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

陳勇華

【摘 要】當(dāng)前中國(guó)正處于快速發(fā)展中，以后幾十年的發(fā)展更是中國(guó)現(xiàn)代化發(fā)展關(guān)鍵時(shí)期，將來(lái)的單戶(hù)用電量達(dá)到目前用電量的2倍多。因?yàn)榈乩硖幘澈徒?jīng)濟(jì)處境的客觀條件制約，中國(guó)能源資源和負(fù)荷必要顯逆向分布格局。

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

一、引言

當(dāng)前中國(guó)正處于快速發(fā)展中，以后幾十年的發(fā)展更是中國(guó)現(xiàn)代化發(fā)展關(guān)鍵時(shí)期中國(guó)以后中國(guó)。到本世紀(jì)中葉，中國(guó)人均生產(chǎn)總值將上升國(guó)際領(lǐng)先水平。依據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家情況，能夠中國(guó)人均用電量在以后將達(dá)到現(xiàn)在的的2倍。

因?yàn)榈乩砗徒?jīng)濟(jì)處境等客觀條件制約，中國(guó)能源和負(fù)荷必要顯逆向分布。中國(guó)常例能源總儲(chǔ)量較為厚實(shí)充裕，但化石能源的存儲(chǔ)是“東窮西足”，伴隨中部能源的逐漸減少，中國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)點(diǎn)與消耗點(diǎn)的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，運(yùn)送成本隨之加大。

以往以輸煤為主運(yùn)送辦法無(wú)法饜足能源無(wú)法饜足發(fā)展的必要引起。中國(guó)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(guó)水力資源雖然厚實(shí)，但大都在我國(guó)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(guó)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(guó)重要的能源基地。中國(guó)集齊開(kāi)發(fā)利用的太陽(yáng)能也主要分布在西部戈壁灘。不久的將來(lái)，中國(guó)將會(huì)從西部比如新疆經(jīng)過(guò)各種辦法將當(dāng)?shù)氐囊淮文茉春涂稍偕茉醋兂稍S多的電力往負(fù)荷中心運(yùn)送。

二、新一代高壓輸電技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展走向

因?yàn)榧s3/4的電力能源必要量集齊在經(jīng)濟(jì)很發(fā)達(dá)的中東部地域，該地域經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，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(yuǎn)，有些在二千公里以上，更有甚者達(dá)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(fù)荷必要的逆向分布格局，確定了中國(guó)以后必須在超遠(yuǎn)距離的輸電技術(shù)上探索新的突破。中國(guó)的能源運(yùn)送的通道必必要適應(yīng)更大容量、更遠(yuǎn)距離的能源運(yùn)送必要，實(shí)目前各地區(qū)各種能源的優(yōu)化配置。而要完成對(duì)能源資源的優(yōu)化配置以及保障能源運(yùn)送的安全。所以建設(shè)特高壓電網(wǎng)來(lái)完成跨地域、跨流域，從而將西北區(qū)的電能大規(guī)模運(yùn)送到中東部地域是中國(guó)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?yàn)橛捎谔馗邏褐绷鬏旊娤到y(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)送范圍缺陷三千公里，研究超遠(yuǎn)距離的高壓輸電技術(shù)是中國(guó)能源傳輸規(guī)劃的發(fā)展走向。

現(xiàn)在電力運(yùn)送技術(shù)一直在持續(xù)的發(fā)展和進(jìn)步，能饜足長(zhǎng)遠(yuǎn)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(zhǎng)輸電技術(shù)等。當(dāng)送電間隔>六百公里時(shí)，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(zhǎng)交流輸電技術(shù)對(duì)比，后者以穩(wěn)態(tài)特性、機(jī)電暫態(tài)、電磁暫態(tài)等擁有顯著優(yōu)點(diǎn)，其顯著的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在超遠(yuǎn)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)送電方式中，擁有較高的競(jìng)爭(zhēng)力和運(yùn)用遠(yuǎn)景。

