浅析特高压直流输电的实践作用

林夏妮

摘 要：特高压的直流输电具有重要的意义，尤其是在远距离传输电能方面有着不可撼动的地位，但是由于环境不稳定、设计阶段问题、负荷较高等原因，使得特高压直流输电存在许多不稳定性和安全问题。文章从特高压直流输电出发，分析特高压直流输电的一些实践方法，并且总结几点特高压直流输电实践的意义，旨在为相关从业人员提供参考性意见。

关键词：特高压直流电；直流输电；实践作用

1 特高压直流电概述

特高压直流输电指的是±800kV以上等级电压的直流输电技术。主要包括以下几部分组成：换流变压器、换流阀、交流滤波器、平波电抗器、直流避雷器、直流滤波器、无功补偿设备、交流避雷器、控制保护装置以及远动通信设备等。其主要特点是控制方式快速灵活，能够避免大量过网潮流，并按照送、受两端运行方式的变化来改变潮流电压，因此可用于电力系统的非同步联网；该输电技术系统中可大功率、点对点的直接将电力输送至负荷中心，同时输送的容量比较大、线路走廊窄，适合大功率、远距离输电；同时在交直流混合输电的环境下，通过直流有功功率调制能够有效的抑制交流线路的功率振荡，降低区域性低频振荡，保证了交流系统的动态稳定性。其缺点是特高压直流输电设备对换流阀、平波电抗器、换流变压器、直流滤波器以及避雷器等设备的要求比较高[1]。

2 特高压直流电实践方法

2.1 融冰接线方式

融冰接线方式适用于比较特殊的条件，可根据工程的设计要求将两极的高端换流器进行并联，在首端施加较大的直流电流，通过升温达到融冰的目的，但是就同一线路而言，导线直流融冰和地线的直流融冰是存在差异的，主要由于导线的电阻要小于地线的电阻，所以融冰的电流小，电压较高[2]。

2.2 提高受端电网的动态无功补偿

在多回直流集中馈入受端电网，尤其是直流落点密集并且站点负荷较重的地区，想要维持一定的稳定电压就必须要保证无功电压的支撑能力，因此可采取合理安排电源开机、加装动态无功补偿装置、优化直流VDCL方法、优化发动机高压侧控制技术等方法来增加电网的动态无功支撑能力，大力的提高部分电压的稳定性。通过在直流输电逆变站附近的负荷中心加装无功补偿设备还能增强直流换相失败后的恢复能力。目前国内已有许多地区进行实践，并且取得了较好的效果。

2.3 规避大容量特高压引发的风险

为了防止大容量特高压的直流输电导致的系统风险，可通过以下方法来着手：首先对直流落点进行优化，尽量选择单回通道的特高压直流规模，以减小由于大容量直流闭锁以后所造成的的潮流转移，以及有交流通道所引起的潮流和电压波动，将受端电网的多直流有效短路比控制在合理的范围内。如广东地区电网在2015年多直流有效短路比达到了2.6左右，预计未来五年内将有效短路比降到1.8。同时如果提高单回直流的规模，也能实现有效短路比的进一步降低，增加受端电压的稳定性[3]。

2.4 大电网的仿真技术

传统仿真程序具有一定的局限性，无法满足交直流系统风险分析研究的要求，因此具有高精度模拟直流换相的电磁暂态仿真能够很好的解决这一问题。该仿真平台通过闭环连接控制保护装置，在保证了直流输电换相过程的真实性和控制保护动态的响应功能的同时，还能准确的显示出电网系统所有区间机群的功能稳定性，以满足实际的需求。同时近些年科研人员还在开发电磁-机电相结合的仿真平台，并初步应用于直流输电的故障分析工作当中。

虽然抵御故障的能力不斷的提升，但是随着特高压电网规模不断的加大，电网交流直流之间的相互影响也在增加，使得多重故障的影响范围和拒不连锁效应增加，使得特高压电网的稳定性降低，因此又采用了基于输电设计阶段、运行阶段、反事故措施的仿真技术机制，通过对工程建设投运、系统软件升级、软件修改、保护逻辑优化等手段，有效的提高了特高压直流输电的稳定性[4]。

