特高壓交流輸電
特高壓交流輸電,是指1,000kV及以上電壓等級的交流輸電工程及相關技術。技術的角度看,采用特高壓輸電技術是實現提高電網輸電能力的主要手段之一,還能夠取得減少占用輸電走廊、改善電網結構等方面的優勢;從經濟方面的角度看,根據目前的研究成果,輸送10GW水電條件下,與其它輸電方式相比,特高壓交流輸電有競爭力的輸電范圍能夠達到1,000-1,500公里。如果輸送距離較短、輸送容量較大,特高壓交流的競爭優勢更為明顯。
技術特點
特高壓輸電技術具有遠距離、大容量、低損耗和經濟性等特點。目前,對特高壓交流輸電技術的研究主要集中在線路參數特性和傳輸能力、穩定性、經濟性以及絕緣與過電壓、電暈及工頻電磁場等方面。
1、輸電能力。輸電線路的傳輸能力與輸電電壓的平方成正比,與線路阻抗成反比。一般來說,1,100kV輸電線路的輸電能力為500kV輸電能力的4倍以上,但產生的容性無功也為500kV輸電線路的4.4倍及以上。因此,特高壓輸電線路的輸送功率較小時,送、受端系統的電壓將升高。為抑制特高壓線路的工頻過電壓,需要在線路兩端并聯電抗器以補償線路產生的容性無功。
2、線路參數特性。特高壓輸電線路單位長度的電抗和電阻一般分別為500kV輸電線路的85%和25%左右,但其單位長度的電納可為500kV線路的1.2倍。
3、穩定性。特高壓輸電線路的輸電能力很大程度上是由電力系統穩定性決定的。對于中、長距離輸電(300km及以上),特高壓輸電線路的輸電能力主要受功角穩定的限制(包括靜態穩定、動態穩定和暫態穩定);對于中、短距離輸電(80-300km),則主要受電壓穩定性的限制;對于短距離輸電(80km以下),主要受熱穩定極限的限制。
4、功率損耗。輸電線路的功率損耗與輸電電流的平方成正比,與線路電阻成正比。在輸送相同功率的情況下,1,000kV輸電線路的線路電流約為500kV輸電線路的1/2,其電阻約為500kV線路的25%。因此,1,000kV特高壓輸電線路單位長度的功率損耗約為500kV超高壓輸電的1/16。
5、經濟性。同超高壓輸電相比,特高壓輸電方式的輸電成本、運行可靠性、功率損耗以及線路走廊寬度方面均優于超高壓輸電方式。
發展歷程
自20世紀50年代開始電力系統采用380kv、500kV電壓等級,60年代蘇、美、加等國在330kV電網中采用750kv電壓等級之后,由于電網輸電容量的增大、輸電走廊的布置日益困難、短路電流接近開關極限等原因,美、蘇、日、意等國于60年代開始研究1000-1200kV特高壓交流輸電技術,建設了試驗室及1km長的試驗線路。其后由于用電增長較規劃慢得多等種因素,部分國家停止了試驗工作,只有前蘇聯和日本根據電網規劃建設了特高壓交流輸電工程。
經過前一階段的大量研究試制工作,俄羅斯、日本、西歐、美國的許多制造廠已掌握了特高壓設備的制造技術,有可能供給產品及轉讓技術。由上述分析可見,采用特高壓交流輸電方式主要是為了滿足電網發展大容量中、長距輸電工程的需要,并可解決輸電走廊布置困難、短路容量受限等問題。
國內發展歷程
2004年底,在深入分析我國經濟社會發展需要和能源稟賦特征等基本國情的基礎上,國家電網公司提出了發展特高壓交流輸電的戰略構想。
2006年8月,中國首個特高壓輸電工程--1,000千伏晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示范工程投入建設。2008年12月30日建成投入試運行,2009年1月6日,正式投入運行。
作為我國電力建設的突破項目,特高壓示范工程起自山西省晉東南1000千伏變電站,經河南省南陽1,000千伏開關站,止于湖北省荊門1,000千伏變電站,線路全長645公里。是迄今為止世界上第一條投入商業化運行的1,000千伏輸電線路,它的建成一方面實現了華北電網和華中電網的水火調劑、優勢互補,有效推動晉東南大型煤電基地集約化開發,緩解煤電運輸緊張局面。
這套技術和設備也憑借其在世界電網建設史上里程碑式的突破,榮獲了2012年度國家科學進步獎特等獎。
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責任編輯:仁德財
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