提高特高壓直流的可靠性
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201612/327453.htm所有提高常規直流輸電可靠性的措施對於提高特高壓直流輸電的可靠性依然有效，並且要進一步予以加強。主要包括：降低元部件故障率;採 取合理的結構設計，如模塊化、開放式等;廣泛採用冗餘的概念，如控制 保護系統、水冷系統的並行冗餘和晶閘管的串行冗餘等;加強設備狀態監 視和設備自檢功能等。
針對常規直流工程中存在的問題，如曾經導致直流系統極或者雙極停運的站用電系統、換流變本體保護繼電器、直流保護系統單元件故障等薄弱環節，在特高壓直流輸電系統的設計和建設中將採取措施進行改進。此外，還將加強運行維護人員的培訓，適當增加易損件的備用。
提高特高壓直流輸電工程可靠性，還可以在設計原則上確保每一個極之間以及每極的各個換流器之間最大程度相互獨立，避免相互之間的故障傳遞。其獨立性除了主迴路之外，還需要考慮：閥廳布置、供電系統、供 水系統、電纜溝、控制保護系統等。
特高壓直流輸電可靠性指標
在我國計劃建設的西南水電外送特高壓直流輸電工程電壓為±800千伏，其主接線方式和我國已有的直流工程不同，每極採用兩個 12 脈動換流器串聯。如果出現一個12脈動換流器故障，健全的換流器仍然可以和同一個極對端換流站的任意一個換流器共同運行，因此單極停運的概率將顯著降低，考慮到第一個特高壓直流工程缺乏經驗，可行性研究報告中初步提出了與三峽-上海直流工程相同的可靠性指標。技術成熟後，預計停 運次數可以降低到 2 次/(每極·年)以下。雙極停運的概率也將大幅下降，可以控制在 0.05 次/年。另外由於系統研究水平、設備製造技術、建設和運行水平的提高，由於直流工程數量的增加和相關經驗的積累，換流 器平均故障率預計可以控制在 2 次/(每換流器·年)。總體來說，特高 壓直流工程將會比常規直流更加可靠。
直流輸電系統的可靠性具體指標
直流輸電系統的可靠性指標總計超過 10 項，這裡只介紹停運次數、 降額等效停運小時、能量可用率、能量利用率四項主要可靠性指標。 停運次數：包括由於系統或設備故障引起的強迫停運次數。對於常用的 雙極直流輸電系統，可分為單極停運，以及由於同一原因引起的兩個極同 時停運的雙極停運。對於每個極有多個獨立換流器的直流輸電系統，停運 次數還可以統計到換流器停運。不同的停運代表對系統不同水平的擾動。
降額等效停運小時：直流輸電系統由於全部或者部分停運或某些功能受損，使得輸送能力低於額定功率稱為降額運行。
降額等效停運小時是： 將降額運行持續時間乘以一個係數，該係數為降額運行輸送損失的容量與 系統最大連續可輸送電容量之比。
能量可用率:衡量由於換流站設備和輸電線路(含電纜)強迫和計劃 停運造成能量傳輸量限制的程度，數學上定義為統計時間內直流輸電系統 各種狀態下可傳輸容量乘以對應持續時間的總和與最大允許連續傳輸容量 乘以統計時間的百分比。
能量利用率：指統計時間內直流輸電系統所輸送的能量與額定輸送容 量乘以統計時間之比。
直流輸電系統的可靠性指標定期統計和評價
直流輸電系統是一個複雜的自成體系的工程系統，多數情況下承擔大容量、遠距離輸電和聯網任務。因此，需要設定一些直流輸電系統可靠性指標，用于衡量直流輸電系統實現其設計要求和功能的可靠程度，評價直 流輸電系統運行性能。直流系統可靠性直接反映直流系統的系統設計、設 備製造、工程建設以及運行等各個環節的水平。通過直流系統可靠性分析，可以提出改善工程可靠性的具體措施，對新建工程提出合理的指標要求。國際大電網會議專門成立一個直流輸電系統可靠性工作組，每兩年對全世界所有直流輸電工程進行一次可靠性的綜合統計和評價。
特高壓直流輸電線路的走廊寬度和線路鄰近民房時的房屋拆遷範圍
特高壓直流輸電線路的走廊寬度主要依據兩個因素確定：1. 導線最 大風偏時保證電氣間隙的要求;2.滿足電磁環境指標(包括電場強度、離 子流密度、無線電幹擾和可聽噪聲)限值的要求。根據線路架設的特點，在檔距中央影響最為嚴重。研究表明，對於特高壓直流工程，線路鄰近民 房時，通過採取拆遷措施，保證工程建成後的電氣間隙和環境影響滿足國 家規定的要求。通常工程建設初期進行可行性研究時就要計算電場強度、 離子流密度、無線電幹擾和可聽噪聲的指標，只有這些指標滿足國家相關 規定時，工程才具備核准條件。
特高壓直流輸電線路導線型式的選擇
