特高压直流输电的技术特点和云广工程应用课件.ppt

1、特高压直流输电出现的背景特高压直流输电出现的背景:1 1、我国电力发展规模庞大我国电力发展规模庞大2 2、新增电力装机相对集中在大水电、大火电基地、新增电力装机相对集中在大水电、大火电基地3 3、中国电网西电东送的格局长期存在，规模逐渐扩大、中国电网西电东送的格局长期存在，规模逐渐扩大4 4、直流输电的特点和性能、直流输电的特点和性能20042004年，全国装机年，全国装机突破突破440GW440GW20052005年，全国装机突破年，全国装机突破500GW500GW20052005年，全国装机达年，全国装机达622GW622GW20102010年预计全国装机达年预计全国装机达800GW800

2、GW20202020年预计全国装机超过年预计全国装机超过1000GW1000GW每年新增装机每年新增装机5060GW5060GW左右左右2 2、新增电力装机相对集中在：新增电力装机相对集中在：大火电基地大火电基地大水电基地大水电基地云南小湾水电站和金安桥水电站云南小湾水电站和金安桥水电站660万千瓦万千瓦 送电广东送电广东1500公里公里金沙江溪洛渡、向家坝水电站金沙江溪洛渡、向家坝水电站1860万千瓦万千瓦 送电华中、华东，送电华中、华东，10002000公里公里陕西、山西、宁夏、内蒙火电基地陕西、山西、宁夏、内蒙火电基地 送电华北、华中、华东负荷中心送电华北、华中、华东负荷中心西电东送规模

3、,GW水平年北通道中通道南通道总计200577102020102020206020204040401202030606060180中通道 Centralcorridor北通道North corridor南通道South corridor3 3、中国电网西电东送的格局长期存在，规模逐渐扩大、中国电网西电东送的格局长期存在，规模逐渐扩大这种背景下，出现特高压输电这种背景下，出现特高压输电是必然的是必然的（交流和直流）（交流和直流）4 4、特高压直流输电的特点和性能、特高压直流输电的特点和性能q关于特高压直流的电压等级关于特高压直流的电压等级 q直流输电工程的电压等级可根据工程的特点而确定直流输电工

4、程的电压等级可根据工程的特点而确定q直流工程统一的电压等级有利于设备国产化直流工程统一的电压等级有利于设备国产化q根据我国的国情确定特高压直流的电压等级为根据我国的国情确定特高压直流的电压等级为800kV特高压直流与交流相比有其独特优势：特高压直流与交流相比有其独特优势：送电距离可以更远送电距离可以更远送电容量更大送电容量更大线路走廊更窄线路走廊更窄电力系统适应性好电力系统适应性好控制灵活控制灵活调度方便调度方便直流输电特点：直流输电特点：输送容量大：我国已运行的输送容量大：我国已运行的300300万千瓦万千瓦的有的有3个项目个项目送电距离远，现在世界上已有送电距离远，现在世界上已有17001

5、700公里直流工程公里直流工程我国葛上直流工程我国葛上直流工程10521052公里，公里，天广、三常、三广、贵广直流都将近天广、三常、三广、贵广直流都将近10001000公里公里特高压直流输电具有直流输电的所有特点特高压直流输电具有直流输电的所有特点 输送的功率和大小方向可以快速控制和调节输送的功率和大小方向可以快速控制和调节 直流输电接入不会增加原有电力系统的短路容量直流输电接入不会增加原有电力系统的短路容量 直流输电线路走廊窄直流输电线路走廊窄 500KV500KV直流走廊宽度直流走廊宽度30m,30m,送电送电300300万千瓦万千瓦500KV500KV交流走廊宽度交流走廊宽度55m,5

6、5m,送电送电100100万千瓦万千瓦 直流电缆线路没有电容电流问题直流电缆线路没有电容电流问题 远距离海底送电往往采用直流远距离海底送电往往采用直流 直流工程的一个极发生故障时，另一极可继续运行，并可直流工程的一个极发生故障时，另一极可继续运行，并可发挥过负荷能力，保持送电功率或减少功率发挥过负荷能力，保持送电功率或减少功率损失损失 直流系统本身配有调制功能，可以根据系统要求作出反应，直流系统本身配有调制功能，可以根据系统要求作出反应，对机电振荡产生阻尼，提高电力系统稳定水平对机电振荡产生阻尼，提高电力系统稳定水平 使用换流站无功功率控制进行系统的交流电压调节使用换流站无功功率控制进行系统的

