基于行波原理的直流輸電系統(tǒng)接地級(jí)引線故障測(cè)距

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)萬(wàn)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(dòng)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(shí)期和晶閘管換流時(shí)期，在遠(yuǎn)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(jìn)一步促進(jìn)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?yàn)榻涣鬏旊娤啾?，直流輸電具有控制性能較好，傳輸功率大小和方向在短時(shí)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(gè)獨(dú)立回路，通過(guò)接地極使用大地（或海水）作為另一回路等優(yōu)點(diǎn)[1-3]。目前，直流輸電正處于大力發(fā)展階段。我國(guó)直流輸電的發(fā)展起步較晚，最早是在1958年考慮長(zhǎng)江三峽水力資源的開(kāi)發(fā)及三峽電站的電力外送問(wèn)題時(shí)提出來(lái)的。在20世紀(jì)70年代直接從晶閘管換流閥開(kāi)始，在已有建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展直流輸電技術(shù)的研究和發(fā)展工作，對(duì)直流輸電的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)研制。2009年

3、，世界上第一個(gè)±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(zhǎng)1373公里，額定直流電壓±800千伏，輸送容量500萬(wàn)千瓦，自主化率超過(guò)60%，解決了一系列世界重大難題，成為我國(guó)電力工業(yè)占領(lǐng)國(guó)際制高點(diǎn)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(yùn)行，創(chuàng)造了輸送容量最大、額定電流最高、輸送距離最遠(yuǎn)等18項(xiàng)世界技術(shù)記錄，充分體現(xiàn)了我國(guó)特高壓直流輸電技術(shù)取得的巨大突破[4-6]。我國(guó)中東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，資源貧乏，土地緊張，需要外來(lái)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(qiáng)長(zhǎng)距離、跨區(qū)域、大容量輸電送電能力。面對(duì)國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，國(guó)家電網(wǎng)制定了“一特四大”能源發(fā)展戰(zhàn)略，并計(jì)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(zhǎng)度將達(dá)到22188公里，容量為79200MW，總投資約為2400億，由此拉開(kāi)我國(guó)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(diǎn)，高壓直流輸電將在我國(guó)電力建設(shè)中大放異彩。1萬(wàn)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(yùn)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(duì)端)直流輸電系統(tǒng)和多端直流輸電系統(tǒng)兩大類(lèi)[7]。兩端直流輸電系統(tǒng)是只有一個(gè)整流站（送端)和一個(gè)逆變站(受端)的直流輸電系統(tǒng)，即只有一個(gè)送端和一個(gè)受端，它與交流系統(tǒng)只有兩個(gè)端口，目前世界上已投運(yùn)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(diǎn)接地方式，又稱為雙極方式，為兩端換流站的中性點(diǎn)均連接接地極系統(tǒng)的方式，是最常見(jiàn)典型系統(tǒng)，見(jiàn)圖1-1(a)。對(duì)于雙極兩端中性點(diǎn)接地的直流輸電工程，當(dāng)一極停運(yùn)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(yùn)行性能和對(duì)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(yùn)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(jìn)行檢修，如圖1-1(b)。(2)單極金屬回線方式：?jiǎn)螛O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(yùn)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(yùn)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(jì)效益，其線路損耗約為雙極運(yùn)行時(shí)一個(gè)極損耗的1/2，如圖1-1(d)所示。對(duì)于雙極兩端中性點(diǎn)接地的直流輸電工程，當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)可以分為雙極對(duì)稱運(yùn)行方式和雙極不對(duì)稱運(yùn)行方式[12-14]。雙極對(duì)稱運(yùn)行方式是指雙極直流輸電工程在運(yùn)行中兩個(gè)極的直流電壓和直流

8、電流均相等的運(yùn)行方式，此時(shí)兩極的輸送功率也相等。雙極直流輸電工程在運(yùn)行中兩個(gè)極的直流電壓或直流電流不相等時(shí)，均為雙極不對(duì)稱運(yùn)行方式。(1)雙極對(duì)稱運(yùn)行方式：雙極對(duì)稱運(yùn)行方式兩極的直流電流相等，其運(yùn)行條件好，長(zhǎng)期在此條件下運(yùn)行，可延長(zhǎng)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(duì)稱運(yùn)行方式。這種運(yùn)行方式可充分利用工程的設(shè)計(jì)能力，系統(tǒng)損耗小，其運(yùn)行費(fèi)用小，可靠性高。只有當(dāng)一