交直流混联输电方式为同步联网方式。其中,交流输电线路和直流输电线路的起点,可以在送端电网的同一地点,也可以在不同地点,其终点可以在受端电网的不同地点,也可以在同一地点。
交直流混联输电
同时采用交流输电线路和直流输电线路把电功率从一个交流电力系统传输到另一个交流电力系统的输电方式。
- 英文名称
- alternating current and direct current hybrid connection
- 所属学科
- 电气工程
交直流混联输电方式往往是先有交流输电线路,后加直流线路而形成的。先有直流后加交流的例子很少。当两个交流电力系统之间已有交流线路联网而又需要增加联网的输电容量时,面临着增建同样的交流联网线路还是增建直流联网线路的抉择问题。增建交流联网线路有3个问题需要考虑:①若起点、落点均与原输电线不同,则存在环流问题。②即使起落点均相同,也存在增大短路电流容量的问题。③新建线路的输送容量必然受系统稳定、网络参数等因素的制约,不可能得到充分利用。增建直流联网线路,不仅可避免上述问题,而且还可利用直流联网线路的直流调制功能,抑制两个电力系统之间的功率振荡,甚至还可以增加原有交流联网线路的输送容量。当然,直流输电系统还存在投资大的问题。因此,具体增加交流还是直流联络线,需要通过详细的技术经济比较来确定。
相对纯交流联网方式,交直流混联输电运行方式的主要特点是可以利用直流联网线路的快速调制功能。直流调制的原理是:在直流输电的控制系统中加入附加的直流调制器,从并联的交流联网线路上或从两端交流系统中提取反映交流联网线路是否异常(如功率大幅度突变、振荡等)的信号,以调节直流输电线路传输的功率,利用直流输电传输功率的快速可控性,使之快速吸收或补偿交流联网线路的功率过剩或缺额,起到紧急支援和阻尼振荡的作用,从而消除交流联网线路上的功率振荡和不稳定因素,并提高交流联网线路的输送容量。
直流调制可分为大方式调制和小方式调制两种。大方式调制的目的在于提高互联系统的暂态稳定性,直流功率调制幅度可达直流联网线路额定传输功率的20%~50%。直流系统均具有较大的有功和无功调节能力,以及1.1倍的长期过载能力与3秒的1.5倍短时过载能力,利用直流系统有功、无功的快速调节特性,可实现直流对交流的紧急功率支援以提高互联系统的暂态稳定性;小方式调制的目的在于提高互联系统的动态稳定性,抑制功率振荡,其直流功率调制幅度一般只有直流联网线路额定传输功率的3%~10%。
直流调制的效果与整个系统的结构有关。一般来说,直流联网线路的容量相对于与之并联的交流联网线路容量(或被联系统容量)的比例越大,调制效果越好。此外,直流调制的效果也与其在系统中的位置以及调制器本身的设计参数有关。为了保证调制器的控制效果,直流系统调制器的参数设计应该考虑与交流系统中其他阻尼控制器相协调,有功调制需要和无功调制协调。
直流调制最早应用于加拿大的魁北克和新布伦斯维克两省之间的交直流并联联网工程,效果良好。20世纪60年代中期,美国西部的太平洋联络线双回500千伏交流输电线路投产后,1968~1970年在重负荷情况下连续发生低频振荡。1970年增设并联的±400千伏、1440兆瓦、1372千米的直流联网线路后,采用了小方式直流调制措施,调制幅值为3%(±40兆瓦),不但起到了抑制低频振荡的作用,还使原来的交流联网线路的输送容量由2100兆瓦增大到2500兆瓦。在中国,南方电网已形成交直流混联输电格局,华中—华东也有多回直流输电线路,在此工程背景下的大量理论研究成果表明,在大扰动情况下,利用直流系统的短时过载能力,快速调制其注入交流系统的直流功率可以弥补暂态过程中送、受端的功率不平衡量,从而提高系统的暂态功角稳定性。