基于調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的半波長輸電技術(shù)分析

陳勇華

【摘 要】當前中國正處于快速發(fā)展中，以后幾十年的發(fā)展更是中國現(xiàn)代化發(fā)展關(guān)鍵時期，將來的單戶用電量達到目前用電量的2倍多。因為地理處境和經(jīng)濟處境的客觀條件制約，中國能源資源和負荷必要顯逆向分布格局。

【關(guān)鍵詞】調(diào)諧網(wǎng)絡(luò);半波長輸;輸電技術(shù);分析

一、引言

當前中國正處于快速發(fā)展中，以后幾十年的發(fā)展更是中國現(xiàn)代化發(fā)展關(guān)鍵時期中國以后中國。到本世紀中葉，中國人均生產(chǎn)總值將上升國際領(lǐng)先水平。依據(jù)發(fā)達國家情況，能夠中國人均用電量在以后將達到現(xiàn)在的的2倍。

因為地理和經(jīng)濟處境等客觀條件制約，中國能源和負荷必要顯逆向分布。中國常例能源總儲量較為厚實充裕，但化石能源的存儲是“東窮西足”，伴隨中部能源的逐漸減少，中國的煤炭儲點與消耗點的距離越來越遠，運送成本隨之加大。

以往以輸煤為主運送辦法無法饜足能源無法饜足發(fā)展的必要引起。中國可再生能源分布也很不均衡，水能資源與地域的能源必要也呈逆向分布。中國水力資源雖然厚實，但大都在我國西部地域，該地域也在電力送端區(qū)。陸地風(fēng)能集齊大都在中國偏北部地域，比如內(nèi)蒙古、新疆等，這些地域以后將成為中國重要的能源基地。中國集齊開發(fā)利用的太陽能也主要分布在西部戈壁灘。不久的將來，中國將會從西部比如新疆經(jīng)過各種辦法將當?shù)氐囊淮文茉春涂稍偕茉醋兂稍S多的電力往負荷中心運送。

二、新一代高壓輸電技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展走向

因為約3/4的電力能源必要量集齊在經(jīng)濟很發(fā)達的中東部地域，該地域經(jīng)濟發(fā)達，需要消耗許多的能源，所以能源中心地域離東部沿海高耗能地域的距離很遠，有些在二千公里以上，更有甚者達到了三千公里以上，而且所需輸電容量復(fù)雜。該能源資源與負荷必要的逆向分布格局，確定了中國以后必須在超遠距離的輸電技術(shù)上探索新的突破。中國的能源運送的通道必必要適應(yīng)更大容量、更遠距離的能源運送必要，實目前各地區(qū)各種能源的優(yōu)化配置。而要完成對能源資源的優(yōu)化配置以及保障能源運送的安全。所以建設(shè)特高壓電網(wǎng)來完成跨地域、跨流域，從而將西北區(qū)的電能大規(guī)模運送到中東部地域是中國完成資源的優(yōu)化配置以及調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的根本途徑。因為由于特高壓直流輸電系統(tǒng)的經(jīng)濟運送范圍缺陷三千公里，研究超遠距離的高壓輸電技術(shù)是中國能源傳輸規(guī)劃的發(fā)展走向。

現(xiàn)在電力運送技術(shù)一直在持續(xù)的發(fā)展和進步，能饜足長遠間隔高容量送電的辦法主要包括超、特高壓交/直流輸電技術(shù)、半波長輸電技術(shù)等。當送電間隔>六百公里時，應(yīng)選超/特高壓直流送電技術(shù)，但因其成本高而限制了超/特高壓直流輸電技術(shù)推廣。和半波長交流輸電技術(shù)對比，后者以穩(wěn)態(tài)特性、機電暫態(tài)、電磁暫態(tài)等擁有顯著優(yōu)點，其顯著的經(jīng)濟、技術(shù)優(yōu)點在超遠距離點對點送電方式中，擁有較高的競爭力和運用遠景。

三、半波長輸電缺陷與優(yōu)化建議

3.1自然半波長輸電技術(shù)的缺陷

伴隨用電必要持續(xù)擴大，傳送距離持續(xù)延長，自然半波長輸電技術(shù)在電壓等級持續(xù)升高，用電負載持續(xù)增加，用電網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)擴大，自然半波長輸電技術(shù)以下缺陷愈發(fā)顯著：

（1）輸電線路的過電壓水平嚴重：因線路缺陷導(dǎo)致設(shè)備斷開時，電路各段將產(chǎn)生較大的暫態(tài)過電壓，于電路兩側(cè)引致復(fù)雜的無功率趨勢，同時可能引起系統(tǒng)崩潰;

（2）電暈損耗大：電暈損耗會將低半波長線路的傳輸功能，且電暈損耗會對送電系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性形成制約副作用;

（3）潛供電弧缺陷顯現(xiàn)：潛供電弧若無法穩(wěn)定熄滅，將制約到單相重合閘的穩(wěn)定實施，直接制約系統(tǒng)的穩(wěn)定性和供電穩(wěn)定性。

