[发明专利]一种交改三极直流后直流额定电压的选取方法

说明书

技术领域

本发明涉及高压直流三极输电技术，尤其是涉及一种交改三极直流后直流额定电压的选取方法。

背景技术

高压直流三极输电的概念由M.Haeusler，G.Schlayer和G.fitterer于1997年首次提出，由于概念超前，同时没有工程需求，因此该技术并未引起人们的过多关注。从2005年起，美国电科院联合美国BPA公司，德国西门子公司等机构相继开展了高压直流三极输电技术的理论研究，主要从交直流转换的经济性、高压直流三极输电电路结构及工作原理、电流调制理论、输电特性等方面进行理论分析，并将研究成果通过IEEE、CIGRE以及IET的各种会议加以公布，因此取得了空前的宣传效果，世界各国开始关注高压直流三极输电技术。将现有交流输电线路改造成高压直流三极输电系统后，仍然使用原有的输电线路及绝缘设备，系统的输电容量将大大提高；而在系统安全稳定运行的性能方面，交流输电系统改造为直流输电系统，系统短路容量降低，且三极直流的灵活运行方式对其某一极发生故障的耐受能力比较大，且作为直流系统，其快速可控性等优点也将大大提升系统性能。可见，高压直流三极输电技术不仅提升了系统性能，具有技术优势，同时也节省投资，带来了经济效益。

将交流输电线路改造为高压直流三极输电线路(简称“交改三极直流”)，直流额定电压的选取关系到原有交流线路的外绝缘是否满足直流线路外绝缘的要求、改造力度(与改造投资密切相关)以及直流增容效果，因此有必要发明一种精确度高的直流额定电压选取方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作方便、精确度高的交改三极直流后直流额定电压的选取方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种交改三极直流后直流额定电压的选取方法，用于交流输电线路改造为高压直流三极输电线路后直流额定电压的确定，输电线路中包括绝缘子、杆塔和耐张塔，所述的选取方法包括以下步骤：

1)选取多个交改三极直流的改造方案；

2)计算各改造方案下输电线路的外绝缘参数，获得直流额定电压等级范围；

3)根据步骤2)获得的直流额定电压等级范围精确计算直流额定电压等级。

所述的改造方案包括完全保留现有输电线路、取额定直流电压为U_dN＝240kV、取额定直流电压为U_dN＝316.06kV、额定直流电压取为交流线路相电压峰值和额定直流电压取为交流线路额定线电压有效值。

所述的外绝缘参数包括绝缘子串长、工作电压及操作过电压下的最小塔头间隙、杆塔最大地面合成场强、线间最小空气间隙和导线最大弧垂。

所述的步骤2)中，根据外绝缘参数对直流额定电压影响，选取直流额定电压等级范围。

所述的步骤3)中，在步骤2)获得的直流额定电压等级范围中，采用不同的绝缘子改造方案，由外绝缘计算结果最终确定同时具有最佳直流增容优势和线路改造力度的额定直流电压等级，具体为：

(301)所有杆塔的绝缘子全部改造为复合绝缘子，在保持串长不变的前提下，计算每基杆塔能够承受的最大直流电压；

(302)根据第(301)步计算得出的杆塔最大直流电压，选取合适的数值作为三极直流线路的额定直流电压，U_dN＝0.95U_m～1.05U_m，U_dN为额定直流电压，U_m为最大直流电压；

(303)对于所有耐张塔，在保持绝缘子类型不变的前提下，计算在步骤(302)的额定直流电压下的绝缘子串长以及较原绝缘子增加的串长；

(304)以额定直流电压为基础，验算所有杆塔的外绝缘是否满足HVDC工程要求，若满足，则确定额定直流电压，否则，返回步骤(302)。

与现有技术相比，本发明通过计算输电线路外绝缘参数对直流额定电压影响的计算，选取同时具有最佳直流增容优势和线路改造力度的额定直流电压等级，操作方便，计算精确度高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一、输电线路外绝缘参数及计算公式

外绝缘参数包括绝缘子串长、工作电压及操作过电压下的最小塔头间隙、杆塔最大地面合成场强、线间最小空气间隙和导线最大弧垂。

(1)绝缘子串长N对直流电压的影响