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高压直流输电发展与新技术研究与探索

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  摘要:高压直流输电技术在世界各国的很多输电场合应用的比较广泛,尤其是远距离大容量场合。我国也因“西电东送,南北互供,全国联网”使得高压直流输电成为电力建设的热点,相关的技术也比较完善、比较先进。但是,在经济快速发展的时代,高压直流输电技术还有很多问题没有得到解决,如:如何确保电网能够安全运行,也成为人们研究的重点,本文将对这些问题进行研究分析,为电网技术提出一些建议。
  关键词:高压直流输电;技术;发展
  直流输电系统简介在直流输电系统中,只有输电环节是直流电,发电系统和用电系统仍然是交流电。在输电线路的始端,发电系统的交流电经换流变压器升压后,送到整流器中去。整流器的主要部件是可控硅变流器和进行交直流变换的整流阀,它的功能是将高压交流电变为高压直流电后,送人输电线路。直流电通过输电线路送到逆变器中。逆变器的结构与整流器相同而作用刚好相反,它把高压直流电变为高压交流电。再经过换流变压器降压,交流系统的电能就输送到了交流系统中。在直流输电系统中,通过改变换流器的控制状态,也可以把交流系统中的电能送到直流系统中去,即整流器和逆变器是可以互相转换的。
  一、特高压输电技术的发展现状
  (1)直流输电与交流输电架设线路的方面。一般情况下,直流输电和交流输电有很大的区别,前者使用的是双极中性点接地的方式,在使用的过程中,只需要两根导线连接。而交流电路不同,至少要三根导线才能运行。如果材料相同、绝缘水平相同,那么直流线路和交流线路输送的功率相同。相比之下,直流线路更加经济环保,能够节省材料减少成本。(2)在配电和发电方而的方面。交流输电的优势非常明显,如果我们利用交流发电机就能把其他形式快速转化为电能。这些交流电能够借助变压器实现升压和降压,给配电提供了更多的优势,提高了配电的效率。而且,安装交流电源配电站不用耗费大量的时间,技术上也更加简单快捷,和其他直流电站相比成本更低。(3)输电线路的功率损耗方面。直流输电在传输的过程中会产生功率损耗,这是因为内部产生了阻抗。所以,我们要重视线路在运行中产生的功能损耗。一般情况下,高压输电线都是以地下电缆的形式存在于大城市的,如果经过海峡就需要安装海底电缆。也正因为这样,交流高压输电线损耗的功率更小,产生的电流更加客观。
  二、高压直流输电系统的发展优势
  供电公司为了取得更多的经济效益,提高工作效率,采取了一定的战略对策,提出了一些管理目標,这在一定程度上也优化了高压电网系统,也提高了工作效率和应用效果。目前我们国家投入了大量的人力物力财力,致力于建设电网系统。这是因为我们国家的发展生活都离不开电力行业的支持,只有确保电力行业安全稳定的运行,才能保证生活和生产的需求。在电力行业安全稳定运行的过程中,我们国家的市场经济也在稳步发展。在此过程中,高压直流输电系统相比交流输电系统具有巨大的优势。(1)高压直流输电使用低耗材。传统的三相交流线路需要三根导线,并且线路走廊宽,而直流输电线路只需正、负两极导线,其杆塔的结构简单,线路走廊窄,此外,一条同电压的直流输电线路输送容量约为交流输电线路的2倍,直流输电的线路走廊,其传输效率约为交流线路的2倍甚至更多一点。(2)高压直流输电输送远距离和交流输电相比,直流输电运行十分稳定、也不会出现功角稳定的问题。在静态和暂态的情况下,也不会降低稳定性,更不会降低输送的容量,这也是直流输电的优势之一。受到换流阀电流的影响,交流系统不能控制输送的容量以及输送的距离,这在一定程度上也实现了远距离和大容量的输送。
  从图1中可以看到,高压输电线路运检工作的数据、信息搜集工作,能够按照多元化的模式来进行,并且在各个模块的安排、布置过程中,能够得到较多的针对性手段,全局内容的可靠性较高。
  (3)高压直流输电易互联。交流输电系统在运行的过程中,并网的所有系统都要一起运行。否则,系统就会产生大量的循环电流,进而损坏内部的设备,造成停电,等各种意外事故。如果是直流输电系统,就不需要并网系统一起运行了。还能够实现不同频率的系统非同期联络,那么交流系统也会更加稳定,意外事故发生的频率就会大大降低,从而降低了整体的供电成本。
  三、高压直流输电发展新技术
  在出现了直流输电这种新的技术后,换流技术也就是高电压等相关的设备也在同步的发展。电力以及电子技术也发展迅速,国家也投入了大量的直流工程。在这过程中,直流输电的很多问题都受到了人们的关注,例如,对直流输电的控制,其中出现的问题,等等。所以,一些新技术也开始应用,并在一定程度上促进了直流输电技术的发展。
  (1)接地极引线故障测量技术。一般情况下直流输电系统内部的接地极引线有很低的运行电压。如果按照传统的检测方式,是无法检测到接地极引线的电压的,也就无法发现是否出现了短路。为了检测接地极线路,近几年应用了脉冲回声和阻抗等多种方式进行测量。如果引线发生了短路或者是故障,那么就可以进行检测,阻抗发生变化也就能得知出现了短路状况,进而发现故障的地点。(2)实时多处理器控制保护技术。近几年电子信息技术发展迅速,系统也在不断的更新换代,内部处理器速度越来越快,容纳的内存也越来越大,而且能够并行多个处理器。系统内部的各个设备中都应用了微处理器技术。例如,直流系统保护、极控等等。
  四、高压直流输电前景
  就目前的情况来看,高压直流输电在我们国家正处于发展的阶段。一些技术还不够稳定。但和交流输电相比,应用的范围更广泛、效率更高。如果在未来微电子技术以及电力电子发展迅速,那么就会出现越来越多大功率的半导体器件,高压直流输电技术使用的频率将会越来越高。直流输电工程的造价将会降低,性能也会越来越多。而且,这项技术在西电东送以及南北互送的过程中发挥巨大的作用,更有可能实现周边国家的互联。
  五、结语
  高压直流输电能够应用在长距离的电流输送场合上,而且和其他类型相比,有独特的优势。近几年我们国家电网发展迅速,已经实现了西电东送和南北互送,高压直流输电也在此做出了巨大的贡献。相信在未来,计算机技术及互联网技术会不断的进步,可再生能源、新能源运用的越来越广泛,高压直流输电将会有更广阔的发展空间。
  参考文献:
  [1]卞守国,肖鸿江.直流输电的优点和发展前景[J].应用能源技术,1998.1.
  [2]常浩.我国高压直流输电工程国产化回顾及现状[J].高电压技术,2004.11.
  [3]田晖.直流输电技术的特点及发展应用[J].山东电力技术.2003.1.
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