基于行波原理的直流輸電系統(tǒng)接地級引線故障測距

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1、萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論第1章緒論1.1研究背景和意義1.1.1直流輸電系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展動向1954年瑞典投入一條100kV、200MV的直流輸電線路，由本土向果特蘭島送電，成為是世界上第一條工業(yè)性質(zhì)的高壓直流輸電系統(tǒng)。直流輸電發(fā)展經(jīng)歷了汞弧閥換流時期和晶閘管換流時期，在遠距離大容量輸電、海底電纜和地下電纜輸電以及電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)工程中得到了較大的發(fā)展。特別是在20世紀(jì)80年代以后，大功率電力電子技術(shù)及微電子控制等高科技技術(shù)飛速發(fā)展，進一步促進了直流輸電技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。直流輸電技術(shù)之所

2、以得到如此蓬勃的發(fā)展，是因為交流輸電相比，直流輸電具有控制性能較好，傳輸功率大小和方向在短時間內(nèi)可快速調(diào)節(jié)，有功損耗小，走廊占地少，且每根導(dǎo)線都可以作為一個獨立回路，通過接地極使用大地（或海水）作為另一回路等優(yōu)點[1-3]。目前，直流輸電正處于大力發(fā)展階段。我國直流輸電的發(fā)展起步較晚，最早是在1958年考慮長江三峽水力資源的開發(fā)及三峽電站的電力外送問題時提出來的。在20世紀(jì)70年代直接從晶閘管換流閥開始，在已有建設(shè)和運行經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，開展直流輸電技術(shù)的研究和發(fā)展工作，對直流輸電的相關(guān)設(shè)備進行試驗研制。2009年

3、，世界上第一個±800kV云廣特高壓直流輸電示范工程單極順利投產(chǎn)，線路全長1373公里，額定直流電壓±800千伏，輸送容量500萬千瓦，自主化率超過60%，解決了一系列世界重大難題，成為我國電力工業(yè)占領(lǐng)國際制高點的標(biāo)志性工程。2011年，向家壩——上?！?00kV特高壓直流輸電工程投入運行，創(chuàng)造了輸送容量最大、額定電流最高、輸送距離最遠等18項世界技術(shù)記錄，充分體現(xiàn)了我國特高壓直流輸電技術(shù)取得的巨大突破[4-6]。我國中東部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，資源貧乏，土地緊張，需要外來電力保證其可持續(xù)發(fā)展，而能源富集地區(qū)則集中在西

4、北部。用電需求和供給發(fā)展不平衡，亟需加強長距離、跨區(qū)域、大容量輸電送電能力。面對國家社會經(jīng)濟發(fā)展需要，國家電網(wǎng)制定了“一特四大”能源發(fā)展戰(zhàn)略，并計劃在“十二五”期間，將“三華”地區(qū)特高壓線路建設(shè)成為“三縱三橫一環(huán)網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，其中特高壓直流線路將新建12條，總建設(shè)長度將達到22188公里，容量為79200MW，總投資約為2400億，由此拉開我國特高壓直流輸電工程研究及建設(shè)的序幕，使得高壓直流輸電成為電力建設(shè)的熱點，高壓直流輸電將在我國電力建設(shè)中大放異彩。1萬方數(shù)據(jù)山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論1.1.2直流輸電

5、系統(tǒng)運行特性及接地極引線作用直流輸電工程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為兩端（或端對端)直流輸電系統(tǒng)和多端直流輸電系統(tǒng)兩大類[7]。兩端直流輸電系統(tǒng)是只有一個整流站（送端)和一個逆變站(受端)的直流輸電系統(tǒng)，即只有一個送端和一個受端，它與交流系統(tǒng)只有兩個端口，目前世界上已投運的直流輸電工程大多為兩端直流輸電系統(tǒng)，采取雙極兩端中性點接地方式，又稱為雙極方式，為兩端換流站的中性點均連接接地極系統(tǒng)的方式，是最常見典型系統(tǒng)，見圖1-1(a)。對于雙極兩端中性點接地的直流輸電工程，當(dāng)一極停運后，可供選擇的單極接線方式有以下三種[8-11

6、]，三種接線方式的運行性能和對設(shè)備的要求不同。(1)單極大地回線方式：直流輸電系統(tǒng)在單極大地回線運行方式下，非故障極兩端的設(shè)備和直流輸電極線完好，兩端接地極系統(tǒng)完好，接地極引線作為輸電線路一極，線中電流大小等于直流輸電電流；故障極兩端的設(shè)備和直流輸電故障極線路退出工作進行檢修，如圖1-1(b)。(2)單極金屬回線方式：單極金屬回線方式是指非故障極兩端變電設(shè)備及直流輸電極線均可投入正常運行，故障極僅換流站設(shè)備出現(xiàn)故障需要檢修，而故障極的直流輸電極線并未故障，可作為非故障端輸電回路使用，如圖1-1(c)所示。(3)

7、單極雙導(dǎo)線并聯(lián)大地回線方式：直流輸電系統(tǒng)僅故障極變電設(shè)備出現(xiàn)故障，退出工作，而故障極連接的直流輸電極線可投入運行，非故障極兩端換流站的設(shè)備和輸電線路均完好。在這種接線方式下，兩極輸電線路并聯(lián)作為非故障端的送電回路，利用接地極引線作為回流電路。這種接線方式具備較好的經(jīng)濟效益，其線路損耗約為雙極運行時一個極損耗的1/2，如圖1-1(d)所示。對于雙極兩端中性點接地的直流輸電工程，當(dāng)正常運行時可以分為雙極對稱運行方式和雙極不對稱運行方式[12-14]。雙極對稱運行方式是指雙極直流輸電工程在運行中兩個極的直流電壓和直流

8、電流均相等的運行方式，此時兩極的輸送功率也相等。雙極直流輸電工程在運行中兩個極的直流電壓或直流電流不相等時，均為雙極不對稱運行方式。(1)雙極對稱運行方式：雙極對稱運行方式兩極的直流電流相等，其運行條件好，長期在此條件下運行，可延長接地極的壽命。因此，雙極直流輸電工程，在正常情況下均選擇雙極對稱運行方式。這種運行方式可充分利用工程的設(shè)計能力，系統(tǒng)損耗小，其運行費用小，可靠性高。只有當(dāng)一