DQZHAN技術(shù)訊：漲知識(shí)｜輸電線路常用“新”技術(shù)

由發(fā)電廠向電力負(fù)荷中心輸送電能的線路以及電力系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)線一般我們稱為輸電線路。今天我們說的輸電線路新技術(shù)其實(shí)不新，只能相對(duì)我們常規(guī)線路來對(duì)比應(yīng)用晚些，這些“新”技術(shù)大部分在我們電網(wǎng)成熟應(yīng)用較多。今天將我們國內(nèi)的所謂“新”技術(shù)的常用輸電線路形式歸納如下：

大電網(wǎng)技術(shù)

“大電網(wǎng)”是由多個(gè)地方電網(wǎng)或大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)而成的互聯(lián)電力系統(tǒng)、聯(lián)合電力系統(tǒng)或統(tǒng)一電力系統(tǒng)。互聯(lián)電力系統(tǒng)是將大區(qū)電網(wǎng)之間、國家電網(wǎng)之間以少量聯(lián)結(jié)點(diǎn)同步互聯(lián);聯(lián)合電力系統(tǒng)具有協(xié)調(diào)規(guī)劃，并按合同或協(xié)議調(diào)度的特點(diǎn)。兩個(gè)或兩個(gè)以上的小型電力系統(tǒng)用電網(wǎng)連接起來并聯(lián)運(yùn)行，即可組成地區(qū)性電力系統(tǒng)。若干個(gè)地區(qū)性電力系統(tǒng)用電網(wǎng)連接起來，即組成聯(lián)合電力系統(tǒng)。統(tǒng)一電力系統(tǒng)就是統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一調(diào)度和運(yùn)行的電力系統(tǒng)。

大電網(wǎng)具有超高壓、特高壓輸電網(wǎng)架，超大輸送容量和遠(yuǎn)距離輸電的基本特征，網(wǎng)內(nèi)由高壓交流輸電網(wǎng)、超高壓交流輸電網(wǎng)和特高壓交流輸電網(wǎng)，以及特高壓直流輸電網(wǎng)、高壓直流輸電構(gòu)成分層、分區(qū)、結(jié)構(gòu)清晰的現(xiàn)代化電力系統(tǒng)。

超大輸送容量和遠(yuǎn)距離輸電的界限與其相應(yīng)電壓等級(jí)線路的自然輸送功率和波阻抗有關(guān)，線路電壓等級(jí)越高，其輸送的自然功率越大，波阻抗越小，輸送距離越遠(yuǎn)，覆蓋范圍越大，各電網(wǎng)或大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)關(guān)系越強(qiáng)，聯(lián)網(wǎng)后整個(gè)大電網(wǎng)的穩(wěn)定性與各電網(wǎng)間故障時(shí)互相支援的能力有關(guān)，即各電網(wǎng)或大區(qū)電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線交換功率愈大，聯(lián)系越緊密，電網(wǎng)運(yùn)行越穩(wěn)定。

電網(wǎng)是由變電站、配電站、電力線路和其他供電設(shè)施所組成的輸電網(wǎng)絡(luò)，其中，數(shù)量較多的*高電壓等級(jí)輸電線路及相應(yīng)的變電站構(gòu)成該網(wǎng)的骨干輸電網(wǎng)架。大區(qū)電網(wǎng)是指網(wǎng)中具有調(diào)峰能力較強(qiáng)的大型發(fā)電廠的電網(wǎng)，如中國的跨省區(qū)的6大區(qū)域電網(wǎng)，每個(gè)區(qū)域電網(wǎng)均有網(wǎng)局直調(diào)的大型火力發(fā)電廠和水力發(fā)電廠。

緊湊輸電技術(shù)

緊湊輸電技術(shù)的基本原理是通過優(yōu)化輸電線路導(dǎo)線布置、縮小相間距離、加大分裂導(dǎo)線(子導(dǎo)線)間距和增加分裂導(dǎo)線(子導(dǎo)線)數(shù)目，使電荷在各導(dǎo)線表面分布均勻、表面場強(qiáng)均勻，以提高導(dǎo)線有效截面，同時(shí)使線路電容上升，電感下降，減少線路波阻抗，在相同輸電線路額定電壓等級(jí)條件下，可明顯提高自然輸送功率，在無線電干擾和電暈損失等方面也能控制在一個(gè)可以接受的水平，從而可減少輸電回路數(shù)，壓縮線路走廊寬度、減少用地等，以提高輸電能力的經(jīng)濟(jì)輸電技術(shù)。

緊湊超高壓交流輸電線路與常規(guī)輸電線路相比的基本特點(diǎn)是：

①相導(dǎo)線采用多分裂結(jié)構(gòu)，并加大了導(dǎo)線間距;

②縮小相間距離，為避免風(fēng)吹導(dǎo)線振動(dòng)造成相間短路，相間采用間隔棒固定相間距離;

③采用相間無構(gòu)架的桿塔結(jié)構(gòu)形式。

已采用緊湊型輸電技術(shù)的500kV羅百Ⅰ回交流輸電線路，為500kV天廣Ⅳ回輸變電工程的羅平—百色段，是我國**次在高海拔地區(qū)、長距離線路中采用這項(xiàng)技術(shù)。該輸變電工程于2005年6月投運(yùn)，目前運(yùn)行穩(wěn)定。

緊湊型輸電技術(shù)不僅能明顯提高自然輸送功率，而且每千米少占送電走廊27.4畝，可有效減少林木砍伐、青苗賠償及房屋拆遷量，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。

