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高压直流输电系统

作者:Gunnar Asplund, Lennart Carlsson2006.05.06阅读 12142

世纪HVDC 输电方面最大的合同。1984 年至 1987 年期间,这一项目分阶段建成并投入运行。该项目向圣保罗市供应了大部分电力,在整个巴西的电力规划中也起到了关键作用。依泰普项目规模庞大,技术复杂程度高,出现了众多的困难和挑战,应该说这一项目开创了现代化 HVDC新时代。ABB 在完成这一项目的过程中所获得的宝贵经验,极大帮助了公司赢得之后的众多 HVDC 订单。依泰普项目规模庞大,技术复杂程度高,出现了众多的困难和挑战,应该说这一项目开创了现代化 HVDC 新时代。
  毫无疑问控制工程网版权所有,上世纪八十年代末九十年代初,最具挑战性的 HVDC 项目是 2,000 MW 的魁北克——新英格兰线路。这一项目是世界范围内第一套大规模多终端 HVDC 输电系统。
  HVDC 电缆的发展
  随着换流站功率的提高,HVDC 电缆的输电能力和电压等级也必须相应提高。
  迄今为止,输电能力最大的 HVDC水下电缆,其额定功率为 700 MW到 800MW,额定电压为 450kV 到500 kV。最远的输电距离为 2008 年投入使用的位于挪威和荷兰之间 580公里长的 NorNed 线路。
  今日 HVDC
  1954 年建设的 Gotland 线路非常成功,而今天所建造的大多数 HVDC换流站仍然采用了原有的Gotland 线路的原理。20 世纪 70 年代初,换流站设计引入了可控硅阀,从而第一次发生了较大的变化。起初,这些可控硅阀采用空冷技术,并且设计为室内安装,但不久就开始使用油冷技术,室外安装和油绝缘的阀。现在,所有的 HVDC 阀都使用水冷方式 [2]。

波罗的海 HVDC 电缆项目中的换流站


  对于现代化大规模 HVDC 输电线路而言,一个很好的范例是 ABB 为中国三峡水电站安装的线路。
  1995 年控制工程网版权所有,ABB 向市场推出了新一代的 HVDC 换流站:HVDC 2000 型 [3]。HVDC 2000 型的开发,满足了更加严格的电力抗干扰要求,能够在抗短路能力不足的情况下提供较好的动态稳定性,可以克服安装空间的限制,还能够缩短交货时间。HVDC 2000 型的关键特性是使用了电容换流器 (CCC)。实际上,这是1954 年以来,对 HVDC 系统基本技术的第一次根本性改变!
  HVDC 2000 型还包含了 ABB 的其它创新技术,如连续调谐交流滤波器 (ConTune)、有源直流滤波器、室外空气绝缘 HVDC 阀,以及全数字化的 MACH2 TM 控制系统。
  第一个带有 CCC 和室外整流阀的HVDC 2000 项目,是在巴西——阿根廷 HVDC 连接线路上的 Garabi2,200MW HVDC 背靠背换流站。2008 年控制工程网版权所有,Cahora Bassa 线路上位于南非的 Apollo 换流站安装了新型的室外空气绝缘 HVDC 阀。
  迄今为止,输电能力最大的HVDC 水下电缆额定功率为700MW 到 800MW,其额定电压为 450kV 到 500kV。
  UHVDC (特高压直流)
  截至目前,功率为 2,000MW 以上的大型 HVDC 输电线路,其电压范围大多设计在 ±500 到 600kV 之间。但对于正在中国和印度兴建的巨型水力发电站而言,这样的等级还不足以在大约 2,000 公里的距离进行输电。在这些输电线路中, 一对双极的输电量必须要达到 5,000 至8,000 MW。考虑到投资、损耗和技术限制等因素,± 800kV 的 UHVDC(特高压直流) 证明是最佳选择。这样一来就需要对换流站设备开展重大的研发工程。ABB 已经开发出了用于新的直流电压等级的设备CONTROL ENGINEERING China版权所有,并且对其进行了长时间测试。ABB目前正在中国建设一条世界最长的特高压输送线路控制工程网版权所有,向家坝到上海的±800kV HVDC 输电项目,功率为6,400 MW。这条长达 2,071 公里的输电线路将于 2010 年到 2011 年期间投运。

HVDC Light 陆地电缆


  HVDC Light. ( 轻型高压直流 )过去 50 年控制工程网版权所有,HVDC 技术已经发展为一种成熟的技术,并能够以很小的损耗可靠地进行远距离电力输送。这就出现了一个疑问:未来的技术开发应该走向何处?
  人们设想CONTROL ENGINEERING China版权所有,HVDC 的发展将会再次从工业传动中获得启发。电压源换流器 (VSC) 很久以前就已经取代了可控硅,在 VSC 中的半导体既可以开启又可以关闭。这些特点已经为工业传动系统带来了许多好处,而且人们也发现这样的技术还可以用于输电系统。然而,HVDC 采用电压源换流器并不是件容易的事。不单单是阀,而是整个技术都要完全改变。在自行开发 VSC 换流器的过程中,A B B 认识到绝缘栅双极晶体管(IGBT),比其它半导体元器件更具发展前途。首先是控制方面,IGBT只需很少电力,就使串联连接成为可能。但对于 HVDC 来讲,需要把大量的 IGBT 串联起来,而工业传动则无

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