在我國特高壓電網建設中,將以1000kV交流特高壓輸電為主形成特高壓電網骨幹網架,實現各大區電網的同步互聯;±800kV特高壓直流輸電則主要用於遠距離、中間無落點、無電壓支撐的大功率輸電工程。
1、特高壓直流輸電設備。主要包括:換流閥、換流變壓器、平波電抗器、交流濾波器、直流濾波器、直流避雷器、交流避雷器、無功補償設備、控制保護裝置和遠動通信設備等。相對於傳統的高壓直流輸電,特高壓直流輸電的直流側電壓更高。容量更大,因此對換流閥、換流變壓器、平波電抗器、直流濾波器和避雷器等設備提出了更高的要求。
2、特高壓直流輸電的接線方式。UHVDC壹般采用高可靠性的雙極兩端中性點接線方式。
3、特高壓直流輸電的主要技術特點。與特高壓交流輸電技術相比,UHVDC的主要技術特點為:
(1)UHVDC系統中間不落點,可點對點、大功率、遠距離直接將電力輸送至負荷中心;
(2)UHVDC控制方式靈活、快速,可以減少或避免大量過網潮流,按照送、受兩端運行方式變化而改變潮流;
(3)UHVDC的電壓高、輸送容量大、線路走廊窄,適合大功率、遠距離輸電;
(4)在交直流混合輸電的情況下,利用直流有功功率調制可以有效抑制與其並列的交流線路的功率振蕩,包括區域性低頻振蕩,提高交流系統的動態穩定性;
(5)當發生直流系統閉鎖時,UHVDC兩端交流系統將承受很大的功率沖擊。
如何提高特高壓直流的可靠性?
所有提高常規直流輸電可靠性的措施對於提高特高壓直流輸電的可靠性依然有效,並且要進壹步予以加強。主要包括:降低元部件故障率;采取合理的結構設計,如模塊化、開放式等;廣泛采用冗余的概念,如控制保護系統、水冷系統的並行冗余和晶閘管的串行冗余等;加強設備狀態監視和設備自檢功能等。
針對常規直流工程中存在的問題,如曾經導致直流系統極或者雙極停運的站用電系統、換流變本體保護繼電器、直流保護系統單元件故障等薄弱環節,在特高壓直流輸電系統的設計和建設中將采取措施進行改進。此外,還將加強運行維護人員的培訓,適當增加易損件的備用。
提高特高壓直流輸電工程可靠性,還可以在設計原則上確保每壹個極之間以及每極的各個換流器之間最大程度相互獨立,避免相互之間的故障傳遞。其獨立性除了主回路之外,還需要考慮:閥廳布置、供電系統、供水系統、電纜溝、控制保護系統等。
特高壓直流輸電可靠性指標如何?
在我國計劃建設的西南水電外送特高壓直流輸電工程電壓為±800千伏,其主接線方式和我國已有的直流工程不同,每極采用兩個12 脈動換流器串聯。如果出現壹個12脈動換流器故障,健全的換流器仍然可以和同壹個極對端換流站的任意壹個換流器***同運行,因此單極停運的概率將顯著降低,考慮到第壹個特高壓直流工程缺乏經驗,可行性研究報告中初步提出了與三峽-上海直流工程相同的可靠性指標。技術成熟後,預計停運次數可以降低到 2 次/(每極·年)以下。雙極停運的概率也將大幅下降,可以控制在 0.05 次/年。另外由於系統研究水平、設備制造技術、建設和運行水平的提高,由於直流工程數量的增加和相關經驗的積累,換流器平均故障率預計可以控制在 2 次/(每換流器·年)。總體來說,特高壓直流工程將會比常規直流更加可靠。
直流輸電系統的可靠性有哪些具體的指標?
直流輸電系統的可靠性指標總計超過 10 項,這裏只介紹停運次數、降額等效停運小時、能量可用率、能量利用率四項主要可靠性指標。停運次數:包括由於系統或設備故障引起的強迫停運次數。對於常用的雙極直流輸電系統,可分為單極停運,以及由於同壹原因引起的兩個極同時停運的雙極停運。對於每個極有多個獨立換流器的直流輸電系統,停運次數還可以統計到換流器停運。不同的停運代表對系統不同水平的擾動。
降額等效停運小時:直流輸電系統由於全部或者部分停運或某些功能受損,使得輸送能力低於額定功率稱為降額運行。
降額等效停運小時是:將降額運行持續時間乘以壹個系數,該系數為降額運行輸送損失的容量與系統最大連續可輸送電容量之比。
能量可用率:衡量由於換流站設備和輸電線路(含電纜)強迫和計劃停運造成能量傳輸量限制的程度,數學上定義為統計時間內直流輸電系統各種狀態下可傳輸容量乘以對應持續時間的總和與最大允許連續傳輸容量乘以統計時間的百分比。
能量利用率:指統計時間內直流輸電系統所輸送的能量與額定輸送容量乘以統計時間之比。