電力電子技術(shù)在電力傳輸系統(tǒng)及在高壓電器中的應(yīng)用已十分廣泛,已經(jīng)顯示出它越來(lái)越重要的作用。這里所說(shuō)的“高壓”應(yīng)在6KV以上。
主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋?/strong>
1、高壓交、直流輸電;
2、靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVC;
3、高壓電機(jī)軟啟動(dòng);
4、高壓直流電源及高壓變頻;
一、高壓交、直流輸電
現(xiàn)代電子技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等與傳統(tǒng)電力技術(shù)的融合產(chǎn)生了發(fā)展前景廣闊的電力電子技術(shù)。電力電子技術(shù)在高壓直流輸電(HVDC)、靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)等領(lǐng)域已有廣泛的應(yīng)用。八十年代后期,為了充分利用已有的輸電設(shè)備、有效地控制系統(tǒng)潮流分布、提高對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的控制能力,提出了‘靈活交流輸電技術(shù)(FACTS)’并得到了很快發(fā)展,F(xiàn)ACTS裝置的目的都是通過(guò)利用大功率電力電子器件的快速響應(yīng)能力,實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、有功潮流、無(wú)功潮流等的平滑控制,從而在不影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下,提高系統(tǒng)傳輸功率能力,改善電壓質(zhì)量,達(dá)到最大可用性、最小損耗、最小環(huán)境壓力、最小投資和最短的建設(shè)周期的目標(biāo)?煽卮a(bǔ)(TCSC)、新型無(wú)功發(fā)生器(STATCOM)、統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)等工業(yè)樣機(jī)相繼投運(yùn)。九十年代中期,為解決日益突出的電能質(zhì)量問(wèn)題,國(guó)外又提出了‘定制電力(Custom Power)’技術(shù),即把電力電子技術(shù)用在配電領(lǐng)域。屬于這類技術(shù)的新型電力設(shè)備,如配電用新型靜止無(wú)功補(bǔ)償器(DSTATCOM)、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)、靜止開關(guān)(SSB)等也相繼投運(yùn)。我國(guó)對(duì)電力電子技術(shù)的研究經(jīng)過(guò)40多年的努力,特別是近十多年的迅速發(fā)展,在部分領(lǐng)域已經(jīng)初步形成了分析研究、試驗(yàn)仿真、設(shè)備制造、系統(tǒng)集成的能力,但整體技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有較大的差距。
我國(guó)電網(wǎng)現(xiàn)狀迫切需要上述各項(xiàng)技術(shù),因?yàn)椋?/strong>
⑴ 我國(guó)電網(wǎng)面臨的主要問(wèn)題應(yīng)該是大幅度提高電網(wǎng)的大容量、遠(yuǎn)距離輸電能力。其次,要增強(qiáng)電網(wǎng)的安全可靠性以及改善電能質(zhì)量;再次,經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境問(wèn)題。然而,當(dāng)前要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模輸電面臨諸多技術(shù)困難;大區(qū)電網(wǎng)強(qiáng)互聯(lián)的格局尚未形成;電網(wǎng)建設(shè)滯后,瓶頸增多,威脅電網(wǎng)安全;取得線路走廊和變電站站址日益困難。這些已成為當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
⑵ 電壓穩(wěn)定問(wèn)題日益突出。以京滬穗電網(wǎng)為例,我國(guó)大型負(fù)荷中心存在的主要問(wèn)題是:電廠少,使得動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐日益不足;恒定功率負(fù)荷遞增,不利于電壓的恢復(fù),從而引起電壓穩(wěn)定問(wèn)題。
⑶ 全國(guó)電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)后,形成總裝機(jī)容量超過(guò)1.4億千瓦,南北距離超過(guò)4600公里的超大規(guī)模同步的交流系統(tǒng)。目前,整個(gè)互聯(lián)電網(wǎng)的穩(wěn)定問(wèn)題比較突出。聯(lián)網(wǎng)后局部故障(事故)影響范圍擴(kuò)大,將可能波及鄰近電網(wǎng),在某些情況下可能誘發(fā)惡性連鎖反應(yīng)?赡茉斐烧麄(gè)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的惡化。增加了電網(wǎng)運(yùn)行安全控制的復(fù)雜程度。
先進(jìn)電力電子技術(shù)是將大功率電力電子開關(guān)器件的制造技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)和傳統(tǒng)電網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了有機(jī)的融合,已經(jīng)成為超高壓直流輸電、靈活交流輸電、大容量抽水蓄能電站、短路電流限制、節(jié)能降耗等現(xiàn)代電網(wǎng)技術(shù)和裝備的核心。它主要包括直流輸電(HVDC)技術(shù)、柔性(靈活)交流輸電(FACTS)和定制電力技術(shù)(Custom Power)?梢灶A(yù)計(jì),這幾項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展將會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)發(fā)生革命性的變化,大幅度提高輸電線路的輸送能力和電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定水平,大大提高系統(tǒng)的可靠性、運(yùn)行靈活性。
1、高壓直流輸電(HVDC)技術(shù)
高壓直流輸電的應(yīng)用場(chǎng)合歸納以下兩大類:
⑴ 在不同頻率的聯(lián)網(wǎng)、因穩(wěn)定問(wèn)題而難以采用交流、遠(yuǎn)距離電纜輸電等,這些技術(shù)上交流輸電難以實(shí)現(xiàn)而只能采用直流輸電的場(chǎng)合。
⑵ 在技術(shù)上兩種輸電方式均能實(shí)現(xiàn),但直流比交流的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能好。
自1954 年瑞典哥特蘭的世界上第一項(xiàng)高壓直流輸電工程投運(yùn)以來(lái),高壓直流輸電技術(shù)已隨著電力電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)而飛速發(fā)展, 直流輸電具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn),對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng),高壓直流輸電擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。已作為高壓交流輸電技術(shù)的有力補(bǔ)充而在全世界廣泛應(yīng)用。我國(guó)幅員遼闊,西電東送、南北互供的電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略
目前全世界眾多直流輸電工程中具有代表性的工程有:
? 巴西伊泰普直流輸電工程( Itaipu HVDC transmission project),世界上已建成投運(yùn)的輸電電壓最高(±750kV)、輸送功率最大(6000MW)的直流輸電工程。
? 魁北克—新英格蘭直流輸電工程(Quebec—New England HVDC transmission project),世界上最大的多端(5個(gè)換流站)直流輸電工程。
我國(guó)的直流輸電工程發(fā)展迅速,已投入運(yùn)行的大型工程有:
? 葛洲壩—上海直流輸電工程(1990 年)±500