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    直高發常見問題
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    高壓直流輸電優缺點
    來源:揚州昊德電氣 | 發布時間:2017-12-15 12:15 | 瀏覽次數:

    1)經濟性
    高壓直流輸電的合理性和適用性在遠距離大容量輸電中已得到明顯的表現。由于直流輸電線路的造價和運行費用比交流輸電低,而換流站的造價和運行費用均比交流變電所要高。因此對于同樣輸電容量,輸送距離越遠,直流比交流的經濟型越好。如下圖可以看出當輸電距離大于等價距離時,直流輸電的經濟性優勢便可以體現出來,并且輸電距離越遠其經濟性越好。在實際應用中,對于架空線路此等價距離為600~700km,電纜線路等價距離則可以降低至20~40km。
    另一方面,直流輸電系統的結構使得其工程可以按照電壓等級或級數分階段投資建設。這也同樣體現了高壓直流輸電經濟性方面的特點。
    2)互聯性
    交流輸電能力受到同步發電機間功角穩定問題的限制,且隨著輸電距離的增大,同步機間另一方面,直流輸電系統的結構使得其工程可以按照電壓等級或級數分階段投資建設。這也同樣體現了高壓直流輸電經濟性方面的特點。
    3)控制性
    直流輸電另一個重要特點是潮流快速可控,可由于鎖鏈交流系統的穩定與頻率控制。直流輸電的換流器為基于直流高壓發生器電力電子器件構成的電能控制電路,因此其對電力潮流的控制迅速而精確。且對于雙端直流輸電而言,可迅速實現潮流的反轉。潮流反轉有正常運行中所需要的慢速潮流反轉和交流系統發生故障需要緊急功率支援時的快速潮流反轉。其迅速的潮流控制對于所連交流系統的穩定控制,交流系統正常運行過程中應對負荷隨機波動的頻率控制及故障狀態下的頻率變動控制都能發揮重要作用。
     
    交流系統聯網的擴展,會造成短路容量的增大,許多場合不得不更換斷路器,而選擇合適的斷路器又十分困難。而采用直流對交流系統進行互聯時,不會造成短路容量的增加,也有利于防止交流系統的故障進一步擴大。因此對于已經存在的龐大交流系統,通過分割成相對獨立的子系統,采用高壓直流互連,可有效減少短路容量,提高系統運行的可靠性。
    直流輸電所連的兩側電網無須同步運行,原因是直流輸電不存在傳輸無功問題,兩側的系統之間沒有無功的交換,也不存在交流系統中頻率的問題。由于直流輸電的這個特性,它可以實現電網的非同步互連。進而也可實現不同頻率交流電網的互連,起到頻率變換器的作用。
    的聯系電抗增大,穩定問題更為突出,交流輸電能力受到更大的限制。相比之下,直流輸電不存在功角穩定問題,可在設備容量及受段交流系統允許的范圍內,大量輸送電力。
     
