电工程
项目名称
西北—华中（四川）直流联网工程
南非至1999年建成投运400kV单回 紧凑型输电线路1250km以上，最长 的一条达900km。
瑞典在1990年准备用两条420kV线 路代替5条220kV老线路，为此对多 种塔型进行研究。
主要目的是减小线路走廊、减少线 路建设费用和减小线路工频磁场。
共研究比较了5种塔型，它们的造价和档距关系 如下图。
最后选用T型塔，使工频磁场减小50%
1、国外紧凑型输电发展简况 2、我国紧凑型输电发展简况 3、我国紧凑型输电线路的特点 4、结束语
500kV紧凑型柔索塔
500kV紧凑型拉V塔
我国紧凑型输电线路研发过程 1、仿效前苏联模式
倒三角排列(自主创新）
最终确定方案
中国： 湖北公安220kV紧凑型输电线路线段 长3.241km 90年代初期在湖北公安县建成； 华北220kV紧凑型输电线 长23.6km 其自然功率较常规线路提高了60%；
直流输电的优点 ： 1、对于远距离、大容量的输电系 统来说，它的投资成本较低。
不同输电距离时的投资比较
输送3500MW功率时的投资比较
输送10500MW功率时的投资比较
直流输电的优点 ： 2、对于跨海的输电工程也就是 海底电缆输电来说，有很大的优越 性。
世界上目前最长的直流电缆工程 瑞典与德国之间跨越Baltic海 电缆长250kM
前苏联设计的500kV紧凑型线 路
美国从上个世纪70年代就开始进行 紧凑型输电线路的研究工作，目的主 要是为了减小线路走廊路权征地费用， 线路走廊宽度主要取决于走廊边缘工 频电场限值。
对以下内容进行了研究 相间无接地构架的紧凑型线路
杆塔上部采用绝缘构架或支柱的紧凑型线路
6相和12相输电线路研究
外冷水系统共有四台喷淋泵，用于向3 台冷却塔提供喷淋水，其中一台作为备 用，其他任何一台喷淋泵故障，备用喷 淋泵自动投入运行，替代故障喷淋泵。
外冷水系统有两个盐池，期中一个作为 备用。
外冷水系统补水回路动力是由高压泵 来提供的，系统有两台高压泵，系统运 行时，只需要启动一台高压泵。
工业泵位于综合水泵房，它是用于向 外冷水提供水源的。
±660kV 1335km 400 万 kW 2008 2011
±500kV 976 km 300 万 kW 2008 2010
±500kV
75 万 kW 2008 2009
中俄直流联网黑河背靠背工程
青藏联网工程之格尔木～拉萨 ±500 千伏直流工程
±220kV
75 万 kW 2007 2008
±500kV 1038km 150 万 kW 2009
1、新型输电方式简介 2、直流输电的类型 3、直流输电的优点 4、直流输电系统的构成 5、高压直流输电的应用
直流输电的类型 ： 1、点ห้องสมุดไป่ตู้点直流输电系统 2、背靠背直流输电系统 3、多端直流输电系统
单极直流输电系统
单极直流输电系统
双极直流输电系统
背靠背直流系统
多端直流系统
1、新型输电方式简介 2、直流输电的类型 3、直流输电的优点 4、直流输电系统的构成 5、高压直流输电的应用
我国紧凑型输电线路主要特点： 1、大幅度地提高了输出能力 2、大幅度地减小了线路走廊宽度 3、大幅度地改善线下及附近工频电磁 环境 4、充分利用导线截面
我国紧凑型输电线路主要特点： 采用的紧凑型线路结构： 占地面积小，有利于农事活动； 导线采用对称布置，有利于制造、 施工和维护； 减小相间距，增加了自然功率。
1、国外紧凑型输电发展简况 2、我国紧凑型输电发展简况 3、我国紧凑型输电线路的特点 4、结束语
1、紧凑型输电应考虑与可控高压并联 电抗器同时采用
