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丁道齐:千伏交流特高压是安全风险最高



本文是丁道奇《1000千伏交流特高压电网是中国电网发展的大倒退》摘录第3部分:1000千伏交流特高压是最高安全隐患。

(1)容许1000千伏特高压输电容量和输电距离为500千伏交流超高压输电的4至5倍是违反电力系统基本原理的无稽之谈。

1)在发送和接收系统不变的情况下,1000kV运行期间同一传输线的传输容量PlU与500kV运行的传输容量PlS的比率TCR为:

其中k是500kV线路阻抗与1000kV线路阻抗相同长度的比值,通常k=4~5; XCU是1000千伏输电系统的综合阻抗; XCS是500 kV输电系统的综合阻抗。

从上面的公式可以看出,由于传输系统的传输系统和阻抗的存在,1000千伏交流特高压线路的传输容量永远不能达到500千伏交流超高压线路P1S的传输容量。特高压起重变压器。 5次。前者与后者TCR的比率完全由两个电压电平传输系统的积分电抗的比率确定。

以金东南 - 荆门交流特高压试验项目为例,金东南 - 荆门交流特高压线路的最大输电容量为P2U 230万千瓦。

如果金东南 - 荆门交流特高压线路降至500千伏,则在相同距离的EHP线路的最大传输容量为108万千瓦,在相同的接收和接收系统条件下;也就是说,1000千伏特高压输电容量仅为超高压500千伏运行的2.13倍,而不是4至5倍。

类似地,在相同的导体横截面下,1000kV线路的电气距离(阻抗)相当于500kV线路的1k(1/5到1/4),但是在提供相同功率的情况下,由于线路二端特高压变压器的电抗,1000千伏的传输距离不是500千伏输电线路传输距离的4到5倍。

在输送相同功率P1的情况下,500kV传输距离l500与1000kV传输距离l1000之间的关系如下:L1000=kl500-LT

在该公式中,l500和l1000分别是在功率P1的条件下在输送相同功率P1和1000kV线路的传输距离的情况下输送500kV线路的功率时的可允许传输距离; lt=(Xt1 Xt2)/X0是1000kV输电线路和降压变压器的短路电抗的等效线路长度(km)。 X0是1000kV输电线路的单位电抗(ω/km); Xl1000和Xl500分别是1000千伏输电线路和500千伏输电线路。千伏传输线的电抗(ω)。

可以看出,只要有特高压变压器,1000千伏所允许的距离永远不会达到500千伏的允许运输距离的4到5倍。

当金东南 - 荆门特高压交流试验项目减压至500千伏时,在输送相同功率230万千瓦的情况下,运输距离允许为l500=279千米。特高压输电距离仅为超高输电距离的2.31倍。主要是由于两端和降压变压器发送和接收的变压器的阻抗大,阻抗越大,特高压输电的距离越短。

从上面可以看出,由于特高压输电线路两端存在升降变压器,1000kV线路的输电容量永远不会达到500kV输电容量的4到5倍。电压的平方关系;在电力的情况下,1000千伏特高压输电线路的最远传输距离将永远不会达到500千伏线路的4至5倍。交流特高压试验示范工程的数据证实,特高压输电容量和输电距离不会超过500千伏线路的2.5倍。

(2)输电容量500万千瓦的1000千伏特高压输电线路的稳定输电距离约为300千米。

在满足20%静态稳定裕度,线路接收端子电压降为5%,线路两端70%高压并联电抗补偿的前提下,最大允许短路电流为50 kA,符合两端500 kV系统计算,全线安装40%串联电容补偿,两端安装两套300万kVA变压器。可以计算出1000千伏交流特高压输电线路稳定输送500万千瓦,输电距离约300千米。 。因此,为了长距离传输电力,必须对具有大约300千米的长线段的短线进行中继电力传输。在每个分段点,必须获得500kV系统的电压支持以维持AC UHV的高传输容量。 。连接到UHV传输线的每个段的每个500kV电网的系统强度通常需要达到30至50kA的短路电流(电网等效容量约为2600至4330万kW)。这种能力通常可在城市负荷中心使用。如果不满足这些要求,则UHV变速器的正常操作的设计功率可能落入不安全且稳定的区域,并且电压稳定性也可能受到威胁。示范项目的设计能力无法运作。

这些都证明了交流特高压长距离传输和交流特高压电网是非常低效的电网技术。特高压分段传输的要求不仅威胁到电网的安全,而且严重降低了交流特高压输电的经济性。这也是特高压长距离传输建设成本高的主要原因之一。

为了掩盖特高压输电的固有弱点,国家电网公司必须美化为交流特高压,但它不能“灵活,但直流输电不能。”问题的症结在于,如果没有“灵活点“,特高压交流将无法实现长途,大容量,低效率的传输。

与直流输电方式相比,没有这样的安全限制:交流特高压示范项目的传输距离仅为645公里,设计功率为280万千瓦,只能运行200万千瓦,而向家坝至上海±800 kV直流输电距离近2000公里,是示范工程的3.1倍;成功运行的发射功率高达700万千瓦,是示范项目的3.5倍。

(3)交流特高压输电的特性决定交流特高压电网必须始终依赖于1000/500 kV电磁环网的存在,这会破坏500 kV超高压电网的安全性并扩散其脆弱性。网格。成为500 kV超高压电网的寄生虫。

1)特高压交流线路产生的巨大充电无功功率会导致线路电流变化时1000/500 kV电网电压的漂移,从而增加了电压稳定性损坏的风险。

2)为了确保特高压的稳定输电能力,在300公里左右需要500千伏网络的支持。为此目的而形成的1000/500 kV电磁环网实际上很弱(1000 kV网络)。在强大的(500 kV网络)下,自调试之日起无法拆除电磁环网,1000 kV系统必须寄生在500 kV超高压系统上才能生存(见图5)。图51000交流特高压输电必须由500千伏特高压电网支持。

形成多个1000/500 kV电磁环网络,破坏了电网的层次结构

高压和低压电磁回路网络的存在将大大降低传输线的瞬态稳定性极限。因此,已经建造或正在建设的三条交流特高压输电线路的输电功率只能在设计值的一半下运行,这大大降低了效率不高的交流特高压输电线路的利用率。

(4)特高压和三华交流特高压电网交换引起链式停电事故的概率将增加十倍以上。

图6“三花”特高压同步电网和华东/华中/华北区域电网

停电损失k超过800万千瓦及以上的概率p(k)的比较

图6左侧的蓝色曲线显示了当前中国“三花”电网中每个区域电网的幂律特征(负幂指数 - γ=1.401),以及“三华”的幂律特征。交流特高压电网很接近。美国东部电网的特征(右侧黑色曲线,负幂指数 - γ=1.0)。在这种情况下,在大型停电事故同样损失超过800万千瓦的情况下,“三花”特高压同步电网发生事故的概率是当前事故的15倍。区域运作。

从图6中可以看出,正是由于中国原有的500千伏超高压电网规模小,结构清晰,复杂度低(负电力法指数),损失超过800万。千瓦发生。大停电的概率几乎为零(约0.2%)。因此,安全可靠的分层清晰网格结构和适度的超高压同步电网规模是中国在全国乃至整个地区大规模停电的根本原因。

正在积极推广的“三华”特高压网络和特高压交流网络给电磁环网带来了难题。从本质上讲,它将划分中国原有的安全可靠DC(个体弱交流网络)的层次结构。它变成了一个巨大而复杂的交流同步电网结构,其分区不清晰,分层困难,通过电网向电网传输电力,以及任意的负载转移,这是不安全,不经济和环境不友好的。这种电网结构影响深远。

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