    4)缺點
    當然,直流輸電也存在一系列的缺點。直流輸電換流站的設備多、結構復雜、造價高、損耗大、運行費用高、可靠性也差。換流站的工作過程中會產生大量諧波,處理不當而流入交流系統的諧波就會對交流電網的運行造成一系列問題。因此必須通過設置大量、成組的濾波器消除這些濾波。其次傳統的電網換相直流輸電在傳送有功功率的同時,會吸收大量無功功率,可達有功功率的50%—60%。需要大量的無功功率補償設備及其相應的控制策略。另外,直流輸電的接地極問題、直流斷路器問題,都還存在一些沒有很好解決的技術難點。
    當受端交流系統的短路容量與直流輸送容量之比小于2時,稱為弱受端系統,這時為了控制受端電壓的穩定性,保證直流輸送的可靠運行,通常要增設調相機、靜止無功功率補償器或靜止無功發生器,且應實現HVDC與這些補償設備的協調控制。
    由于上述直流輸電自身的一系列的特點,使得直流輸電有其適用的領域,接下來論述這些適于高壓直流輸電應用的領域。
    1)海底電纜輸電 從世界范圍來看,直流輸電工程的約三分之一為海底電纜送電。
    2)長距離架空線輸電 有研究工作表明,對于輸送10GW、300km的電力,直流架空線路輸送已開始占有優勢,依據這一分析報告,適用直流架空線路的輸電容量將占到全球總輸電容量的26%以上。
    BTB方式 BTB方式工程約占全世界直流工程的40%,主要用于在不增加交流電網短路容量的情況下,實現功率的融通和緊急功率支援。其以應用可分為交流系統互聯或不同頻率交流系統互聯。如我國的靈寶工程(一般交流系統互聯),日本國內工程(不同頻率交流系統互聯)。
    4)短路容量對策 世界范圍內,隨著電力負荷的增加,電源及電網建設不斷擴充,交流電網的規模越來越大。在這種情況下,短路故障發生的故障電流越來越大,直流輸電作為限制短路電流的對策獲得極大的關注。
    ①負荷供電:都市負荷集中地區供電,有時必須采用地下電纜送電。這種情況下,要求設備占空間小,短路電流過大時,斷路器的選擇就有困難,這時采用直流輸電就表現出一定的優勢。采用器件換相的輕型直流輸電就更顯示出直流輸電的這一優點。
    ②系統分割:將已有的大規模交流系統分割為若干相對較小的獨立運行的小系統,系統之間采用BTB等直流方法互聯,直流高壓發生器可有效減少故障短路電流。這方面的工程實例還沒有,但日本學者對日本的關西、中國、九州、四國的串行系統進行的研究表明,若通過在關西與中國、中國與九州、九州與四國、四國與關西間采用直流方式連接,將可大大抑制短路電流,并實現小系統向大系統的輸電。
    總結:
    (1) 輸送相同功率時,線路造價低:  
    交流輸電架空線路通常采用3根導線,而直流只需1根(單極)或2根(雙極)導線。因此,直流輸電可節省大量輸電材料,同時也可減少大量的運輸、安裝費。 
     (2) 線路有功損耗。  
    由于直流架空線路僅使用1根或2根導線,所以有功損耗較小,并且具有"空間電荷"效應,其電暈損耗和無線電干擾均比交流架空線路要小。  
    (3) 適宜于海下輸電:  
    在有色金屬和絕緣材料相同的條件下,直流高壓發生器時的允許工作電壓比在交流下約高3倍。2根心線的直流電纜線路輸送的功率Pd比3根心線的交流電纜線路輸送的功率Pa大得多。
    運行中,沒有磁感應損耗,用于直流時,則基本上只有心線的電阻損耗,而且絕緣的老化也慢得多,使用壽命相應也較長。
    (4) 系統的穩定性問題:  
    在交流輸電系統中,所有連接在電力系統的同步發電機必須保持同步運行。如果采用直流線路連接兩個交流系統,由于直流線路沒有電抗,所以不存在上述的穩定問題,也就是說直流輸電不受輸電距離的限制。  
    (5) 能限制系統的短路電流:  
    用交流輸電線路連接兩個交流系統時,由于系統容量增加,將使短路電流增大,有可能超過原有斷路器的遮斷容量,這就要求更換大量設備,增加大量的投資。直流輸電時,就不存在上述問題。  
    (6) 調節速度快,運行可靠:  
    直流輸電通過晶閘管換流器能夠方便、快速地調節有功功率和實現潮流翻轉。  
    如果采用雙極線路,當一極故障,另一極仍可以大地或水作為回路,繼續輸送一半的功率,這也提高了運行的可靠性。  二、直流輸電適用于以下場合:  
      遠距離大功率輸電;海底電纜送電;不同頻率或同頻率非同期運行的交流系統之間的聯絡;用地下電纜向大城市供電;交流系統互聯或配電網增容時,作為限制短路電流的措施之一;配合新能源的輸電。
    簡單的說,好處二點:  
    一是三根線變二根  
    二是導線可以變細。原因是交流電在導線中流動是有趨膚效應,即電流喜歡在導線表面走,導線中間未充分利用。直流電就沒有這個毛病
     

     
     
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