输电线路增容典型方案与新技术的比较研究.pdf

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1、2012年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集输电线路增容典型方案与新技术的比较研究别晓玉文俊贾晨辰吕思卓（华北电力大学柔性输配电研究所）摘要：国民经济发展迅速对于电力需求日益增长，国内外对于增加线路输送容量的研究也越来越多，同时又要考虑到环境友好、资源节约、人类长远发展，本文总结了国内外对增加线路输送容量课题的研究方案，包括改造交流输电线路、采用电力电子技术等典型增容方案、交直流转换技术与分频输电技术方案，通过比较各种方案的提出时间、研究现状、经济性、技术挑战以及应用前景，在未来电网的增容方式中新型的直流技术以及电力电子技术将占据

2、主流。采用新型的直流技术、逐渐形成直流联网，已经成为日益热化的课题。关键词：输电线路交直流转换高压直流三极输电增容分频输电1前言中国经济发展已经处于工业化、城市化进程，经济、能源电力需求增长很快，电力需求日益[1]增长，发电装机容量每年都以10%以上的速度增加。在交流电网全面占领市场的今天，为满足电力需求持续增长的需要，同时又要考虑到土地、资源与环境等因素对人类进步发展的重要性，提高输电容量一直是束缚电力发展的瓶颈之一。这是因为一方面输电网格局已基本形成，经过多年全国范围内大规模的电网改造工程，西电[2]东送、南北互供、全国联网的格局已经基本形成，这

3、些电网覆盖了中国绝大部分城市和农村。第二方面，大量新的输电线路的建成投运，使输电线路走廊资源日益紧张。提高电网输电线路输送容量，特别是在线路走廊受到制约的地区，应用前景尤为广阔。本文通过对几种典型的增容方案以及新型输电技术增容方案的对比，分析了以上增容方案在经济性、增加容量的多少、技术上的挑战性以及现有的研究水平四个方面的优缺点，得到提高容量最多的技术为新型的高压直流三极输电技术、可应用于水电、风电的分频输电技术。本文的工作对于未来新型增容技术的发展提供了新的思路，对于不同区域、不同电压等级、所需要增加的容量的多少都有不同的增容方案可供选择。2输电线

4、路增容的典型方案提高交流输电容量的典型方案包括以下几种：（1）提高导线允许温度目前我国导线的允许温度为70℃，将导线温度提高到80℃后，现有线路的输送能力可提高[3]20％左右，该方法可称为静态提温增容技术，已在华东电网中得到普遍应用。动态增容监测系[6]统是通过实时监测气象条件和导线温度来提高现有输电线路的短时输送容量。此外，还有采用新型耐热导线或改换大线径的导线等方法，都是从提高导线使用温度、提高输电线路静态（长期）输电容量的角度来考虑的。（2）改造为紧凑型交流输电线路[5]紧凑型输电是近年来输电网建设中引人注目的一项新技术。与常规输电技术相比，

5、紧凑型8882012年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集输电技术采用多分裂导线、大分裂间距、压缩相间距离和优化导线排列等措施，使电荷在导线表面均匀分布，表面场强趋于一致，因此大幅度地改变了线路的物理及电气参数，最终减小了线路波阻抗，从而提高了线路的自然功率。（3）采用串补装置串联于输电线路中的固定串补和可控串补（TCSC）装置能有效提高输电容量，然而，前者可能导致系统发生次同步振荡，危及汽轮发电机大轴的安全性，而后者投资太大、运行经验有限，因此串补以提高输电容量的方法仅仅局限在超高压电压等级的少数线路上。（4）增加线路的分裂导线数

6、[6]增加输电线路的分裂导线数，但是改造线路的难度较大，改造所引起的停电时间较长，因此只适用于配电线路的增容改造。（5）提高输电电压等级如果是新建高一等级电压的输电线路，或者增加新的输电回路，则不可避免地受制于线路走廊资源紧缺的难题。如果是将原有线路的电压等级提高，则对线路的可靠性要求变高，线路绝缘要求改动很大，输送容量增加越多，线路绝缘改造成本越大。3输电线路增容的新技术(1)交直流转换技术高压直流输电技术有传输功率大且不受系统稳定制约的特点，上个世纪90年代末，M.Haeusler，G.Schlayer和G.fitterer在首次提出高压直流三极

7、（Tripole-HVDC）输电的概念，高压[7]直流三极输电系统的拓扑结构如图1所示。三相交流输电的三条线路分别作为高压直流三极输电的正极（极1）、负极（极2）和第3极（极3）。其中，正、负极与常规双极高压直流输电的正、负极完全相同。第3极的电路结构与正负极的主要差别在于换流器具有双向性，因此为了实现极3的双向性，其换流器联接方式如图2所示。[7]高压直流三极输电系统是由一个常规双极直流输电系统与单极直流输电系统组成，两系统[9]的始端与末端分别通过各自的换流变压器接在同一换流母线上。AB极1极2+/-极3图1高压直流三极输电原理结构图889201

8、2年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集IdT16p交流电网T26p图2极3换流器联接方式