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特高壓直流輸電知識

建設特高壓直流輸電線路需要研究哪些關鍵技術問題?

直流架空線路與交流架空線路相比，在機械結構的設計和計算方面，并沒有顯著差別。但在電氣方面，則具有許多不同的特點，需要進行專門研究。對于特高壓直流輸電線路的建設，尤其需要重視以下三個方面的研究：

（1）電暈效應。直流輸電線路在正常運行情況下允許導線發(fā)生一定程度的電暈放電，由此將會產(chǎn)生電暈損失、電場效應、無線電干擾和可聽噪聲等，導致直流輸電的運行損耗和環(huán)境影響。特高壓工程由于電壓高，如果設計不當，其電暈效應可能會比超高壓工程的更大。通過對特高壓直流電暈特性的研究，合理選擇導線型式和絕緣子串、金具組裝型式，降低電暈效應，減少運行損耗和對環(huán)境的影響。

（2）絕緣配合。直流輸電工程的絕緣配合對工程的投資和運行水平有極大影響。由于直流輸電的“靜電吸塵效應”，絕緣子的積污和污閃特性與交流的有很大不同，由此引起的污穢放電比交流的更為嚴重，合理選擇直流線路的絕緣配合對于提高運行水平非常重要。由于特高壓直流輸電在世界上尚屬首例，國內(nèi)外現(xiàn)有的試驗數(shù)據(jù)和研究成果十分有限，因此有必要對特高壓直流輸電的絕緣配合問題進行深入的研究。

（3）電磁環(huán)境影響。采用特高壓直流輸電，對于實現(xiàn)更大范圍的資源優(yōu)化配置，提高輸電走廊的利用率和保護環(huán)境，無疑具有十分重要的意義。但與超高壓工程相比，特高壓直流輸電工程具有電壓高、導線大、鐵塔高、單回線路走廊寬等特點，其電磁環(huán)境與±500 kV直流線路的有一定差別，由此帶來的環(huán)境影響必然受到社會各界的關注。同時，特高壓直流工程的電磁環(huán)境與導線型式、架線高度等密切相關。因此，認真研究特高壓直流輸電的電磁環(huán)境影響，對于工程建設滿足環(huán)境保護要求和降低造價至關重要。

如何提高特高壓直流的可靠性?

提高特高壓直流輸電的可靠性主要包括：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(tǒng)、水冷系統(tǒng)的并行冗余和晶閘管的串行冗余等；加強設備狀態(tài)監(jiān)視和設備自檢功能等。

針對常規(guī)直流工程中存在的問題，如曾經(jīng)導致直流系統(tǒng)極或者雙極停運的站用電系統(tǒng)、換流變本體保護繼電器、直流保護系統(tǒng)單元件故障等薄弱環(huán)節(jié)，在特高壓直流輸電系統(tǒng)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一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(tǒng)、供水系統(tǒng)、電纜溝、控制保護系統(tǒng)等。

特高壓直流輸電可靠性如何?

正在建設的西南水電外送特高壓直流輸電工程電壓為±800 kV，其主接線方式和已有的直流工程不同，每極采用兩個12脈動換流器串聯(lián)。如果出現(xiàn)一個12脈動換流器故障，健全的換流器仍然可以和同一個極對端換流站的任意一個換流器共同運行，因此單極停運的概率將顯著降低，考慮到第一個特高壓直流工程缺乏經(jīng)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。技術成熟后，預計停運次數(shù)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。另外由于系統(tǒng)研究水平、設備制造技術、建設和運行水平的提高，直流工程數(shù)量的增加和相關經(jīng)驗的積累，換流器平均故障率預計可以控制在2次/年?？傮w來說，特高壓直流工程將會比常規(guī)直流更加可靠。

為什么要對直流輸電系統(tǒng)的可靠性指標進行定期統(tǒng)計和評價?

直流輸電系統(tǒng)是一個復雜的自成體系的工程系統(tǒng)，多數(shù)情況下承擔大容量、遠距離輸電和聯(lián)網(wǎng)任務。因此，需要設定一些直流輸電系統(tǒng)可靠性指標，用于衡量直流輸電系統(tǒng)實現(xiàn)其設計要求和功能的可靠程度，評價直流輸電系統(tǒng)運行性能。直流系統(tǒng)可靠性直接反映直流系統(tǒng)的系統(tǒng)設計、設備制造、工程建設以及運行等各個環(huán)節(jié)的水平。通過直流系統(tǒng)可靠性分析，可以提出改善工程可靠性的具體措施，對新建工程提出合理的指標要求。國際大電網(wǎng)會議專門成立一個直流輸電系統(tǒng)可靠性工作組，每兩年對全世界所有直流輸電工程進行一次可靠性的綜合統(tǒng)計和評價。

如何確定特高壓直流輸電線路的走廊寬度?

特高壓直流輸電線路的走廊寬度主要依據(jù)2個因素確定：導線最大風偏時保證電氣間隙的要求；滿足電磁環(huán)境指標（包括電場強度、離子流密度、無線電干擾和可聽噪聲）限值的要求。根據(jù)線路架設的特點，在檔距中央影響最為嚴重。研究表明，對于特高壓直流工程，線路鄰近民房時，通過采取拆遷措施，保證工程建成后的電氣間隙和環(huán)境影響滿足國家規(guī)定的要求。通常工程建設初期進行可行性研究時就要計算電場強度、離子流密度、無線電干擾和可聽噪聲的指標，只有這些指標滿足國家相關規(guī)定時，工程才具備核準條件。

如何選擇特高壓直流輸電線路導線型式?

在特高壓直流輸電工程中，線路導線型式的選擇除了要滿足遠距離安全傳輸電能外，還必須滿足環(huán)境保護的要求。其中，線路電磁環(huán)境限值的要求成為導線選擇的最主要因素。同時，從經(jīng)濟上講，線路導線型式的選擇還直接關系到工程建設投資及運行成本。因此特高壓直流導線截面和分裂型式的研究，除了要滿足經(jīng)濟電流密度和長期允許載流量的要求外，還要在綜合考慮電磁環(huán)境限值以及建設投資、運行損耗的情況下，通過對不同結構方式、不同海拔高度下導線表面場強和起暈電壓的計算研究，以及對電場強度、離子流密度、可聽噪聲和無線電干擾進行分析，從而確定最終的導線分裂型式和子導線截面。對于±800 kV特高壓直流工程，為了滿足環(huán)境影響限值要求，尤其是可聽噪聲的要求，應采用6× 720 mm2及以上的導線結構。

直流輸電線路絕緣配合設計要解決哪些問題?

直流輸電線路的絕緣配合設計就是要解決線路桿塔和檔距中央各種可能的間隙放電，包括導線對桿塔、導線對避雷線、導線對地、以及不同極導線之間的絕緣選擇和相互配合，其具體內(nèi)容是：針對不同工程和大氣條件等選擇絕緣子型式和確定絕緣子串片數(shù)、確定塔頭空氣間隙、極導線間距等，以滿足直流輸電線路合理的絕緣水平。

信息來源：北極星電力網(wǎng)