淺析特高壓對電力系統(tǒng)運行的影響

我國已經(jīng)進(jìn)入了大電網(wǎng)、大機組、高電壓、高自動化的發(fā)展時期。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力需求也在快速增長，特高壓輸電逐漸進(jìn)入到我國電力的建設(shè)當(dāng)中。特高壓輸電能同時滿足電能大容量、遠(yuǎn)距離、高效率、低損耗、低成本輸送的基本要求，而且能有效解決目前500kV超高壓電網(wǎng)存在的輸電能力低、經(jīng)濟效益低、安全穩(wěn)定性差等方面的問題，所以，建設(shè)特高壓電網(wǎng)已成為我國電力發(fā)展的必然趨勢。 1 概述 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)中各同步發(fā)電機在受到擾動后能夠保持和恢復(fù)同步運行的能力。只有在各發(fā)電機在同步運行的條件下，也就是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行狀態(tài)下，發(fā)電機發(fā)出的功率為定值，各發(fā)電機的電動勢相量之間的相角差、發(fā)電機電動勢與各母線電壓的相角差以及各母線電壓相量的相角差保持恒定。假設(shè)電力系統(tǒng)中的發(fā)電機不同步運行，那么發(fā)電機發(fā)出的有功功率功率不是定值，整個系統(tǒng)各母線的電壓和輸電線路的功率也不是定值，將發(fā)生大幅擺動。如果在系統(tǒng)受到擾動后，各發(fā)電機的功率和各母線電壓擺動的幅值不衰減，功率振幅越來越大，電壓幅值越來越低，電力系統(tǒng)控制裝置不能使發(fā)電機恢復(fù)同步，不能使各母線電壓恢復(fù)到擾動前相近的值，則電力系統(tǒng)中各發(fā)電機失去同步狀態(tài)，電力系統(tǒng)將失去穩(wěn)定性。 2 特高壓輸電網(wǎng)的穩(wěn)定性 特高壓電網(wǎng)是整個電網(wǎng)的一部分，超高壓-特高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定性分析方法與高壓-超高壓電網(wǎng)沒有根本的區(qū)別。特高壓輸電是把發(fā)電基地或發(fā)電廠的大容量功率電能遠(yuǎn)距離輸送至負(fù)荷中心。因特高壓輸電線路的參數(shù)特點是由它的輸電能力與相聯(lián)的送端和受端系統(tǒng)參數(shù)決定的，故高壓輸電線路的輸電能力受到電壓穩(wěn)定極限、功角穩(wěn)定極限的制約。 3 特高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定性原則 特高壓輸電比超高壓線路輸送多的功率，如果特高壓輸電線路突然中斷輸送，將給電網(wǎng)系統(tǒng)造成大的功率缺額，給下一級500kV電網(wǎng)帶來嚴(yán)重的影響安全運行的問題。為了保證包括特高壓電網(wǎng)在內(nèi)的整個電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，通常采用雙回特高壓輸電線路將送端系統(tǒng)或發(fā)電中心的電力輸送給遠(yuǎn)方的負(fù)荷中心。 特高壓輸電線路實際運行時所輸送的功率和超高壓輸電一樣，必須滿足電力系統(tǒng)功角穩(wěn)的要求。根據(jù)前述特高壓輸電的性能特點，這些穩(wěn)定性要求如下： 1)當(dāng)一回輸電線路發(fā)生嚴(yán)重故障或靠近輸電線路送端發(fā)生三相短路故障時，繼電保護(hù)和斷路器正常動作，跳開故障線路，切出故障，電力系統(tǒng)應(yīng)能保持暫態(tài)穩(wěn)定。 2)故障線路跳開、切出故障后，剩下的一回線路能保持原雙回線路的輸送功率在靜態(tài)穩(wěn)定極限范圍內(nèi)，有一定靜態(tài)穩(wěn)定裕度，短時內(nèi)恢復(fù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，保證運行人員在故障后能重新調(diào)整電力系統(tǒng)潮流，電力系統(tǒng)能恢復(fù)正常運行的靜態(tài)穩(wěn)定裕度。 3)故障線路切除故障后，剩下的一回線路保持原雙回線路的輸送功率在小干擾電壓穩(wěn)定極限范圍內(nèi)，并留有一定的穩(wěn)定裕度。 4)在電力系統(tǒng)大方式運行條件下，特高壓輸電受端系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生單 合大機組跳閘，根據(jù)特高壓輸電線路對于增加的功率輸送及故障后的潮流分布，留有短時間的靜態(tài)穩(wěn)定裕度、電壓穩(wěn)定所需的短時有功和無功輸送裕度，確保受端電壓在穩(wěn)定裕度控制范圍內(nèi)。 4 輸電的經(jīng)濟性比較 超高壓輸電與特高壓經(jīng)濟性的比較一般用以下方法比較：用兩個電壓等級輸送相同功率和同樣的距離所用的輸電成本進(jìn)行比較：一種是按可靠性指標(biāo)，比較它們的開始一次投資成本多少;另一種是比較壽命周期。通過分析計算和可靠性分析計算可知，一條1100kV特高壓輸電線路的輸電能力可達(dá)500kV常規(guī)輸電線路輸電能力的4倍以上，而在在線路和變電站的運行維護(hù)成本比較方面，特高壓輸電所需的成本比超高壓少的多。線路的電能損耗和功率約為500kV線路的1/6左右。顯然，特高壓輸電在運行成本方面具有明顯的優(yōu)勢。 5 結(jié)語 電力關(guān)系著我國國計民生的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，在我國電力發(fā)展中，國家電網(wǎng)和個輸電公司承擔(dān)著保障國家能源安全、優(yōu)化能源資源配置和促進(jìn)國民經(jīng)濟、社會發(fā)展的重要任務(wù)。在認(rèn)真分析我國電力工業(yè)和電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢的基礎(chǔ)上我們深刻認(rèn)識到，加快建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為主的堅強國家智能電網(wǎng)電網(wǎng)對于實現(xiàn)資源優(yōu)化有效配置、推動我國能源的高效開發(fā)利用和提高電力工業(yè)整體效益有重大意義。