淺析特高壓直流輸電的實踐作用

林夏妮

摘 要：特高壓的直流輸電具有重要的意義，尤其是在遠距離傳輸電能方面有著不可撼動的地位，但是由于環境不穩定、設計階段問題、負荷較高等原因，使得特高壓直流輸電存在許多不穩定性和安全問題。文章從特高壓直流輸電出發，分析特高壓直流輸電的一些實踐方法，并且總結幾點特高壓直流輸電實踐的意義，旨在為相關從業人員提供參考性意見。

關鍵詞：特高壓直流電；直流輸電；實踐作用

1 特高壓直流電概述

特高壓直流輸電指的是±800kV以上等級電壓的直流輸電技術。主要包括以下幾部分組成：換流變壓器、換流閥、交流濾波器、平波電抗器、直流避雷器、直流濾波器、無功補償設備、交流避雷器、控制保護裝置以及遠動通信設備等。其主要特點是控制方式快速靈活，能夠避免大量過網潮流，并按照送、受兩端運行方式的變化來改變潮流電壓，因此可用于電力系統的非同步聯網；該輸電技術系統中可大功率、點對點的直接將電力輸送至負荷中心，同時輸送的容量比較大、線路走廊窄，適合大功率、遠距離輸電；同時在交直流混合輸電的環境下，通過直流有功功率調制能夠有效的抑制交流線路的功率振蕩，降低區域性低頻振蕩，保證了交流系統的動態穩定性。其缺點是特高壓直流輸電設備對換流閥、平波電抗器、換流變壓器、直流濾波器以及避雷器等設備的要求比較高[1]。

2 特高壓直流電實踐方法

2.1 融冰接線方式

融冰接線方式適用于比較特殊的條件，可根據工程的設計要求將兩極的高端換流器進行并聯，在首端施加較大的直流電流，通過升溫達到融冰的目的，但是就同一線路而言，導線直流融冰和地線的直流融冰是存在差異的，主要由于導線的電阻要小于地線的電阻，所以融冰的電流小，電壓較高[2]。

2.2 提高受端電網的動態無功補償

在多回直流集中饋入受端電網，尤其是直流落點密集并且站點負荷較重的地區，想要維持一定的穩定電壓就必須要保證無功電壓的支撐能力，因此可采取合理安排電源開機、加裝動態無功補償裝置、優化直流VDCL方法、優化發動機高壓側控制技術等方法來增加電網的動態無功支撐能力，大力的提高部分電壓的穩定性。通過在直流輸電逆變站附近的負荷中心加裝無功補償設備還能增強直流換相失敗后的恢復能力。目前國內已有許多地區進行實踐，并且取得了較好的效果。

2.3 規避大容量特高壓引發的風險

為了防止大容量特高壓的直流輸電導致的系統風險，可通過以下方法來著手：首先對直流落點進行優化，盡量選擇單回通道的特高壓直流規模，以減小由于大容量直流閉鎖以后所造成的的潮流轉移，以及有交流通道所引起的潮流和電壓波動，將受端電網的多直流有效短路比控制在合理的范圍內。如廣東地區電網在2015年多直流有效短路比達到了2.6左右，預計未來五年內將有效短路比降到1.8。同時如果提高單回直流的規模，也能實現有效短路比的進一步降低，增加受端電壓的穩定性[3]。

2.4 大電網的仿真技術

傳統仿真程序具有一定的局限性，無法滿足交直流系統風險分析研究的要求，因此具有高精度模擬直流換相的電磁暫態仿真能夠很好的解決這一問題。該仿真平臺通過閉環連接控制保護裝置，在保證了直流輸電換相過程的真實性和控制保護動態的響應功能的同時，還能準確的顯示出電網系統所有區間機群的功能穩定性，以滿足實際的需求。同時近些年科研人員還在開發電磁-機電相結合的仿真平臺，并初步應用于直流輸電的故障分析工作當中。

雖然抵御故障的能力不斷的提升，但是隨著特高壓電網規模不斷的加大，電網交流直流之間的相互影響也在增加，使得多重故障的影響范圍和拒不連鎖效應增加，使得特高壓電網的穩定性降低，因此又采用了基于輸電設計階段、運行階段、反事故措施的仿真技術機制，通過對工程建設投運、系統軟件升級、軟件修改、保護邏輯優化等手段，有效的提高了特高壓直流輸電的穩定性[4]。

