基于調諧網絡的半波長輸電技術分析

陳勇華

【摘 要】當前中國正處于快速發展中，以后幾十年的發展更是中國現代化發展關鍵時期，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。

【關鍵詞】調諧網絡;半波長輸;輸電技術;分析

一、引言

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

因為地理和經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。陸地風能集齊大都在中國偏北部地域，比如內蒙古、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過各種辦法將當地的一次能源和可再生能源變成許多的電力往負荷中心運送。

二、新一代高壓輸電技術的現狀及發展走向

因為約3/4的電力能源必要量集齊在經濟很發達的中東部地域，該地域經濟發達，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上探索新的突破。中國的能源運送的通道必必要適應更大容量、更遠距離的能源運送必要，實目前各地區各種能源的優化配置。而要完成對能源資源的優化配置以及保障能源運送的安全。所以建設特高壓電網來完成跨地域、跨流域，從而將西北區的電能大規模運送到中東部地域是中國完成資源的優化配置以及調整能源結構的根本途徑。因為由于特高壓直流輸電系統的經濟運送范圍缺陷三千公里，研究超遠距離的高壓輸電技術是中國能源傳輸規劃的發展走向。

現在電力運送技術一直在持續的發展和進步，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、半波長輸電技術等。當送電間隔>六百公里時，應選超/特高壓直流送電技術，但因其成本高而限制了超/特高壓直流輸電技術推廣。和半波長交流輸電技術對比，后者以穩態特性、機電暫態、電磁暫態等擁有顯著優點，其顯著的經濟、技術優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化建議

3.1自然半波長輸電技術的缺陷

伴隨用電必要持續擴大，傳送距離持續延長，自然半波長輸電技術在電壓等級持續升高，用電負載持續增加，用電網絡的持續擴大，自然半波長輸電技術以下缺陷愈發顯著：

（1）輸電線路的過電壓水平嚴重：因線路缺陷導致設備斷開時，電路各段將產生較大的暫態過電壓，于電路兩側引致復雜的無功率趨勢，同時可能引起系統崩潰;

（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的暫態穩定性形成制約副作用;

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

（4）線路中某一特定點的電壓會與距離首末端的位置關系而發生改變。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開關站，引起此系統很難做到沿線路供電。實際工程中構建恰好饜足自然半波長度的線路難度較大。

（6）要保證系統同步穩定，考慮電網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的優化目標

為了解決上述常例柔性直流輸電技術存在的缺陷，經過研究基于調和網絡的半波長送電技術，從π/T型調和網絡、電容型調和和柔性調和網絡三種辦法，改善自然半波長輸電技術的性能，告竣以下目標：

（1）提高受端電網的暫態穩定性和同步功率支援功能;

（2）改善電網毛病時，暫態過電壓較高問題;

（3）降低線路損耗和電暈損耗;

（4）改善潛供電弧問題。

四、半波長輸電技術在新一代高壓輸電網絡中的運用

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點：

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

（2）運送功能更強。有結論表明，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點。因為無需無功補償的要求、加上擁有功率電能的運輸功能，半波長輸電線路無需設中間開關點，就能夠完成真實的點到點送電或點到網送電。

（4）經濟性好。與現在的超遠距離交、直流輸電系統對比更為簡潔。同時交流輸電設備的建設比直流輸電中換流設備的引進、運行與維護更為簡潔經濟。特高壓半波長輸電的穩定性也略領先特高壓直流輸電

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的局限性的改善

為了改善自然半波長輸電技術的局限性，經過分析根據調和網絡半波長送電方式，以π/T型調和網絡、電容型調和與柔和調和網絡三種辦法，改善自然半波長輸電技術的性能：

（1）基于線路傳輸參數矩陣，研究建立基于電容型調和網絡的半波長輸電系統，增大等效自然功率，當電容性調和網絡中的電容個數達到一定數值后，其線路的穩態特性根本達到穩定。

（2）經過對T/π型調和網絡參數計算，研究建立基于T/π型調和網絡的半波長輸電系統，維系功角穩定，降低功角搖擺和電壓振蕩幅值及頻率。

（3）經過對柔性調和網絡參數計算，研究建立基于柔性調和網絡的半波長輸電系統，維系線路暫態穩定性，降低線路損耗。

六、小結

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

參考文獻：

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