7、交流电压调节大电网之间通过直流互联（如背靠背方式，送电方式）大电网之间通过直流互联（如背靠背方式，送电方式）两个电网间不会互相干扰和影响，必要时可以迅速进行两个电网间不会互相干扰和影响，必要时可以迅速进行功率支援功率支援 长距离、高电压、大功率送长距离、高电压、大功率送电项目电项目 背靠背工程背靠背工程 海底电缆工程海底电缆工程 轻型直流输电轻型直流输电 大容量、远距离送电。大容量、远距离送电。可以送电到可以送电到20002000千米之外。千米之外。一项工程可输送功率一项工程可输送功率300300400400万千瓦万千瓦。可以将电能直接接到负荷中心，送到交流可以将电能直接接到负荷中心，送到交流

8、220220千伏供电系统中。千伏供电系统中。电力系统互联。电力系统互联。通过海底电缆送电。通过海底电缆送电。这恰是我国电网发展所需要的这恰是我国电网发展所需要的！起步于起步于5050年代年代 世界上现在已建成高压直流输电世界上现在已建成高压直流输电6060多项多项 其中：其中：5050年代年代 2 2项项6060年代年代 5 5项项7070年代年代 15 15项项8080年代年代 30 30项项9090年代年代 10 10项项 项目项目额定电压额定电压（千伏）（千伏）额定功率额定功率（万千瓦）（万千瓦）输电距离输电距离（公里）（公里）投投 运运时时 间间安装地点安装地点及供货商及供货商卡布拉卡

9、布拉-巴萨巴萨 533533 192 192 1360 136019781978莫桑比克莫桑比克-南非南非AEG-BBC-SIEMENSAEG-BBC-SIEMENS因加因加沙巴沙巴 500500 112 112 1700 170019811981扎伊尔扎伊尔 ASEA ASEA纳尔逊河二期纳尔逊河二期 500500 200 200 940 94019851985加拿大加拿大 AEG-BBC-SIEMENS AEG-BBC-SIEMENSI.P.P.I.P.P.500500 192 192 784 78419861986美国美国 ASEA ASEA伊泰普一期伊泰普一期 600600 315 3

10、15 796 79619861986巴西巴西 ASEA ASEA伊泰普二期伊泰普二期 600600 315 315 796 79619871987巴西巴西 ASEA ASEA太平洋联络线太平洋联络线 500500 310 310 1361 136119891989美国美国 ABB(BBC)ABB(BBC)葛上葛上 500500 120 120 1052 10521989/901989/90中国中国ABB(BBC)-SIEMENSABB(BBC)-SIEMENS魁北克多端魁北克多端 500500 225 225 1500 15001986/90/921986/90/92加拿大加拿大-美国美国 A

11、BB ABB亨德亨德-德里德里 500500 150 150 814 81419921992印度印度 ABB-BHEL ABB-BHEL天广天广 500500 180 180 960 9602000/012000/01中国中国 SIEMENS SIEMENS东南联接东南联接 500500 200 200 1420 142020022002印度印度 SIEMENS SIEMENS三常三常 500500 300 300 890 89020032003中国中国 ABB ABB 世界上长距离高压直流输电项目世界上长距离高压直流输电项目 葛洲坝葛洲坝上海直流工程上海直流工程 500500千伏，千伏，12

12、001200安培，安培，12001200兆瓦兆瓦 输电距离输电距离 1052 1052 千米，千米，1989 1989年单极投产，年单极投产，1990 1990年双极建成年双极建成 天生桥天生桥广州直流输电工程广州直流输电工程 500500千伏，千伏，18001800安培，安培，18001800兆瓦兆瓦 输电距离输电距离960960千米，千米，2000 2000年年1212月单极投产月单极投产 2001 2001年年6 6月双极建成月双极建成 三峡三峡常州直流输电工程常州直流输电工程 500500千伏，千伏，30003000安培，安培，30003000兆瓦兆瓦 输电距离输电距离890890千米