目前，南方電網(wǎng)正在500kV貴州施秉至廣東賢令山、云南500kV德宏等輸變電工程中推廣應(yīng)用緊湊型輸電技術(shù)。

高壓直流輸電

高壓直流輸電易于實(shí)現(xiàn)異步聯(lián)網(wǎng);在輸電臨界距離以上比交流輸電更經(jīng)濟(jì);用相同的線路走廊可比交流輸送更多的電力，因此，廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)距離大容量輸電、電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)距離海底電纜或大城市地下電纜送電、配電網(wǎng)輕型直流輸電等。

現(xiàn)代電力傳輸系統(tǒng)通常由特高壓、超高壓直流輸電與交流輸電相互配合構(gòu)成的。超高壓、特高壓直流輸電技術(shù)具有送電距離遠(yuǎn)、送電容量大、控制靈活和調(diào)度方便等特點(diǎn)。

對(duì)于送電1000km左右，送電容量不超過300萬kW的直流輸電工程，一般采用±500kV電壓等級(jí);當(dāng)送電容量超過300萬kW，送電距離超過1500km時(shí)，一般采用±600kV或以上電壓等級(jí);當(dāng)輸電距離達(dá)到2000km左右時(shí)，就需要考慮更高的電壓等級(jí)，以充分利用線路走廊資源，減少輸電回路數(shù)，降低輸電損耗。

高壓直流輸電技術(shù)是利用大功率電力電子元件，如，高電壓大功率晶閘管、可關(guān)斷可控硅GTO、絕緣柵雙極晶體管IGBT等組成整流與逆變?cè)O(shè)備，以實(shí)現(xiàn)高電壓、遠(yuǎn)距離電力傳輸。相關(guān)技術(shù)包括電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、絕緣新材料、光纖、超導(dǎo)、仿真及電力系統(tǒng)運(yùn)行、控制和規(guī)劃等。

高壓直流輸電系統(tǒng)是由換流閥組、換流變壓器、直流濾波器、平波電抗器、直流輸電線路、交流側(cè)和直流側(cè)的電力濾波器、無功補(bǔ)償裝置、直流開關(guān)設(shè)備、保護(hù)和控制裝置以及輔助設(shè)備等元件(系統(tǒng))所組成的復(fù)雜系統(tǒng)。主要由兩個(gè)換流站和直流輸電線組成，兩個(gè)換流站與兩端的交流系統(tǒng)相連接。

直流輸電*核心的技術(shù)集中于換流站設(shè)備，換流站實(shí)現(xiàn)了直流與交流的相互轉(zhuǎn)換，換流站包括整流站和逆變站兩部分，整流站把三相交流電變換成直流電的換流站，逆變站把直流線路送來的直流電變換成交流電的換流站。換流閥是換流站中實(shí)現(xiàn)直流與交流相互轉(zhuǎn)換的核心設(shè)備。在運(yùn)行中，換流器在交流側(cè)和直流都會(huì)產(chǎn)生高次諧波，引起諧波干擾、使換流設(shè)備控制不穩(wěn)定、引起發(fā)電機(jī)和電容器過熱、干擾通信系統(tǒng)，因此，需要采取抑制措施，在直流輸電系統(tǒng)的換流站中設(shè)置濾波器吸收高次諧波，交流側(cè)濾波器除吸收諧波外，還提供部分基波無功功率，直流側(cè)濾波器用平波電抗器限制諧波。

特高壓輸電

特高壓輸電具有送電容量大、送電距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍廣、節(jié)約線路走廊、輸電損耗小、可實(shí)現(xiàn)更大范圍的資源優(yōu)化配置等特點(diǎn)，可以根據(jù)電源分布、負(fù)載布局、輸送容量、電力交換等需要構(gòu)成特高壓電網(wǎng)骨干網(wǎng)架。

特高壓交流和特高壓直流輸電各有優(yōu)點(diǎn)，一般地，特高壓交流輸電適合于更高**電壓等級(jí)的網(wǎng)架建設(shè)和跨大區(qū)聯(lián)絡(luò)線，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性;而特高壓直流輸電則適合于大型水力發(fā)電基地和大型燃煤發(fā)電基地的大容量遠(yuǎn)距離輸送，以提高輸電線路建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。

特高壓交流輸電線路屬于均勻長線路，它的特點(diǎn)是沿線的電阻、電感、電容、電導(dǎo)連續(xù)均勻分布在整個(gè)輸電線路上，在討論問題時(shí)，常用單位長度的電阻r1、電感L1、電容C1、電導(dǎo)g1來描述其電氣特性。均勻長線路的特性阻抗和傳播系數(shù)常被用以估計(jì)超高壓線路的運(yùn)行待性。

柔**流輸電系統(tǒng)

柔**流輸電系統(tǒng)(FACTS)是綜合利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的潮流和參數(shù)進(jìn)行靈活快速調(diào)節(jié)控制，增加系統(tǒng)可控度與提高輸電容量的交流輸電系統(tǒng)。FACTS技術(shù)是一種交流輸電新技術(shù)，也稱為靈活(或柔性)輸電控制技術(shù)。應(yīng)用FACTS技術(shù)，既可在較大范圍內(nèi)控制潮流，得到比較理想的潮流分布，又可增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定度，進(jìn)而提高輸電線路的輸送能力。

將FACTS技術(shù)應(yīng)用于配電系統(tǒng)，以改善電能質(zhì)量，稱為配電系統(tǒng)柔**流輸電系統(tǒng)DFACTS或稱為用戶電力技術(shù)CPT，有的文獻(xiàn)中稱為定質(zhì)電力技術(shù)或定制電力技術(shù)。

同步斷路器又稱選相真空斷路器，它可在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開或閉合，具有選相合、分閘功能，智能化功能，快速合、分閘功能等。