中国电气装备助力我国首个“交改直”输电工程投运

近日,国内首个“交改直”输电工程——扬州—镇江±200千伏直流输电工程正式竣工投运。作为我国新型电力系统建设的重点工程,该工程首次把交流输电线路改造为直流输电线路,为输电工程领域解决用电需求大、电网饱和度高、新建空间有限等难题提供了“中国方案”。该工程起于扬州高邮,止于镇江大港新区,线路全长约110千米,能大幅提升长江以北地区风电、光伏等清洁能源输送至苏南地区消纳的能力,满足清洁能源在长三角地区的优化配置需求。

面向农村偏远电网的输电线路交改直技术方案研究

农村偏远地区由于远离配电网核心区域,输电线路较长,设备陈旧,导致供电可靠性低、电能质量差。对此,提出采用柔性直流配电网技术对现有偏远农村地区供电进行改造的方案。从经济性角度出发,指出采用将原有交流线路改造成直流线路的方式,可降低建设成本,并给出了4种改造后的直流配电网拓扑结构。最后对所提出的4种拓扑结构进行多维度对比和总结,可为实际工程规划与分析提供参考。

国内首个“交改直”输电工程开工

本刊讯12月15日,由中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司设计的国内首个“交改直”输电工程——扬州-镇江±200千伏直流输电工程正式开工。工程利用现有五峰山大跨越将交流输电改造为直流输电,是江苏电力发展规划的重点工程。

10kV交流配电电缆直流化改造供电能力研究

为满足大城市日益增长的用电需求,对10kV双回、直埋敷设电缆进行直流化改造,分析了交流电缆线路改为直流运行后的供电能力。首先确定改造后的直流接线方式为单极对称接线和双极接线;然后用ANSYS仿真软件对两种接线方式下的电缆进行热电耦合仿真,以确定电缆直流载流量和运行电压,并分析了电缆水平间距对载流量和运行电压的影响;最后以仿真结果为基础,考虑电压损失约束和线路损耗,分析了交、直流线路供电能力。结果表明,直流化改造后两种接线方式下的最大传输功率与供电距离均有一定的提升,且单极对称接线方式提升效果更加明显。

临界反转温差约束下66 kV交流XLPE电缆改为直流运行的电压等级和载流量分析

准确有效地评估交流电缆改为直流运行时的增容效果对电缆交改直后的安全运行至关重要。现有研究主要基于缆芯温度70℃为阈值确定交改直的电压等级和载流量,并未考虑绝缘层的稳态电场强度。因此,文中综合考虑临界反转时稳态电场强度较小和温升限值约束,提出了以绝缘层中的电场强度5 MV/m为限值的交改直电压等级和载流量判定方法;并且以66 kV交流XLPE电缆为例进行仿真计算,分析了直埋土壤敷设下交流电缆改为单极直流和双极直流运行时的增容效果。研究结果表明:当电缆在直埋土壤敷设下以66 kV单极直流运行和双极直流运行时,最大输送功率分别为改造前的1.53倍和1.12倍。所采用的分析方法可为电缆线路交改直工程提供一定的参考。

10 kV交流XLPE电缆改为直流运行的温度场和电场仿真分析

将交流电缆配电线路改造为直流运行后,准确设计电缆的运行参数能在最大程度上利用原有线路的供电能力。为此,以10 kV电压等级交流配电网中广泛使用的典型3芯交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆为例,根据所选电缆的结构和材料参数,使用有限元分析软件ANSYS建立了电缆温度场和电场耦合仿真模型,并在直流运行方式为双极式的条件下对电缆的温度场和电场进行了仿真。研究结果表明:对于所选典型电缆,为避免空间电荷效应的影响,其直流电压等级的取值范围为±10~±20 kV;当电缆在温度为40℃的空气环境中敷设而且导体的长期工作温度为70℃时,其载流量约为440 A;同时,其最大输送功率约为改造前的1.3~2.6倍。所得结论以及所用设计条件、步骤可为相关工程提供一定参考。

交流配电XLPE电缆直流改造的拓扑结构和空间电荷研究综述

对国内外在交流配电XLPE(交联聚乙烯)电缆直流改造方面的研究进行了梳理和介绍。对于在直流电压下运行的交流XLPE电缆,绝缘中的空间电荷积累是其面临的主要问题,将电缆绝缘中的电场强度限制在空间电荷积累阈值场强以下时,可以忽略由于电极注入和杂质电离带来的空间电荷积累的影响。对于单回交流配电线路直流改造的拓扑结构,可考虑采用双极式接线方式;当其供电能力提升较小时,也可考虑采用单极或者三线双极式接线方式。

基于有限元法的交流XLPE电缆改为直流运行的温度场仿真分析

对交流交联聚乙烯(XLPE)电缆配电线路进行直流改造后,确定合理的载流量对电缆的安全稳定运行及配网供电能力的提高具有重要意义。针对10kV和35kV交流配网中的典型三芯XLPE电缆,通过有限元分析软件ANSYS建立电缆温度场仿真模型,对电缆在双极式直流运行方式下的温度场分布进行仿真分析。仿真结果显示,当电缆的长期运行温度为70℃时,所选典型10kV和35kV交流XLPE电缆改为双极式直流运行后的载流量分别取440A和300A为宜,可为相关工程提供一定参考。

交流XLPE电缆改为双极式直流运行的电压等级设计

对交流交联聚乙烯(XLPE)电缆配电线路进行直流改造后,确定合理的直流运行电压等级对改造后电缆的安全稳定运行及系统供电能力的提高具有重要意义。针对改为双极式直流运行的10kV和35kV交流配网中的典型XLPE电缆,通过有限元分析软件ANSYS对其在直流稳态工作电压及暂态冲击电压下的电场强度最大值及分布情况进行仿真分析。仿真结果表明,为避免空间电荷效应引起绝缘击穿,10kV和35kV交流XLPE电缆改为双极式直流运行后的电压等级分别取±10kV和±20kV为宜,可为相关工程提供一定参考。

交流XLPE电缆在两种直流运行方式下的热电耦合仿真

对交流电缆线路进行直流改造时,研究电缆在不同直流拓扑结构下的运行参数对于有效利用原有线路的供电能力具有重要意义。以35 kV和66 kV电压等级交流交联聚乙烯(XLPE)电缆为例,通过所建立的有限元仿真模型对在双极式直流和三线双极式直流两种拓扑结构下运行的电缆进行了热电耦合仿真分析。对于所选35 kV和66kV电缆,为避免空间电荷效应,将其改为两种直流运行方式后,其运行电压取值范围分别为±25~±40kV和±40~±65 kV。同时,随着交流电压等级的升高,交流电缆改为直流运行后的最大输送功率提升倍数逐渐降低。所得结论可为相关工程提供一定参考。

35kV三芯XLPE电缆改为三极式直流运行的温度场和电场仿真分析

计算分析和软件仿真35kV交流电缆线路中典型交联聚乙烯(XLPE)电缆改为三极式直流运行后的电场和温度场,当电缆长期运行温度取90℃时,所选电缆的最大直流电流可考虑取425A,直流电压等级可考虑取±50kV,最大输送功率约为改造前的2.6倍,所得结论可为相关工程提供一定参考。