3 特高压直流电实践意义

3.1 提高运行稳定性

中国国土面积较大，地域跨度广，资源分布不均匀，因此国家开展了诸如南水北调、西气东输、西电东送等资源跨区域调送工程，但是这些工程在传输过程中也有很多难题，针对西电东送来说，电力的输送要采取特高压的方式，在电力传输过程当中由于距离较长，环境变化较多，因此会出现电力流失等现象，所以要想办法提高电力输送的稳定性。特高压直流电的实践能够有效的预期将要出现的情况，解决电力输送过程中将面临的问题，积累经验，能够保证电力输送的长期性和可靠性。

3.2 降低特高压电力输送的风险

特高压的电力在传输过程中，由于其传输距离远，容量大、电压高，使得在传输过程当中面临着许多的风险，常见的有以下几种。

3.2.1 直流输电大功率运行闭锁

结合以往的案例（如云广、糯扎渡等）分析可知，特高压直流输电中，在按照额定功率运行时，双极闭锁将会导致系统状态不稳定，需要采取切机切负荷等方法来实现系统的稳定。稳控措施涉及到的站点比较多，在云广特高压输电中就出现了50多个厂站的稳定控制，只要其中任何一个控制站出现装置拒动的情况，便会破坏整个系统的稳定性。并且这种破坏是无法依靠失步解列装置解列来修护的，即便解列了失步解列装置，受端电网的低压低频减载装置仍会大量动作，严重时候可能会切除大量的电网负荷，导致电力安全事故的发生。所以大电网运行的安全需要二次控制系统的紧密配合，同时对于切负荷、切机、低频低压减载、失步解列的后续防线提出了更高的可靠性要求[5]。

3.2.2 交叉跨越多回线路故障

大容量的特高压直流输电线路互相交叉、跨越，尤其是在关键交流线路的跨越交叉处容易出现交流线路跳闸以及多回直流同时闭锁等故障，一般常见的特高压直流线路都会出现至少70%的交叉点，对于电网的安全稳定运行造成极大的影响。

3.2.3 受端故障引起换相失败或者闭锁

当特高压线路的受端中心部分出现交流系统的故障时，会引起保护和开关拒动的现象，使得多回直流闭锁或者持续的换相失败。部分地区多回大容量直流密集落点受端电网，会导致交流故障无法及时清除；并且直流换相失败以后会遗留较多复杂的交直流，它们之间会互相影响，大量的增加了功率恢复过程中动态的无功需求；同时还会受到越来越密集的电网负荷影响，使得负荷中心没有电源支撑，使得电网的电压不稳定，进而发生大面积的停电事件[6]。

综合这几点风险，特高压直流输电的实践能够在故障出现的时候及时采取有效的措施来进行处理，包括用切机切负荷的方式来保证系统的稳定控制，从而更好的了解对切机、失步解列、低频低压减载的要求，同时采取相应的手段进行交叉跨越点的风险规避。

4 结束语

目前特高压的直流输电技术已经日渐成熟，其运行比较稳定，能够发挥较大的经济、环境、社会效益，对于西电东送工程提供了良好的技术数据支持。本文简单的分析了几个特高压输电实践方法，对于实际工作当中的应用还需要相关人员进行不断的摸索和研发，结合实际情况，不断的提出更具有稳定性和安全性的应用方法。

参考文献

[1]李凤祁，佘振球，徐海军，等.±800kV复奉特高压直流系统5年运行分析[J].电力建设，2015（9）：103-111.

[2]饶宏，张东辉，赵晓斌，等.特高压直流输电的实践和分析[J].高电压技术，2015（8）：2481-2488.

[3]王珍雪.特高压直流输电线路电磁环境的预测研究[D].郑州：郑州大学，2015.

[4]杨万，印永华，曾南超.锦苏特高压直流输电工程系统试验研究和实践[J].电网技术，2014（1）：16-21.

[5]郭贤珊，高理迎.特高压直流输电工程节能设计实践[J].电网技术，2011（2）：212-215.

[6]贾宁，孟庆辉，贾剑.岩溶区特高压直流输电线路勘测实践[J].电力勘测设计，2008（5）：5-8.