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特高压输电:世界看中国

2012-03-13 11:31
夜隼008
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  数不清的“世界之最”

  在实际应用中,特高压交流和特高压直流在电网中各有特点,两者相辅相成、互为补充。据专家介绍,从电网特点看,特高压交流具有交流电网的基本特征,可以形成坚强的网架结构,理论上其规模和覆盖面是不受限制的,对电力的传输、交换、疏散十分灵活。特高压直流则是“直达快车”,用于点对点的传输,不能形成网络,必须依附于坚强的交流输电网才能发挥作用;而在受端电网直流落点过多,也存在着安全隐患。

  因此,我国发展特高压电网遵循如下原则:特高压交流定位于更高一级电压等级的网架建设和跨大区联网送电;而特高压直流定位于我国西部和北部大水电、大煤电基地以及新能源基地的电源大容量、超远距离外送。

  以目前已建成的两个特高压示范工程为例,晋东南—南阳—荆门1000千伏特高压交流试验示范工程和向家坝—上海±800千伏特高压直流输电示范工程在技术、设备制造、工程建设等方面究竟创造了多少个“世界之最”,恐怕连业内人士都难以尽数。

  仅以两个工程中部分顶尖特高压设备为例,前者:额定电压1000千伏、额定容量1000兆乏单体式变压器为世界首次研制,单柱线圈的电压达到1000千伏、容量达到334兆乏,创造了世界纪录;额定电压1000千伏、额定容量320兆乏高压并联电抗器为世界首次研制;额定电压1000千伏、额定电流6300安、额定短路开断电流50千安、直流分量时间常数120毫秒的气体绝缘金属封闭组合电器代表了世界同类产品的最高水平;用于中等和重污秽地区的特高压避雷器、电压互感器、支柱绝缘子、接地开关、油纸绝缘瓷套管、气体绝缘瓷套管、气体绝缘复合套管和复合绝缘子均为世界首次研制;开合110千伏、210兆乏超大容量电容器组的开关及110千伏干式并联电抗器,达到世界同类装置最高水平……后者:直流输电用6英寸晶闸管在世界上首次研制成功,并实现工程应用;换流变压器电压等级最高、单台容量最大;换流阀单阀组容量最大;低噪声干式平波电抗器、直流穿墙套管、直流断路器和隔离开关通流能力最大,均创造了世界之最,其中特高压换流变、换流阀等重要设备研发均属世界级技术难题。

  在这样顶尖难度的大背景下,前者工程国产化率达到约95%,设备国产化率达到约91%;后者设备国产化率达到67%。依托工程,我国电工装备制造厂商总体掌握了特高压交直流设备制造的核心技术,并具备批量生产的能力。工程带动产业升级和跨越式发展,功不可没。

  特高压输电安全性无需担忧

  随着晋东南—荆门和向家坝—上海两个特高压示范工程建成投运,一度围绕特高压技术、经济性的热烈争议自然归于平息,而对史上首个商业运行的特高压输电线路的安全、稳定性的关注随即突显出来。跟现有的500千伏主网架相比,特高压电网的安全性和运行稳定性有何技术保障?

  全国人大代表、中国工程院院士、国网电力科学研究院名誉院长薛禹胜在接受我们采访时表示,“输电电压等级从500千伏升高至1000千伏对系统稳定性带来的影响,和以前220千伏升高至500千伏时有相仿的本质。”他解释:电压等级每升高一个级别,都会带来同样性质的稳定性问题;而对这个问题的解决,技术上并没有不可逾越的障碍。但他同时也强调,电压升高至特高压等级,对系统稳定性的要求有量的提高——相比500千伏以下电网,它要求有更广域、更快、更高水平的控制手段,要对系统运行有更深刻的理解。他引用“战略上藐视、战术上重视”来说明这一问题——不能因为原理上没有问题,就放松警惕。

  他举例说,比如关键的“电磁环网”问题,即不同电压等级的线路通过变压器磁回路的联接而形成高低压电磁环网并联运行。500千伏电网建设初期,网架薄弱;为保证输电能力,不得不将500千伏线路与220千伏线路形成电磁环网运行。但一旦500千伏系统开断,其负荷会瞬间转移至220千伏电网,使后者面临“难以承受之重”,由此可能演化为大停电。在这方面,国内外都有深刻的教训。

  如何解决电磁环网问题?薛禹胜介绍,根据我国《电力系统安全稳定导则》规定:随着高一级电压电网的建设,下级电压应逐步实现分区运行,相邻分区之间保持互为备用,这就是“开环”或称“解环”。当500千伏线路逐渐成网,220千伏线路也就相继开环运行。解环之后,整个电网系统的稳定水平提高,系统的继电保护安全自动装置进一步简化,发生多米诺骨牌效应的可能性大大降低。1000千伏电网的发展也将经历类似过程。作为电力系统稳定分析和控制领域专家,薛禹胜和他的团队在特高压工程上马前,就与华东电网公司和江苏省电力公司共同研发成功网、省两级电网的时空防御系统,建成了世界上独一无二的预警和多道防御体系,在风险控制上为特高压一次系统应对诸如“电磁环网”一类的问题打下了坚实的基础。“我们在二次系统上的创新可以支撑一次系统上取得的创新成果,我对此充满信心。”薛禹胜如是说。

  来源:科技日报

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