半波長輸電技術簡介

2021-01-17 輸配電線路

輸配電線路 公眾號 編制

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半波長輸電是一種概念型的大容量、超遠距離的輸電技術。由於我國電網的額定頻率為50Hz，對於工頻電網的電磁波波長計算公式為

由計算公式可知，電磁波的半波長λ/2約為3000km。當建設的特高壓交流線路的輸送距離達到了半波長的時候，其輸送功率和其他特性就會發生與一般輸電線路明顯不同的變化。根據之前的研究表明，當半波長輸電採用1000kV的交流方式時，輸送功率可達6700MW左右，大約是現在普通1000kV特高壓交流輸電輸送功率的1.34至1.68倍。

上可知，半波長交流輸電是指交流線路的電氣距離接近一個工頻半波，即3000公裡（50赫茲）或2600公裡（60赫茲）時超遠距離的三相交流輸電。輸送功率極限可以達到無窮大這一特性而確定的輸電方式（適用於理想的無損線路）。

　我國的能源基地與負荷中心相距甚遠，如雲南、四川、西藏的水電基地、新疆煤電基地到負荷中心的距離較遠。對超遠距離、超大容量的電力輸送，半波長輸電技術具有經濟性和穩定性等優勢，是一種可行的解決方案。

半波長輸電最早由前蘇聯專家WOLF A A和SHCHERBACHEV O V在1940年的時候提出。在1956年的時候，IEEE的成員F.J.Hubert和M.R.Gent做出了新的研究，他們在文獻中模擬了一條500kV超高壓交流的半波長輸電方式，對線路模擬潮流與暫態穩定等特性做出了系統的分析。國內現在對於半波長輸電的研究還處於初始階段，在2009年我國第一條特高壓交流試驗線路晉東南-南陽-荊門成功投運以後，國家電網公司開始組織研究半波長輸電的運用、經濟效益和關鍵技術等方面開展了初步研究工作。對於像我國這樣能源分布不均勻，負荷中心離大型能源基地距離過遠，需要遠距離、大容量輸電的方式，半波長輸電技術具有極為良好的應用前景。

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根據之前學者的研究表示，半波長輸電技術有如下幾個優點：（1）.由於半波長輸電不會出現一般的輸電線路具有的費蘭梯效應和發電機自勵磁等問題，這種輸電方式會讓發電端的電壓更加穩定。（2）在一條理想的無損半波長線路中，線路上的電壓會隨著線路負載自動調節，因此線路本身不會產生或吸收無功功率，則半波長輸電線路不需要安裝無功補償設備。（3）首末端電壓極其穩定，由於其特殊性質，會使線路首末端電壓大小相同，相位相差180度，且無論負載大小如何都不會影響首末端的穩定性。（4）當線路出現故障導致開關站斷開會在線路中產生很大過電壓，同時也可能會使首末端的電壓相位失穩，所以半波長輸電系統不需要設置開關站。（5）在輸送距離達3000km左右時，半波長輸電的經濟性遠超於相同電壓等級下的特高壓交流輸電與特高壓直流輸電，具有優良的應用前景。

（1）線路中某一特定點的電壓會與距離首末端的位置關係而發生改變。特別是線路中點的電壓與末端負載的大小有很大的關係。理論上半波長輸電的輸送功率是無窮大，由於線路中電壓變化與負荷的關係，導致限制了輸送功率的大小。（2）半波長輸電類似於直流輸電系統的點對點輸送，一要保證輸送長度接近於半波長，二是線路中間無法裝設開關站，導致此系統很難做到沿線路供電。（3）要保證系統同步穩定，考慮電網運行時頻率變化等影響，可行的輸電距離範圍很小，根據之前研究表明輸電距離範圍大約在3000±300km，對於現階段的我國狀況來說，此範圍應用面還是比較狹窄。

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對於現階段特高壓交流與直流輸電系統，半波長輸電技術有它獨特的電磁狀態與經濟性優勢，但是目前所有研究皆處於理論研究，並沒有任何實際的應用。目前此項技術需要解決的關鍵性技術問題非常的多，期望日後能有更多研究成果解決這些。

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