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灵活交流输电的应用
发布时间：2013-02-25 15:55 来源：未知
电力电子技术的快速发展为FACTS技术的实用化创造了条件。近10年来，可控整流器、可关断器件的开断能力不断提高。125 mm直径的晶闸管的电压已达到8 kV以上，6kV、6kA的可关断晶闸管( GTO)已有商品，单个电力电子器件的开断能力也已达到30~40MW的水平，这使电子开关用于高电压、大功率的输配电中的一次系统成为可能。
近年来，FACTS技术已经在美国、日本、瑞典、巴西等国的重要的超高压输电工程中得到应用。有代表性的FACTS设备有：可控串联补偿器、静止同步补偿器、统一潮流控制器等。美国的卡因塔230 kV可控串补工程安装在当地电网输电的瓶颈处，突破了线路稳定极限，将输送能力提高了1倍左右，因而在4年内可收回投资。
基于硅片的电力电子器件进一步向更高电压、更大功率的方向发展，使电力系统发生重大变革。这被称为“硅片引起的第二次革命”，以碳化硅( SiC)为基片的新型电力电子器件的耐压和热容量可大幅度提高，而元件的损耗却大大降低，从而使元件的开断功率可望有数量级的提高。这预示着用固态电子断路器取代传统机械的高压断路器（油开关、SF6开关、真空开关等）已为期不远。届时，真正的数字化电力系统将成为现实。
4.1.3紧凑型输电
紧凑型输电技术是中国近十年来迅速得到研究、发展和应用的一项重大新技术。紧凑型输电技术是通过对导线的优化排列，缩小相间距离、将三组导线置于同一塔窗内，三相导线间无瓶子接地构件，增加相分裂根数，减少波阻抗、增加电容、大幅度提高自然输送功率，有效压缩电线走廊的一项新的输电技术。
紧凑型输电线路就是在线路的适当位置安装并联电抗器，且电抗器的容量应该是可控的，以便可以根据线路的负载变化使系统的无功潮流达到动态平衡，保证电网的动态稳定性。
4.1.3.1紧凑型输电的应用
目前，我国紧凑型输电线路的技术设计已跻身于世界先进水平的行列。第一条500 kV昌房紧凑型输电线路于1999年建成投产，其自然功率比常规线路提高了1/3。目前，500 kV邯郸一新乡紧凑型线路、政平一宜兴同塔双回紧凑型线路、330 kV天水一成县紧凑型线路相继建成。这些项目的建成，填补了我国在紧凑型输电线路技术领域的空白。
内蒙古首条紧凑型500 kV输电线路在丰镇市境内试验成功。据介绍，由内蒙古送变电公司送电带三分公司承担建设的西电东送内蒙古凉城县岱海电厂一河北省万全县500 kV紧凑型输电线路双条全长388.488 km，内蒙古标段长51.667 km。途径凉城县、丰镇市、兴和县、山西省天镇县、河北省怀安县、万全县。这项500 kV紧凑型输电线路的设计，可减少城乡占地面积，为电力建设提供了科学合理的施工技术方案。紧凑型输电线路工程目前全国只有3家采用，这些输电线路的建设，意在为2008年北京奥运会用电打造储备能力。
国内首条330 kV紧凑型输电线路在甘肃省建成投运。该线路南起330 kV成县变电站，北止330 kV天水变电站，全长115 km。甘肃东南部崇山叠嶂、植被茂密，这条输电线路位于海拔高度1500～2 000 m之间的山区，其中海拔最高的地段设计覆冰厚度达15 mm，全线有42 km的线段穿越林区。为减少整个工程对生态环境的破坏，甘肃省电力公司采用紧凑型输电新技术，完成了17项科研课题，线路走廊宽度大为减少，边线距离由常规的13~22 m减少到5.2 m，最大限度地减少了森林砍伐。另外，新技术改善了电磁环境，使自然输送功率和系统的稳定水平有所提高，单位输送容量的工程造价得以降低。
这条输电线路的建成投运，填补了我国紧凑型输电技术在330 kV电压等级的空白。而该线路采用的350 mm子导线小介裂间距也属国内首次使用。
4.1.3.2紧凑型的输配电设备
紧凑型的输配电设备最具代表性的就是使用在高压、超高压系统的气体绝缘开关设备( GIS)、敞开式的组合开关设备，以及使用在中压系统的充气柜( C-GIS)、充气环网柜等。
4.1.3.2.1充气环网柜