13、千米 2003 2003年年1 1月单极投产，月单极投产，20032003年年6 6月双极建成月双极建成 舟山直流工程舟山直流工程 100100千伏，千伏，500500安培，安培，5050兆瓦兆瓦 输电距离输电距离54.154.1千米千米 （架空线路（架空线路42.142.1千米，海底电缆千米，海底电缆1212千米）千米）1987 1987年投运年投运 三峡三峡广东直流工程广东直流工程 500500千伏，千伏，30003000安培，安培，30003000兆瓦兆瓦 输电距离输电距离956956千米千米 2003 2003年年1212月单极投产月单极投产 2004 2004年年 4 4月双极投产月

14、双极投产 贵州贵州广东直流工程广东直流工程 500500千伏，千伏，30003000安培，安培，30003000兆瓦兆瓦 输电距离输电距离900900千米千米 2004 2004年年6 6月单极，月单极，20042004年年1010月双极月双极 近期规划的项目有三峡右岸近期规划的项目有三峡右岸上海，上海，贵州贵州广东第二回直流工程，送电容量都广东第二回直流工程，送电容量都是是30003000兆瓦，兆瓦，20072007年投产。年投产。800KV较较500KV直流直流：电压更高电压更高送电容量更大送电容量更大送电距离更远送电距离更远结构更复杂结构更复杂 800KV是是500KV的的1.6倍倍 高

15、压端的直流设备：换流变压器及其套管高压端的直流设备：换流变压器及其套管、穿墙套管、换流阀、避雷器、直流开关、穿墙套管、换流阀、避雷器、直流开关、支持瓷柱、线路绝缘等提出更高要求支持瓷柱、线路绝缘等提出更高要求电压更高：电压更高：送电容量大送电容量大云广东直流：云广东直流：500万千瓦万千瓦金沙江、溪洛渡、向家坝水电站送出：金沙江、溪洛渡、向家坝水电站送出：640万千瓦万千瓦相应的直流电流达：相应的直流电流达：3125A、4000A送电距离远送电距离远云广直流：云广直流：1500公里公里溪洛渡、向家坝水电站送华东：溪洛渡、向家坝水电站送华东：2000公里公里800KV直流面临的技术挑战直流面临的

16、技术挑战设备制造难度大设备制造难度大设备外绝缘要求高设备外绝缘要求高换流站主接线和基本结构复杂换流站主接线和基本结构复杂电磁环境的要求电磁环境的要求接地极入地的电流大接地极入地的电流大(4000A，3125A）极闭锁故障对电力系统的冲击极闭锁故障对电力系统的冲击设备制造难度大设备制造难度大换流变压器换流变压器换流变压器套管换流变压器套管穿墙套管穿墙套管换流阀换流阀设备外绝缘要求高设备外绝缘要求高直流的积污效应直流的积污效应绝缘形式（户内开关场）绝缘形式（户内开关场）绝缘材料：合成材料绝缘材料：合成材料高海拔对外绝缘的影响高海拔对外绝缘的影响空气净距大空气净距大换流站主接线和基本结构复杂换流站主

17、接线和基本结构复杂双双12脉冲阀串接脉冲阀串接换流变压器台数多换流变压器台数多运行方式复杂运行方式复杂控制保护的要求高控制保护的要求高设备布置难度大设备布置难度大电磁环境的要求电磁环境的要求可听噪音可听噪音无线电干扰无线电干扰地面场强地面场强接地极入地的电流大接地极入地的电流大(4000A，3125A）对周围环境的影响对周围环境的影响对中性点接地变压器的影响对中性点接地变压器的影响地面电位场强地面电位场强极闭锁故障对电力系统的冲击极闭锁故障对电力系统的冲击单极故障单极故障双极故障双极故障对交流系统的要求对交流系统的要求特高压直流的应用前景：特高压直流的应用前景：规划建设的规划建设的800KV直

18、流工程直流工程云广云广800KV工程工程 送电容量送电容量500万千瓦、送电距离万千瓦、送电距离1500公里公里 2009年单极投运、年单极投运、2010年双极投运年双极投运溪洛渡、向家坝水电站送出溪洛渡、向家坝水电站送出3回回800KV工程工程1回送华中：回送华中：640万千瓦，万千瓦，1000公里公里2回送华东：回送华东：640万千瓦，万千瓦，2000公里公里锦屏水电站送江苏锦屏水电站送江苏 640万千瓦，万千瓦，2000公里以上公里以上 乌东德水电站送福建乌东德水电站送福建白鹤滩水电站送湖北东部白鹤滩水电站送湖北东部火电基地送出：火电基地送出：内蒙东部呼盟至沈阳、至华北、至山东内蒙东部呼

