電源小貼士：關(guān)于特高壓直流輸電路的11個問題

如何提高特高壓直流的可靠性?

所有提高常規(guī)直流輸電可靠性的措施對于提高特高壓直流輸電的可靠性依然有效，并且要進(jìn)一步予以加強(qiáng)。主要包括：降低元部件故障率;采 取合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，如模塊化、開放式等;廣泛采用冗余的概念，如控制 保護(hù)系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)的并行冗余和晶閘管的串行冗余等;加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān) 視和設(shè)備自檢功能等。

針對常規(guī)直流工程中存在的問題，如曾經(jīng)導(dǎo)致直流系統(tǒng)極或者雙極停運(yùn)的站用電系統(tǒng)、換流變本體保護(hù)繼電器、直流保護(hù)系統(tǒng)單元件故障等薄弱環(huán)節(jié)，在特高壓直流輸電系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)中將采取措施進(jìn)行改進(jìn)。此外，還將加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)人員的培訓(xùn)，適當(dāng)增加易損件的備用。

提高特高壓直流輸電工程可靠性，還可以在設(shè)計原則上確保每一個極之間以及每極的各個換流器之間最大程度相互獨(dú)立，避免相互之間的故障傳遞。其獨(dú)立性除了主回路之外，還需要考慮：閥廳布置、供電系統(tǒng)、供 水系統(tǒng)、電纜溝、控制保護(hù)系統(tǒng)等。

特高壓直流輸電可靠性指標(biāo)如何?

在我國計劃建設(shè)的西南水電外送特高壓直流輸電工程電壓為±800千伏，其主接線方式和我國已有的直流工程不同，每極采用兩個 12 脈動換流器串聯(lián)。如果出現(xiàn)一個12脈動換流器故障，健全的換流器仍然可以和同一個極對端換流站的任意一個換流器共同運(yùn)行，因此單極停運(yùn)的概率將顯著降低，考慮到第一個特高壓直流工程缺乏經(jīng)驗，可行性研究報告中初步提出了與三峽-上海直流工程相同的可靠性指標(biāo)。技術(shù)成熟后，預(yù)計停 運(yùn)次數(shù)可以降低到 2 次/(每極·年)以下。雙極停運(yùn)的概率也將大幅下降，可以控制在 0.05 次/年。另外由于系統(tǒng)研究水平、設(shè)備制造技術(shù)、建設(shè)和運(yùn)行水平的提高，由于直流工程數(shù)量的增加和相關(guān)經(jīng)驗的積累，換流 器平均故障率預(yù)計可以控制在 2 次/(每換流器·年)?？傮w來說，特高 壓直流工程將會比常規(guī)直流更加可靠。

直流輸電系統(tǒng)的可靠性有哪些具體的指標(biāo)?

直流輸電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)總計超過 10 項，這里只介紹停運(yùn)次數(shù)、 降額等效停運(yùn)小時、能量可用率、能量利用率四項主要可靠性指標(biāo)。 停運(yùn)次數(shù)：包括由于系統(tǒng)或設(shè)備故障引起的強(qiáng)迫停運(yùn)次數(shù)。對于常用的 雙極直流輸電系統(tǒng)，可分為單極停運(yùn)，以及由于同一原因引起的兩個極同 時停運(yùn)的雙極停運(yùn)。對于每個極有多個獨(dú)立換流器的直流輸電系統(tǒng)，停運(yùn) 次數(shù)還可以統(tǒng)計到換流器停運(yùn)。不同的停運(yùn)代表對系統(tǒng)不同水平的擾動。

降額等效停運(yùn)小時：直流輸電系統(tǒng)由于全部或者部分停運(yùn)或某些功能受損，使得輸送能力低于額定功率稱為降額運(yùn)行。

降額等效停運(yùn)小時是： 將降額運(yùn)行持續(xù)時間乘以一個系數(shù)，該系數(shù)為降額運(yùn)行輸送損失的容量與 系統(tǒng)最大連續(xù)可輸送電容量之比。

