第五节 电能的优越性

输电技术

　　1.三相高压交流输串

　　在可预见到的未来，三相高压交流输电仍将是输电和联网的主要方式.20世纪70年代以前主要靠提高电压来增加线路输电能力.到目前为止，商业化运行的交流输电工程最高额定电压为765kV（800kV等级）.全世界已经有12个国家建成了800kV等级的交流输电系统.前苏联建成了900ｋｍ的1150kV特高压输电线路并经过了试运行，后因多种原因降压为500kV运行.日本建成了短距离的1000kV输电线路，目前在500kV下运行.美国、意大利、瑞典等国曾执行过特高压（1000kV及以上）输电计划，后因环保限制、设备可靠性不高和有更好的替代方案等原因而搁置和取消.由此可见，近20年来输电电压的发展出现了明显的饱和趋势.在特高压输电的工程应用前景不明朗的情况下，交流输电发展的重点已转向采用新技术提高线路输送能力、提高线路的使用效率和线路走廊利用率等.

　　随着大型复杂互联电网的出现，如何使电网更加有效、如何提高输电线路的使用效率成为世界各国研究的重要课题.传统的交流电网的参数（阻抗、电压、相位等）是不能大幅度连续调节的，而实际运行中的电力潮流分布又由电路定则决定，因此电网内部线路及联络线在运行中实际的潮流分布与这些线路的设计输送能力相差甚远；－部分线路已过载或接近稳定极限，而另一部分线路被迫在远低于线路额定输送容量下运行.这就是说，由于电网的"木桶效应"，一部分线路有电送不出，而另一部分线路却无电可送.另外，电网作为电力市场的物质载体，即发电厂和电力用户间电力交易的渠道，也需要满足对电力潮流灵活凋节控制的要求.这就提出了灵活调节线路潮流、突破瓶颈限制、增加线路输送能力，以充分利用现有电网资源、提高线路使用效率的要求.发达国家由于环保的严格限制，新建输电线路十分困难，使得这一要求显得更为迫切.显然，依靠常规的电力技术难以解决这种间题，需要研究发展新的技术.

　　2.灵活交流输电

　　灵活交流输电（FACTS）的概念是20世纪80年代末期由美国电力研究院（EPRI）捉出的.FACTS技术改变了传统交流输电的概念，将使未来的电力系统发生革命性的变化.它应用现代电力电子技术与现代控制技术，实现了交流输电系统的阻抗、电压、相位的灵活快速调节，达到大幅度提高线路输送能力的目的.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.100ｍｍ直径的晶闸管的耐压己达到6～10kV的水平，通过电流己达到6kA以上，6kV，6kA的可关断晶闸管（GTO）己有商品.单个电力电子器件的开断能力已达到30～40MW的水平，使电子开关用于高电压、大功率的输配电一次系统成为可能.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.我国由于输电距离长、电网结构不甚合理和电网建设滞后等原因，输电线路的输送能力较低，应用新技术提高电网的利用率的潜力还很大.我国正在研究将这项技术用于西电东送工程.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，将使电力系统发生重大变革.

　　3.高压直流输电

　　高压直流输电是应用换流技术将交流电转换为直流电输送到落点处再逆变为交流的一种输电技术.它的优点是：可以用来实现异步联网；在输电距离超过临界距离时比交流输电更经济；利用相同的线路走廊可比交流输送更多的电力；适合于跨海送电等.

　　端对端直流输电已是一种成熟的远距离输电技术.全球己建成了57个直流输电工程，10项正在建设中，主要用于联网、远距离输电和跨海送电等.端对端的直流输电犹如没有出口的直达高速路，线路不能中途落点.它对受端电网的容量、落点在同一负荷区的多条直流输电线路之间的电气距离等有严格的要求.因此，现在的直流输电技术的应用范围受到一定的限制.

　　为了解决直流输电多电源供电、多落点受电问题，研究出多端直流输电技术.已投运的多端直流输电工程是加拿大－美国的五端直流输电工程.由于控制器协调困难等原因，目前实际上只有三端接人运行.

　　新一代直流输电系统正在研究开发之中.新系统有望大幅度简化设各、减少换流站的占地、降低造价.由于采用可关断的电力电子器件组成换流器，换流过程不受受端系统短路容量的影响，新系统不会出现换相失败和多条直流输电线路落点在同一负荷区时发生的相互影响等问题.新一代的直流输电技术实用化的关键在于电力电子技术的突破和造价的大幅度降低.

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