19、盟至沈阳、至华北、至山东宁夏火电基地至华东宁夏火电基地至华东新疆哈密火电基地至华中新疆哈密火电基地至华中均有规划的均有规划的800kV世界上世界上印度：规划东北部至南部印度：规划东北部至南部800KV直流直流 送电距离约送电距离约2000公里公里南非：设想将刚果的水电用南非：设想将刚果的水电用800KV送送 到南非，计划功率到南非，计划功率300万千瓦，距万千瓦，距 离离3000公里公里巴西：巴西：1990年代即考虑年代即考虑800KV直流输电直流输电800KV直流输电直流输电应用研究应用研究1、主接线研究、主接线研究2、主设备的研发、主设备的研发3、特高压直流电磁环境问题、特高压直流电磁环境

20、问题4、绝缘水平和绝缘裕度、绝缘水平和绝缘裕度5、新技术、新材料的应用、新技术、新材料的应用6、运行方式、运行方式1、主接线的研究、主接线的研究 阀的主接线阀的主接线单单12脉冲阀组结构脉冲阀组结构+800KV-800KV双双12脉冲阀组并联结构脉冲阀组并联结构+800KV双双12脉冲阀组串联结构脉冲阀组串联结构+800KV-800KV400+400 500+300600+200带旁路开关的双带旁路开关的双12脉冲阀组串接结构脉冲阀组串接结构800KV400KV带旁路开关的双带旁路开关的双12脉冲阀组运行图脉冲阀组运行图带平波电抗器等设备的配置图带平波电抗器等设备的配置图+800KV-800K

21、V双双12脉冲阀全电压运行图脉冲阀全电压运行图+800KV-800KV双双12脉冲阀一极全压、一极半压运行图脉冲阀一极全压、一极半压运行图2、换流站主设备研发、换流站主设备研发交流滤波交流滤波器器换流换流变压器变压器换流变阀换流变阀侧套管侧套管穿墙套管穿墙套管旁路旁路开关开关旁路刀阀旁路刀阀平波平波电抗器电抗器电压电压分压器分压器电容器电容器隔离隔离开关开关直流线路直流线路直流滤波器直流滤波器电容器电容器避雷管避雷管接地刀阀接地刀阀换流阀换流阀交流系统交流系统采用双采用双1212脉冲阀组串接时，脉冲阀组串接时，每站每站2424台，（不含备用）台，（不含备用）高压端（高压端（800KV800KV

22、）制造难度大制造难度大送电容量送电容量500万千瓦万千瓦电流电流3125安安 125阀片阀片送电容量送电容量640万千瓦万千瓦电流电流4000安安 150阀片阀片平波电抗器平波电抗器（干式）（干式）穿墙穿墙套管套管换流换流阀侧阀侧套管套管其它特高压直流设备其它特高压直流设备直流避雷器直流避雷器直流直流PLC设备设备直流隔离开关直流隔离开关旁路开关旁路开关直流电压分压器直流电压分压器支持瓷柱支持瓷柱直流电流互感器直流电流互感器 800KV避雷器避雷器800600400U单次谐波畸变率单次谐波畸变率DnDn不计入背景谐波不计入背景谐波 D3 D3，D5 1.25%D5 1.25%或或1%1%其他奇

23、次其他奇次Dn 1%Dn 1%偶次谐波畸变率偶次谐波畸变率Dn 0.5%Dn 0.5%总谐波畸变率总谐波畸变率1.5%1.5%（或（或1.75%)1.75%)电话谐波波形系数电话谐波波形系数T.H.F.F 1%T.H.F.F 1%等效干扰电流值等效干扰电流值双极方式双极方式 500mA 500mA单极方式单极方式 1000mA 1000mA 3GC 500 kVDC capacitor800KV直流滤波器直流滤波器3、特高压直流电磁环境问题、特高压直流电磁环境问题可听噪音可听噪音 换流站换流站 直流线路直流线路无线电干扰无线电干扰接地极入地电流接地极入地电流 地电位升高地电位升高 周围金属的腐