（4）線路中某一特定點的電壓會與距離首末端的位置關(guān)系而發(fā)生改變。特別是線路中點的電玉與末端負載的大小有很大的關(guān)系。理論上半波長輸電的運送功率是無窮大，因為線路中電壓變化與負荷的關(guān)系，引起制約運送功率的大小制約。

（5）半波長輸電類似于直流輸電系統(tǒng)的點對點運送，一要保證運送長度接近于半波長，二是淺路中間不能裝設(shè)開關(guān)站，引起此系統(tǒng)很難做到沿線路供電。實際工程中構(gòu)建恰好饜足自然半波長度的線路難度較大。

（6）要保證系統(tǒng)同步穩(wěn)定，考慮電網(wǎng)運行時頻率變化等制約，可行的輸電距離范圍很小。

3.2自然半波長輸電技術(shù)的優(yōu)化目標

為了解決上述常例柔性直流輸電技術(shù)存在的缺陷，經(jīng)過研究基于調(diào)和網(wǎng)絡(luò)的半波長送電技術(shù)，從π/T型調(diào)和網(wǎng)絡(luò)、電容型調(diào)和和柔性調(diào)和網(wǎng)絡(luò)三種辦法，改善自然半波長輸電技術(shù)的性能，告竣以下目標：

（1）提高受端電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和同步功率支援功能;

（2）改善電網(wǎng)毛病時，暫態(tài)過電壓較高問題;

（3）降低線路損耗和電暈損耗;

（4）改善潛供電弧問題。

四、半波長輸電技術(shù)在新一代高壓輸電網(wǎng)絡(luò)中的運用

半波長交流送電（HWACT）是指送電的電氣間隔接近一個工頻半波，即三千公里（50赫茲）的超遠間隔3相交流送電。半波長交流送電和常例交流送電對照擁有以下顯著的差別和優(yōu)點：

（1）全程不用設(shè)置無功儲積器件。不管是帶荷還是空載無損半波長電路兩側(cè)電壓都依舊不變，即兩側(cè)電壓一直維系不變，所以不用設(shè)置無功儲積設(shè)備。

（2）運送功能更強。有結(jié)論表明，考慮過電壓制約、線路容量、電暈消耗等要素，三千公里的半波長送電的容量能夠在1和1.2倍的自然功率。

（3）全程不用安裝中間開關(guān)點。因為無需無功補償?shù)囊蟆⒓由蠐碛泄β孰娔艿倪\輸功能，半波長輸電線路無需設(shè)中間開關(guān)點，就能夠完成真實的點到點送電或點到網(wǎng)送電。

（4）經(jīng)濟性好。與現(xiàn)在的超遠距離交、直流輸電系統(tǒng)對比更為簡潔。同時交流輸電設(shè)備的建設(shè)比直流輸電中換流設(shè)備的引進、運行與維護更為簡潔經(jīng)濟。特高壓半波長輸電的穩(wěn)定性也略領(lǐng)先特高壓直流輸電

所以這種超遠間隔的送電，以至特高壓半波長交流輸電技術(shù)機會是我國以后主要輸電辦法之一。

五、自然半波長輸電技術(shù)的局限性的改善

為了改善自然半波長輸電技術(shù)的局限性，經(jīng)過分析根據(jù)調(diào)和網(wǎng)絡(luò)半波長送電方式，以π/T型調(diào)和網(wǎng)絡(luò)、電容型調(diào)和與柔和調(diào)和網(wǎng)絡(luò)三種辦法，改善自然半波長輸電技術(shù)的性能：

（1）基于線路傳輸參數(shù)矩陣，研究建立基于電容型調(diào)和網(wǎng)絡(luò)的半波長輸電系統(tǒng)，增大等效自然功率，當電容性調(diào)和網(wǎng)絡(luò)中的電容個數(shù)達到一定數(shù)值后，其線路的穩(wěn)態(tài)特性根本達到穩(wěn)定。

（2）經(jīng)過對T/π型調(diào)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計算，研究建立基于T/π型調(diào)和網(wǎng)絡(luò)的半波長輸電系統(tǒng)，維系功角穩(wěn)定，降低功角搖擺和電壓振蕩幅值及頻率。

（3）經(jīng)過對柔性調(diào)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計算，研究建立基于柔性調(diào)和網(wǎng)絡(luò)的半波長輸電系統(tǒng)，維系線路暫態(tài)穩(wěn)定性，降低線路損耗。

六、小結(jié)

最后經(jīng)過上述分析，以及實驗仿真驗證，改善然半波長輸電技術(shù)的局限性在技術(shù)上是可行性，項目的完成進一步改善了半波長輸電技術(shù)路損耗、電暈損耗、潛供電弧等性能，提升了半波長輸電技術(shù)的穩(wěn)定性，有力地推動了下一代高壓遠距離電網(wǎng)輸電技術(shù)的發(fā)展。

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