能量可用率:衡量由于換流站設(shè)備和輸電線路(含電纜)強(qiáng)迫和計劃 停運(yùn)造成能量傳輸量限制的程度，數(shù)學(xué)上定義為統(tǒng)計時間內(nèi)直流輸電系統(tǒng) 各種狀態(tài)下可傳輸容量乘以對應(yīng)持續(xù)時間的總和與最大允許連續(xù)傳輸容量 乘以統(tǒng)計時間的百分比。

能量利用率：指統(tǒng)計時間內(nèi)直流輸電系統(tǒng)所輸送的能量與額定輸送容 量乘以統(tǒng)計時間之比。為什么要對直流輸電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)進(jìn)行定期統(tǒng)計和評價?

直流輸電系統(tǒng)是一個復(fù)雜的自成體系的工程系統(tǒng)，多數(shù)情況下承擔(dān)大容量、遠(yuǎn)距離輸電和聯(lián)網(wǎng)任務(wù)。因此，需要設(shè)定一些直流輸電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)，用于衡量直流輸電系統(tǒng)實現(xiàn)其設(shè)計要求和功能的可靠程度，評價直 流輸電系統(tǒng)運(yùn)行性能。直流系統(tǒng)可靠性直接反映直流系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計、設(shè) 備制造、工程建設(shè)以及運(yùn)行等各個環(huán)節(jié)的水平。通過直流系統(tǒng)可靠性分析，可以提出改善工程可靠性的具體措施，對新建工程提出合理的指標(biāo)要求。國際大電網(wǎng)會議專門成立一個直流輸電系統(tǒng)可靠性工作組，每兩年對全世界所有直流輸電工程進(jìn)行一次可靠性的綜合統(tǒng)計和評價。

如何確定特高壓直流輸電線路的走廊寬度和線路鄰近民房時的房屋拆遷范圍?

特高壓直流輸電線路的走廊寬度主要依據(jù)兩個因素確定：1. 導(dǎo)線最 大風(fēng)偏時保證電氣間隙的要求;2.滿足電磁環(huán)境指標(biāo)(包括電場強(qiáng)度、離 子流密度、無線電干擾和可聽噪聲)限值的要求。根據(jù)線路架設(shè)的特點(diǎn)，在檔距中央影響最為嚴(yán)重。研究表明，對于特高壓直流工程，線路鄰近民 房時，通過采取拆遷措施，保證工程建成后的電氣間隙和環(huán)境影響滿足國 家規(guī)定的要求。通常工程建設(shè)初期進(jìn)行可行性研究時就要計算電場強(qiáng)度、 離子流密度、無線電干擾和可聽噪聲的指標(biāo)，只有這些指標(biāo)滿足國家相關(guān) 規(guī)定時，工程才具備核準(zhǔn)條件。

如何進(jìn)行特高壓直流輸電線路導(dǎo)線型式的選擇?

在特高壓直流輸電工程中，線路導(dǎo)線型式的選擇除了要滿足遠(yuǎn)距離安 全傳輸電能外，還必須滿足環(huán)境保護(hù)的要求。其中，線路電磁環(huán)境限值的 要求成為導(dǎo)線選擇的最主要因素。同時，從經(jīng)濟(jì)上講，線路導(dǎo)線型式的選 擇還直接關(guān)系到工程建設(shè)投資及運(yùn)行成本。因此特高壓直流導(dǎo)線截面和分 裂型式的研究，除了要滿足經(jīng)濟(jì)電流密度和長期允許載流量的要求外，還 要在綜合考慮電磁環(huán)境限值以及建設(shè)投資、運(yùn)行損耗的情況下，通過對不 同結(jié)構(gòu)方式、不同海拔高度下導(dǎo)線表面場強(qiáng)和起暈電壓的計算研究，以及 對電場強(qiáng)度、離子流密度、可聽噪聲和無線電干擾進(jìn)行分析，從而確定最 終的導(dǎo)線分裂型式和子導(dǎo)線截面。對于±800 千伏特高壓直流工程，為了 滿足環(huán)境影響限值要求，尤其是可聽噪聲的要求，應(yīng)采用 6×720 平方毫 米及以上的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。