基于调谐网络的半波长输电技术分析

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  【摘 要】当前中国正处于快速发展中,以后几十年的发展更是中国现代化发展关键时期,将来的单户用电量达到目前用电量的2倍多。因为地理处境和经济处境的客观条件制约,中国能源资源和负荷必要显逆向分布格局。
  【关键词】调谐网络;半波长输;输电技术;分析
  一、引言
  当前中国正处于快速发展中,以后几十年的发展更是中国现代化发展关键时期中国以后中国。到本世纪中叶,中国人均生产总值将上升国际领先水平。依据发达国家情况,能够中国人均用电量在以后将达到现在的的2倍。
  因为地理和经济处境等客观条件制约,中国能源和负荷必要显逆向分布。中国常例能源总储量较为厚实充裕,但化石能源的存储是“东穷西足”,伴随中部能源的逐渐减少,中国的煤炭储点与消耗点的距离越来越远,运送成本随之加大。
  以往以输煤为主运送办法无法餍足能源无法餍足发展的必要引起。中国可再生能源分布也很不均衡,水能资源与地域的能源必要也呈逆向分布。中国水力资源虽然厚实,但大都在我国西部地域,该地域也在电力送端区。陆地风能集齐大都在中国偏北部地域,比如内蒙古、新疆等,这些地域以后将成为中国重要的能源基地。中国集齐开发利用的太阳能也主要分布在西部戈壁滩。不久的将来,中国将会从西部比如新疆经过各种办法将当地的一次能源和可再生能源变成许多的电力往负荷中心运送。
  二、新一代高压输电技术的现状及发展走向
  因为约3/4的电力能源必要量集齐在经济很发达的中东部地域,该地域经济发达,需要消耗许多的能源,所以能源中心地域离东部沿海高耗能地域的距离很远,有些在二千公里以上,更有甚者达到了三千公里以上,而且所需输电容量复杂。该能源资源与负荷必要的逆向分布格局,确定了中国以后必须在超远距离的输电技术上探索新的突破。中国的能源运送的通道必必要适应更大容量、更远距离的能源运送必要,实目前各地区各种能源的优化配置。而要完成对能源资源的优化配置以及保障能源运送的安全。所以建设特高压电网来完成跨地域、跨流域,从而将西北区的电能大规模运送到中东部地域是中国完成资源的优化配置以及调整能源结构的根本途径。因为由于特高压直流输电系统的经济运送范围缺陷三千公里,研究超远距离的高压输电技术是中国能源传输规划的发展走向。
  現在电力运送技术一直在持续的发展和进步,能餍足长远间隔高容量送电的办法主要包括超、特高压交/直流输电技术、半波长输电技术等。当送电间隔>六百公里时,应选超/特高压直流送电技术,但因其成本高而限制了超/特高压直流输电技术推广。和半波长交流输电技术对比,后者以稳态特性、机电暂态、电磁暂态等拥有显著优点,其显著的经济、技术优点在超远距离点对点送电方式中,拥有较高的竞争力和运用远景。
  三、半波长输电缺陷与优化建议
  3.1自然半波长输电技术的缺陷
  伴随用电必要持续扩大,传送距离持续延长,自然半波长输电技术在电压等级持续升高,用电负载持续增加,用电网络的持续扩大,自然半波长输电技术以下缺陷愈发显著:
  (1)输电线路的过电压水平严重:因线路缺陷导致设备断开时,电路各段将产生较大的暂态过电压,于电路两侧引致复杂的无功率趋势,同时可能引起系统崩溃;
  (2)电晕损耗大:电晕损耗会将低半波长线路的传输功能,且电晕损耗会对送电系统的暂态稳定性形成制约副作用;
  (3)潜供电弧缺陷显现:潜供电弧若无法稳定熄灭,将制约到单相重合闸的稳定实施,直接制约系统的稳定性和供电稳定性。