充气柜是将高压元件如母线、断路器、隔离开关、互感器等密封在充有较低压力(0.1一0.5MPa) SF6或其他气体的壳体内。
(1)充气柜的结构特点
①固定式结构技术，采用免维护的真空断路器技术，以固定式真空断路器取代操作次数有限的中置式手车式少油断路器；
②隔离开关与接地开关组合成三工位开关，以取代单个开关，大大减少了空间和联锁工作；
③电流互感器采用环芯式电流互感器，以取代承受高价电负荷的普通浇铸绝缘电流互感器；
④采用优异的SP6气体绝缘技术，以取代空气绝缘，不需要对各个开关元件进行维护和修理工作；
⑤电缆连接采用全绝缘和防触电的插入式结构，以取代普通的电缆接头。
(2)充气柜的关键工艺
①充气柜的壳体焊成完全气密式结构，这就排除了环境因素的影响。SF6气体的绝缘强度为空气的2倍，由此获得节省空间的优势，减少建筑物面积，取得良好的经济效益。
②采用激光焊接技术，密封性能优，以防止SF6绝缘气体逸出及潮气的侵入。这种激光焊接的充气柜满足1EC60698及VDE0670第1000部分标准对气密压力系统提出的要求。
③气体的气密性通过集成在每个壳体上的检漏装置来例行检验。
④所需的操作功是通过波纹管从充气柜外部向内部传递的。
⑤装入柜内的电气元件经过焊入的套管向外与电缆线或母线连接。
⑥通过装入柜内的测量盒以磁耦合无接触地向外显示充气柜的工作准备状态。
⑦为了确定有无电压，在焊入壳体内的套管上浇铸入电容芯片，并在柜体面板上装上插座，在外面用电压测量装置来检验柜内有无电压。
⑧一般在壳体内焊人同类型的释压装置。
4.1.3.2.2环网柜与预装式变电站
由于在城网建设中推行环网供电，于是环网柜和预装式变电站应运而生。近年来，环网柜与预装式变电站在我国有了很大发展。2003年，12 kV环网柜产量达49 265面，预装式变电站18 888面，这两种产品产量未来的发展空间很大。如12 kV环网柜及终端柜2005年预测55000面，2010年65 000面，有很大的增长空间；又如12 kV预装式变电站，2005年预测25 000面，2010年预测50000面。预装式变电站2003年的产量比2002年增长约92%．今后也会成倍地增长。
由于环网柜多用负荷开关，故引发负荷开关的用量激增。据统计，12 kV负荷开关2003年的产量为92 171台，断路器与负荷开关（含接触器）的比例巳由1980年的10:1变为2003年的2.1:l。负荷开关的品种有产气式、压气式、真空式和SF。式，现逐渐趋向SF6式。
4.2直流输电
4.2.1直流输电优点
(1)输送相同功率时，线路造价低。交流输电架空线路通常采用3根导线，而直流只需l根（单极）或2根（双极）导线，因此，直流输电可节省大量输电材料，同时，也可减少大量的运输、安装费。
(2)线路有功损耗小。由于直流架空线路仅使用1根或2根导线，所以有功损耗较小，并且具有“空间电荷”效应，其电晕损耗和无线电干扰均比交流架空线路要小。
(3)适宜于海下输电。在有色金属和绝缘材料相同的条件下，直流时的允许工作电压比在交流下约高3倍。2根心线的直流电缆线路输送的功率Pd比3根心线的交流电缆线路输送的功率P大得多。
(4)运行中，没有磁感应损耗。用于直流时，则基本上只有心线的电阻损耗，而且绝缘的老化也慢得多，故使用寿命相应也较长。
(5)系统的稳定性问题。在交流输电系统中，所有连接在电力系统的同步发电机必须保持同步运行，而采用直流线路连接两个交流系统，由于直流线路没有电抗，所以不存在上述的稳定问题，也就是说直流输电不受输电距离的限制。
(6)能限制系统的短路电流。在交流输电线路连接两个交流系统时，其系统容量增加，会使短路电流增大，有可能超过原有断路器的遮断容量，这时就要求更换大容量设备，增加大量的投资，而直流输电时，就不存在上述问题。
(7)调节速度快，运行可靠。在直流输电时，通过晶闸管换流器，能方便、快速地调节有功功率，实现潮流翻转。如果采用双极线路，当一极故障时，另一极则仍可以大地或水作为回路，继续输送一半的功率，这也提高了运行的可靠性。
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