3 特高壓直流電實踐意義

3.1 提高運行穩定性

中國國土面積較大，地域跨度廣，資源分布不均勻，因此國家開展了諸如南水北調、西氣東輸、西電東送等資源跨區域調送工程，但是這些工程在傳輸過程中也有很多難題，針對西電東送來說，電力的輸送要采取特高壓的方式，在電力傳輸過程當中由于距離較長，環境變化較多，因此會出現電力流失等現象，所以要想辦法提高電力輸送的穩定性。特高壓直流電的實踐能夠有效的預期將要出現的情況，解決電力輸送過程中將面臨的問題，積累經驗，能夠保證電力輸送的長期性和可靠性。

3.2 降低特高壓電力輸送的風險

特高壓的電力在傳輸過程中，由于其傳輸距離遠，容量大、電壓高，使得在傳輸過程當中面臨著許多的風險，常見的有以下幾種。

3.2.1 直流輸電大功率運行閉鎖

結合以往的案例（如云廣、糯扎渡等）分析可知，特高壓直流輸電中，在按照額定功率運行時，雙極閉鎖將會導致系統狀態不穩定，需要采取切機切負荷等方法來實現系統的穩定。穩控措施涉及到的站點比較多，在云廣特高壓輸電中就出現了50多個廠站的穩定控制，只要其中任何一個控制站出現裝置拒動的情況，便會破壞整個系統的穩定性。并且這種破壞是無法依靠失步解列裝置解列來修護的，即便解列了失步解列裝置，受端電網的低壓低頻減載裝置仍會大量動作，嚴重時候可能會切除大量的電網負荷，導致電力安全事故的發生。所以大電網運行的安全需要二次控制系統的緊密配合，同時對于切負荷、切機、低頻低壓減載、失步解列的后續防線提出了更高的可靠性要求[5]。

3.2.2 交叉跨越多回線路故障

大容量的特高壓直流輸電線路互相交叉、跨越，尤其是在關鍵交流線路的跨越交叉處容易出現交流線路跳閘以及多回直流同時閉鎖等故障，一般常見的特高壓直流線路都會出現至少70%的交叉點，對于電網的安全穩定運行造成極大的影響。

3.2.3 受端故障引起換相失敗或者閉鎖

當特高壓線路的受端中心部分出現交流系統的故障時，會引起保護和開關拒動的現象，使得多回直流閉鎖或者持續的換相失敗。部分地區多回大容量直流密集落點受端電網，會導致交流故障無法及時清除；并且直流換相失敗以后會遺留較多復雜的交直流，它們之間會互相影響，大量的增加了功率恢復過程中動態的無功需求；同時還會受到越來越密集的電網負荷影響，使得負荷中心沒有電源支撐，使得電網的電壓不穩定，進而發生大面積的停電事件[6]。

綜合這幾點風險，特高壓直流輸電的實踐能夠在故障出現的時候及時采取有效的措施來進行處理，包括用切機切負荷的方式來保證系統的穩定控制，從而更好的了解對切機、失步解列、低頻低壓減載的要求，同時采取相應的手段進行交叉跨越點的風險規避。

4 結束語

目前特高壓的直流輸電技術已經日漸成熟，其運行比較穩定，能夠發揮較大的經濟、環境、社會效益，對于西電東送工程提供了良好的技術數據支持。本文簡單的分析了幾個特高壓輸電實踐方法，對于實際工作當中的應用還需要相關人員進行不斷的摸索和研發，結合實際情況，不斷的提出更具有穩定性和安全性的應用方法。

參考文獻

[1]李鳳祁，佘振球，徐海軍，等.±800kV復奉特高壓直流系統5年運行分析[J].電力建設，2015（9）：103-111.

[2]饒宏，張東輝，趙曉斌，等.特高壓直流輸電的實踐和分析[J].高電壓技術，2015（8）：2481-2488.

[3]王珍雪.特高壓直流輸電線路電磁環境的預測研究[D].鄭州：鄭州大學，2015.

[4]楊萬，印永華，曾南超.錦蘇特高壓直流輸電工程系統試驗研究和實踐[J].電網技術，2014（1）：16-21.

[5]郭賢珊，高理迎.特高壓直流輸電工程節能設計實踐[J].電網技術，2011（2）：212-215.

[6]賈寧，孟慶輝，賈劍.巖溶區特高壓直流輸電線路勘測實踐[J].電力勘測設計，2008（5）：5-8.