24、蚀周围金属的腐蚀 变压器直流偏磁变压器直流偏磁800KV电磁环境指标电磁环境指标地面合成场强地面合成场强 30KV/m(临近民房，临近民房，50%测量值不超过测量值不超过15KV/m，最大，最大值不超过值不超过25KV/m）输电线路下方，离子流密度输电线路下方，离子流密度100nA/m2无线电干扰无线电干扰 58dBV/m（线投影外侧线投影外侧20m处处,0.5MHz）噪声噪声 50dBA（人口稠密地区按（人口稠密地区按45dBA控制）控制）4、800KV过电压水平过电压水平绝缘水平绝缘水平 位置位置 换流变压器阀侧换流变压器阀侧 高压极顶侧高压极顶侧 高压直流母线高压直流母线SIWL （KV

25、）1600 1600 1600 LIWL （KV）1800 1800 1900 绝缘裕度绝缘裕度 操作冲击操作冲击/雷电冲击雷电冲击/陡波冲击陡波冲击阀阀 10/10/15换流变压器换流变压器 15/20/25平波电抗器平波电抗器 15/20/25直流阀厅设备直流阀厅设备 15/15/25直流场直流场 15/20/255、新技术、新材料应用、新技术、新材料应用增加避雷器以限制过电压增加避雷器以限制过电压平波电抗器在极线和中心线平衡布置平波电抗器在极线和中心线平衡布置采用合成绝缘材料绝缘采用合成绝缘材料绝缘避雷器和平波电抗器配置方案避雷器和平波电抗器配置方案6、运行方式、运行方式双极全电压运行双

26、极全电压运行（800KV）一极全电压，一极半电压运行一极全电压，一极半电压运行（+800KV 400KV或或+400KV 800KV）双极半电压运行（双极半电压运行（400KV）单极大地回线运行单极大地回线运行单极金属回线运行单极金属回线运行双双12脉冲阀全电压运行图脉冲阀全电压运行图+800KV-800KV+400KV-400KV双双12脉冲阀一极全压、一极半压运行图脉冲阀一极全压、一极半压运行图+800KV-800KV+400KV-400KV直流电压直流电压 800KV 直流电流直流电流 3125A送电功率送电功率 5000MW送电距离送电距离 1500Km1.工程规模工程规模2.送端换流

27、站：送端换流站：受端换流站：受端换流站：云南省禄丰县云南省禄丰县 （楚雄换流站）（楚雄换流站）广东省增城市广东省增城市(穗东换流站穗东换流站)云云 广广 直直 流流 地地 理理 接接 线线 示示 意意 图图3.工程进度工程进度2009年年6月月 单极投运单极投运 2010年年 双极投运双极投运 4.主要技术方案主要技术方案阀组接线：双阀组接线：双12脉冲阀组串联脉冲阀组串联 400KV+400KV组合组合换流变换流变 单相双绕组单相双绕组 短路电抗短路电抗 18%或或16%平波电抗器平波电抗器 高压端和中性母线平衡布置高压端和中性母线平衡布置避雷器配置方案避雷器配置方案无功和交流滤波器无功和交

28、流滤波器两站的无功均自身平衡两站的无功均自身平衡交流滤波器按大、小组接入，可用三调谐型式交流滤波器按大、小组接入，可用三调谐型式直流滤波器直流滤波器无源滤波器无源滤波器指标：指标：500mA/1000mA直流输电线路直流输电线路导线导线 6630 直线绝缘采用合成绝缘子直线绝缘采用合成绝缘子覆冰区绝缘正在研究中覆冰区绝缘正在研究中耐张用瓷或玻璃耐张用瓷或玻璃接地极接地极接地体材料：钢碳粉接地体材料：钢碳粉形状：双园形形状：双园形广东侧拟与在建的贵广广东侧拟与在建的贵广500KV工程共用接地极工程共用接地极云广云广800KV直流输电工程，是世界上直流输电工程，是世界上第一个特高压直流工程，面临许多技术第一个特高压直流工程，面临许多技术挑战。依靠新技术、新材料、新设备，挑战。依靠新技术、新材料、新设备，能够应对技术挑战，解决技术难题，按能够应对技术挑战，解决技术难题，按计划建成。计划建成。谢谢！谢谢！