2、进一步研究、完善、提高紧凑型 输电技术
3、开展750kV等高一级电压等级紧凑 型输电技术的研究工作
1、紧凑型输电线路简介 2、直流输电（HVDC) 技术简介 3、柔性输电（FACTS）技术简介 4、谐波问题研究
1、国外紧凑型输电发展简况 2、我国紧凑型输电发展简况 3、我国紧凑型输电线路的特点 4、结束语
前苏联从上世纪70年代就开始研究并 提出新型紧凑型线路,并提出新的理论根 据。
目的是最大限度提高线路的输送容量， 充分发挥每根导线作用。
办法是增加分裂间距和分裂根数、压缩 相间距离和优化导线布置。
1984年开始兴建新型紧凑型线路 电压: 330kV； 线路长度: 145.2km； 相导线: 4×AC-154/35 自然功率：较常规线路提高67% 相导线结构：边导线为侧梯形，中相导线 为长方形。 分裂导线间距：靠近杆塔和档距中央不等。
经济输送距离 （公里）
大于2500 1400～2500 1000～1400 小于1000
截至到2000年世界上的直流工程单项架 空线路的最高电压和最大输送容量为 士 600kV， 3150MW（巴西伊泰普直流工 程）。 士500kV，输送容量（3000MW ）最 大的工程在中国有三个。
从1987年到2008年我国己投运直流输电工
高压直流输电（ HVDC） High Voltage Direct Current 柔性输电(FACTS) Flexible AC Transmission System
直流输电的三个主要优点： 1、当输电距离足够长时，直流输电的经 济性将优于交流输电。 2、直流输电通过对换流器的控制可以快 速地（时间为毫秒级）调整直流线路上的功 率，从而提高交流系统的稳定性。 3、直流输电线路可以联接两个不同步或 频率不同的交流系统。
相导线:倒三角布置，相间距5.2m，相导 线4×LGJ-150/25；
自然功率：较常规线路提高43.7%； 线路走廊：较常规线路减小7.8m； 电磁环境：高于3kV/m场强区减小48%， 最大工频磁场减小一半，大幅度减小高磁场 范围。
330kV天成紧凑型线路
1、国外紧凑型输电发展简况 2、我国紧凑型输电发展简况 3、我国紧凑型输电线路的特点 4、结束语
电网新技术简介
焦莉
2014.11.9
1、紧凑型输电线路简介 2、直流输电（HVDC) 技术简介 3、柔性输电（FACTS）技术简介 4、谐波问题研究
提高线路走廊单位面积的电力输 送容量，大幅度提高线路本身输送能 力，已成为当前世界上电力发展的重 要方向之一。
超高压紧凑型输电通过减少相间距 离和优化子导线布置等手段来降低线路 的波阻抗，增大输电线路的自然功率， 同时输电线路的走廊宽度、占地面积均 有所减少。
直流输电的优点 ： 3、直流输电的损耗较低。
输送1200MW功率时的损耗比较
直流输电的优点 ： 4、直流输电可以进行非同步联网； 5、直流输电具有可以快速控制功率的 特点 ； 6、可以限制短路电流； 7、直流输电可以节约输电线路走廊。
输送2000MW功率时线路走廊和杆塔结构比 较
1、新型输电方式简介 2、直流输电的类型 3、直流输电的优点 4、直流输电系统的构成 5、高压直流输电的应用
500kV紧凑型塔型和相导线布置
500kV昌房紧凑型线路
500kV政平—宜兴同塔双回紧凑 型线路
500kV同塔双回紧凑型线路杆塔
500kV政平—宜兴同塔双回紧凑型线路
甘肃省电力公司： 成县-天水330kV紧凑型线路
330kV常规和紧凑塔型对比
a 原设计塔型
b 紧凑型塔型
天成330kV紧凑型输电线路与常规线路比 较：