在特高壓直流輸電工程中，線路導線型式的選擇除了要滿足遠距離安 全傳輸電能外，還必須滿足環境保護的要求。其中，線路電磁環境限值的 要求成為導線選擇的最主要因素。同時，從經濟上講，線路導線型式的選 擇還直接關係到工程建設投資及運行成本。因此特高壓直流導線截面和分 裂型式的研究，除了要滿足經濟電流密度和長期允許載流量的要求外，還 要在綜合考慮電磁環境限值以及建設投資、運行損耗的情況下，通過對不 同結構方式、不同海拔高度下導線表面場強和起暈電壓的計算研究，以及 對電場強度、離子流密度、可聽噪聲和無線電幹擾進行分析，從而確定最 終的導線分裂型式和子導線截面。對於±800 千伏特高壓直流工程，為了 滿足環境影響限值要求，尤其是可聽噪聲的要求，應採用 6×720 平方毫 米及以上的導線結構。
直流輸電線路的絕緣子片數的確定
由於直流線路的靜電吸附作用，直流線路的汙穢水平要比同樣條件下 的交流線路的高，所需的絕緣子片數也比交流的多，其絕緣水平主要決定 於絕緣子串的汙穢放電特性。因此，目前在選擇絕緣子片數時主要有兩種 方法：1.按照絕緣子人工汙穢試驗採用絕緣子汙耐受法，測量不同鹽密下 絕緣子的汙閃電壓，從而確定絕緣子的片數。2. 按照運行經驗採用爬電 比距法，一般地區直流線路的爬電比距為交流線路的兩倍。兩種方法中，前者直觀，但需要大量的試驗和檢測數據，且試驗檢測的結果分散性大。 後者簡便易行，但精確性較差。實際運用中，通常將兩者結合進行。
直流輸電線路的絕緣配合設計要解決的問題
直流輸電線路的絕緣配合設計就是要解決線路杆塔和檔距中央各種可 能的間隙放電，包括導線對杆塔、導線對避雷線、導線對地、以及不同極 導線之間的絕緣選擇和相互配合，其具體內容是：針對不同工程和大氣條 件等選擇絕緣子型式和確定絕緣子串片數、確定塔頭空氣間隙、極導線間 距等，以滿足直流輸電線路合理的絕緣水平。
直流的"靜電吸塵效應"
在直流電壓下，空氣中的帶電微粒會受到恆定方向電場力的作用被吸 附到絕緣子表面，這就是直流的「靜電吸塵效應」。由於它的作用，在相 同環境條件下，直流絕緣子表面積汙量可比交流電壓下的大一倍以上。隨 著汙穢量的不斷增加，絕緣水平隨之下降，在一定天氣條件下就容易發生 絕緣子的汙穢閃絡。因此，由於直流輸電線路的這種技術特性，與交流輸 電線路相比，其外絕緣特性更趨複雜。
建設特高壓直流輸電線路關鍵技術
直流架空線路與交流架空線路相比，在機械結構的設計和計算方面， 並沒有顯著差別。但在電氣方面，則具有許多不同的特點，需要進行專門 研究。對於特高壓直流輸電線路的建設，尤其需要重視以下三個方面的研究：
1. 電暈效應。直流輸電線路在正常運行情況下允許導線發生一定程 度的電暈放電，由此將會產生電暈損失、電場效應、無線電幹擾和可聽噪 聲等，導致直流輸電的運行損耗和環境影響。特高壓工程由於電壓高，如果設計不當，其電暈效應可能會比超高壓工程的更大。通過對特高壓直流 電暈特性的研究，合理選擇導線型式和絕緣子串、金具組裝型式，降低電 暈效應，減少運行損耗和對環境的影響。
2. 絕緣配合。直流輸電工程的絕緣配合對工程的投資和運行水平有 極大影響。由於直流輸電的「靜電吸塵效應」，絕緣子的積汙和汙閃特性 與交流的有很大不同，由此引起的汙穢放電比交流的更為嚴重，合理選擇 直流線路的絕緣配合對於提高運行水平非常重要。由於特高壓直流輸電在 世界上尚屬首例，國內外現有的試驗數據和研究成果十分有限，因此有必 要對特高壓直流輸電的絕緣配合問題進行深入的研究。
3. 電磁環境影響。採用特高壓直流輸電，對於實現更大範圍的資源 優化配置，提高輸電走廊的利用率和保護環境，無疑具有十分重要的意 義。但與超高壓工程相比，特高壓直流輸電工程具有電壓高、導線大、鐵 塔高、單回線路走廊寬等特點，其電磁環境與±500 千伏直流線路的有一 定差別，由此帶來的環境影響必然受到社會各界的關注。同時，特高壓直 流工程的電磁環境與導線型式、架線高度等密切相關。因此，認真研究特 高壓直流輸電的電磁環境影響，對於工程建設滿足環境保護要求和降低造 價至關重要。
直流輸電線路的基本類型
就其基本結構而言，直流輸電線路可分為架空線路、電纜線路以及架 空——電纜混合線路三種類型。直流架空線路因其結構簡單、線路造價 低、走廊利用率高、運行損耗小、維護便利以及滿足大容量、長距離輸電 要求的特點，在電網建設中得到越來越多運用。因此直流輸電線路通常採 用直流架空線路，只有在架空線線路受到限制的場合才考慮採用電纜線路。