  (4)线路中某一特定点的电压会与距离首末端的位置关系而发生改变。特别是线路中点的电玉与末端负载的大小有很大的关系。理论上半波长输电的运送功率是无穷大,因为线路中电压变化与负荷的关系,引起制约运送功率的大小制约。
  (5)半波长输电类似于直流输电系统的点对点运送,一要保证运送长度接近于半波长,二是浅路中间不能装设开关站,引起此系统很难做到沿线路供电。实际工程中构建恰好餍足自然半波长度的线路难度较大。
  (6)要保证系统同步稳定,考虑电网运行时频率变化等制约,可行的输电距离范围很小。
  3.2自然半波长输电技术的优化目标
  为了解决上述常例柔性直流输电技术存在的缺陷,经过研究基于调和网络的半波长送电技术,从π/T型调和网络、电容型调和和柔性调和网络三种办法,改善自然半波长输电技术的性能,告竣以下目标:
  (1)提高受端电网的暂态稳定性和同步功率支援功能;
  (2)改善电网毛病时,暂态过电压较高问题;
  (3)降低线路损耗和电晕损耗;
  (4)改善潜供电弧问题。
  四、半波长输电技术在新一代高压输电网络中的运用
  半波长交流送电(HWACT)是指送电的电气间隔接近一个工频半波,即三千公里(50赫兹)的超远间隔3相交流送电。半波长交流送电和常例交流送电对照拥有以下显著的差别和优点:
  (1)全程不用设置无功储积器件。不管是带荷还是空载无损半波长电路两侧电压都依旧不变,即两侧电压一直维系不变,所以不用设置无功储积设备。
  (2)运送功能更强。有结论表明,考虑过电压制约、线路容量、电晕消耗等要素,三千公里的半波长送电的容量能够在1和1.2倍的自然功率。
  (3)全程不用安装中间开关点。因为无需无功补偿的要求、加上拥有功率电能的运输功能,半波长输电线路无需设中间开关点,就能够完成真实的点到点送电或点到网送电。
  (4)经济性好。与现在的超远距离交、直流输电系统对比更为简洁。同时交流输电设备的建设比直流输电中换流设备的引进、运行与维护更为简洁经济。特高压半波长输电的稳定性也略领先特高压直流输电
  所以这种超远间隔的送电,以至特高压半波长交流输电技术机会是我国以后主要输电办法之一。
  五、自然半波长输电技术的局限性的改善
  为了改善自然半波长输电技术的局限性,经过分析根据调和网络半波长送电方式,以π/T型调和网络、电容型调和与柔和调和网络三种办法,改善自然半波长输电技术的性能:
  (1)基于线路传输参数矩阵,研究建立基于电容型调和网络的半波长输电系统,增大等效自然功率,当电容性调和网络中的电容个数达到一定数值后,其线路的稳态特性根本达到稳定。
  (2)经过对T/π型调和网络参数计算,研究建立基于T/π型调和网络的半波长输电系统,维系功角稳定,降低功角摇摆和电压振荡幅值及频率。
  (3)经过对柔性调和网络参数计算,研究建立基于柔性调和网络的半波长输电系统,维系线路暂态稳定性,降低线路损耗。
  六、小结
  最后经过上述分析,以及实验仿真验证,改善然半波长输电技术的局限性在技术上是可行性,项目的完成进一步改善了半波长输电技术路损耗、电晕损耗、潜供电弧等性能,提升了半波长输电技术的稳定性,有力地推动了下一代高压远距离电网输电技术的发展。
  参考文献:
  [1]赵倩宇等.基于稳态特性的特高压半波长与直流混联系统电压无功控制.电力系统自动化.2017
  [2]皮李刚等.半波长交流输电混合式人工补偿技术分析 .吉林电力.2017.
  [3]王鑫等.半波长交流输电柔性调谐的控制策略与仿真分析.电测与仪表.2018.
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