三、半波長(zhǎng)輸電缺陷與優(yōu)化建議

3.1自然半波長(zhǎng)輸電技術(shù)的缺陷

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

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

（2）電暈損耗大：電暈損耗會(huì)將低半波長(zhǎng)線路的傳輸功能，且電暈損耗會(huì)對(duì)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(wú)法穩(wěn)定熄滅，將制約到單相重合閘的穩(wěn)定實(shí)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(diǎn)的電壓會(huì)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(diǎn)的電玉與末端負(fù)載的大小有很大的關(guān)系。理論上半波長(zhǎng)輸電的運(yùn)送功率是無(wú)窮大，因?yàn)榫€路中電壓變化與負(fù)荷的關(guān)系，引起制約運(yùn)送功率的大小制約。

（5）半波長(zhǎng)輸電類(lèi)似于直流輸電系統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)送，一要保證運(yùn)送長(zhǎng)度接近于半波長(zhǎng)，二是淺路中間不能裝設(shè)開(kāi)關(guān)站，引起此系統(tǒng)很難做到沿線路供電。實(shí)際工程中構(gòu)建恰好饜足自然半波長(zhǎng)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(yùn)行時(shí)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(zhǎng)輸電技術(shù)的優(yōu)化目標(biāo)

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(guò)研究基于調(diào)和網(wǎng)絡(luò)的半波長(zhǎng)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(zhǎng)輸電技術(shù)的性能，告竣以下目標(biāo)：

（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(shí)，暫態(tài)過(guò)電壓較高問(wèn)題;

（3）降低線路損耗和電暈損耗;

（4）改善潛供電弧問(wèn)題。

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

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

（1）全程不用設(shè)置無(wú)功儲(chǔ)積器件。不管是帶荷還是空載無(wú)損半波長(zhǎng)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(wú)功儲(chǔ)積設(shè)備。

（2）運(yùn)送功能更強(qiáng)。有結(jié)論表明，考慮過(guò)電壓制約、線路容量、電暈消耗等要素，三千公里的半波長(zhǎng)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(kāi)關(guān)點(diǎn)。因?yàn)闊o(wú)需無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊蟆⒓由蠐碛泄β孰娔艿倪\(yùn)輸功能，半波長(zhǎng)輸電線路無(wú)需設(shè)中間開(kāi)關(guān)點(diǎn)，就能夠完成真實(shí)的點(diǎn)到點(diǎn)送電或點(diǎn)到網(wǎng)送電。

（4）經(jīng)濟(jì)性好。與現(xiàn)在的超遠(yuǎn)距離交、直流輸電系統(tǒng)對(duì)比更為簡(jiǎn)潔。同時(shí)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(jìn)、運(yùn)行與維護(hù)更為簡(jiǎn)潔經(jīng)濟(jì)。特高壓半波長(zhǎng)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(yuǎn)間隔的送電，以至特高壓半波長(zhǎng)交流輸電技術(shù)機(jī)會(huì)是我國(guó)以后主要輸電辦法之一。

五、自然半波長(zhǎng)輸電技術(shù)的局限性的改善

為了改善自然半波長(zhǎng)輸電技術(shù)的局限性，經(jīng)過(guò)分析根據(jù)調(diào)和網(wǎng)絡(luò)半波長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)輸電系統(tǒng)，增大等效自然功率，當(dāng)電容性調(diào)和網(wǎng)絡(luò)中的電容個(gè)數(shù)達(dá)到一定數(shù)值后，其線路的穩(wěn)態(tài)特性根本達(dá)到穩(wěn)定。

（2）經(jīng)過(guò)對(duì)T/π型調(diào)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計(jì)算，研究建立基于T/π型調(diào)和網(wǎng)絡(luò)的半波長(zhǎng)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(guò)對(duì)柔性調(diào)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計(jì)算，研究建立基于柔性調(diào)和網(wǎng)絡(luò)的半波長(zhǎng)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(guò)上述分析，以及實(shí)驗(yàn)仿真驗(yàn)證，改善然半波長(zhǎng)輸電技術(shù)的局限性在技術(shù)上是可行性，項(xiàng)目的完成進(jìn)一步改善了半波長(zhǎng)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(zhǎng)輸電技術(shù)的穩(wěn)定性，有力地推動(dòng)了下一代高壓遠(yuǎn)距離電網(wǎng)輸電技術(shù)的發(fā)展。

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