中国直流输电的春天即将来临

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直流输电具有输电距离远、调节性能好、过电压水平低、线路损耗小等优点，特别适用于远距离大功率输电、区间电网互联调峰、海缆输电等场合。中国目前电力装机容量已居世界第二位，亟待发展直流输电。

早在50年代初，中国就已关注直流输电，当时政府派人去学习苏联的高压汞弧阀设计制造。1978年上海投运一条31kV、150A、送电电缆长9km的直流输电试验线，累计运行2 300h。1984年西安电力整流器厂在引进BBC公司无功静止补偿装置技术的基础上，研制出换流阀，100kV、500A、水冷、空气绝缘、光电触发的双重阀，选用的晶闸管元件为2kV、500A、硅片直径45mm。整个阀体使用384只晶闸管，阀高约10m，为支撑式结构。该阀用在宁波至舟山直流输电线上，第一期工程规模为：直流-100kV、500A、送电50MW，单极，6脉动换流单元。该线主要制造商为西安电力机械制造公司、北京重型机械厂、红旗电缆厂和上海继电器厂，1989年9月1日通过了国家鉴定，并正式投运，总投资约4 600万元。其后针对运行中出现的问题，做了改善水路电位分布、光缆防火、晶闸管工况监测等完善化工作。

为了把葛洲坝水电站丰水期多余电力送至上海，1984年10月国家批准建设葛洲坝至上海直流输电工程。规模为：±500kV、1.2kA、双极额定输送容量1 200MW，线路全长1 045.7km。设备及技术主要从瑞士BBC公司引进，由中国安装调试。

换流阀组每极采用一台12脉动的四重阀组，额定电流1.2kA、额定电压500kV，额定容量600MW。每极共三组四重阀，每组四重阀为8层，高9.25m、宽5.4m、深4.5m，重24t，悬挂在阀厅顶上，有利于抗震。该线共用ф80mm水冷、空气绝缘的晶闸管元件5 760只，其主要参数为1.2kA、5.8kV。

换流变压器采用强迫油循环风冷单相三绕组变压器，三极共六台，外加一台作备用，单台容量：葛洲坝侧712MVA、南桥侧672MVA。其它还有交流、直流滤波器、无功补偿、平波电抗器、继电保护、信道、阀控站控设备、架空线路等设备。该线于1985年10月动工，1989年9月单极运行，1990年8月双极运行，总投资为9.37亿元。由于90年代湖北缺电,实际输电容量一般只在200～300MW,而且多在丰水期。1998年，为了给今后三峡承担一部分输电任务,有关部门对葛上线施加额定容量。经过12昼夜的连续试验,证明这条超高压直流输电线路在三峡电站投运后，具备向华东地区输电1 200MW的能力。

随着天生桥一、二级水电站的建设，天生桥送广东500kV交流输电线已有二条。增加一条直流线路，可以利用附加控制功能进行直流调制，以抑制两个电力系统间的功率振荡，同时可以增加原有交流联网线路的输送容量。天广500kV直流输电工程西起贵州安龙马窝，东至广州北郊，该线1998年4月16日开工，由西门子公司总承包，总投资39.8亿元。规模:±500kV、1.8kA、双极额定容量1 800MW，线路全长980km，该线共需φ100mm、8kV、2.2kA晶闸管3 744只。西安电力整流器厂参与换流阀的合作生产，交付一台四重阀，计12个组件。该线已于2000年12月底单极投产，2001年6月26日双极投产。工程有所创新，采用了有源直流滤波器、直流光纤电流互感器、合成材料穿墙套管等，同时，在工程质量、造价控制、建设速度以及调试方面都是国内最好水平。

三峡至常州±500kV直流输电工程西起宜昌龙泉，东至常州政平，全长890km，额定输电容量3 000MW，计划2002年单极投运，2003年双极投运。直流线路采用ASCR-720/50四分裂导线，将是我国采用截面最大的导线。随线架设OPGW复合地线光缆一条，不但提供快速、可靠的远动信号，完善了调度通信功能，还可望在东西部之间架起信息高速公路。该线规模为：±500kV、双极3 000MW；换流变压器单相双绕组，单台容量龙泉侧297.5MVA，政平侧287.3MVA；平波电抗器、油浸式，龙泉站293mH，政平站170mH；换流阀为空气绝缘水冷户内悬挂式双重阀,采用ф125mm、7.2kV、3kA晶闸管，估计全线约4 300只；直流滤波器为无源式，每极每端12/24、12/36双调谐各一组。

在招标过程中，由于要求投标商必须已经设计和制造了2个类似本工程的主要的换流设备，每个工程等效的双极输送容量在900MW及以上，其成功商业运行时间至少在2年以上。这样一来，世界上有资格的厂商只有西门子、ABB公司和GEC-阿尔斯通公司3家。经过严谨、科学、公正、历时40天的评标，确定ABB和西门子公司中标。合同总金额为4.2亿美元，其中包括制造技术转让费1 527万美元。同时签署的还有直流技术转让协议和合作生产合同，融资协议总金额5.06亿美元。技术转让已有初步成果,西安变压器厂已制出1台平波电抗器以及两台换流变压器,西安电力电子技术研究所引进ABB公司ф125mm、8.5kV生产线，并向三峡交付72只晶闸管。

随着三峡电站将于2003年开始投运，国家电力公司部署了“西电东送、南北互联、全国联网”的方针。全国互联电网的基本格局是：以三峡输电系统为主体，向东西南北方向辐射，形成以北、中、南送电通道为主体，南北电网间多点互联，纵向通道联系较为紧密的全国互联电网格局。北、中、南三大片电网之间原则上采用直流背靠背或常规直流隔开，以控制交流同步电网的规模。另一方面，随着西部开发号角的吹响，龙滩、公伯峡、洪家渡、索风营、乌江渡扩机、百色水利枢纽、紫坪铺水利枢纽等水电工程的开工，以及后继工程小湾、三板溪、溪洛渡、景洪、瀑布沟、拉西瓦、彭水等正在编制可行性研究，预计今后十几年内直流输电项目不少。

“十五”期间安排了7项直流输电工程。其中三峡至常州正在建设。荆州至惠州博罗响水镇±500kV、3 000MW、940km工程已由ABB公司中标，将于2005年投运。安顺至肇庆±500kV、3 000MW、980km工程已由西门子公司中标，也将于2005年投运。稍后开工的还有三峡至上海练塘±500kV、3 000MW工程。作为大区互联的直流背靠背工程，将有陕西至河南灵宝、邯郸至新乡、东北至华北项目，其中灵宝直流换流站，额定容量为360MW，已被列为直流输电国产化的依托工程，后两项目的规模及落点也将在近期内明确。

在我国，直流输电的前景是诱人的。“十五”期间三项3 000MW直流输电工程都属世界级的，为了夺标，各大公司纷纷拿出顶峰技术来争取任务。如三峡至常州线ABB公司已选用ф125mm、7.2kV、3kA的晶闸管元件，从而使换流阀的串联晶闸管数大为减少、阀损降低；四重阀改为双重阀，使阀的体积、重量和成本大幅度下降，同时也使阀厅高度降低，悬挂支架轻型化，从而降低工程造价。天生桥至广州线，西门子公司选用的有源直流滤波器，利用光纤谐波电流传感器和数字信号处理器，使谐波电流发生器产生一大小相等、方向相反的谐波电流，经电压匹配变压器输入直流滤波器，抵消直流输出电路中的谐波电流，达到滤波的目的。用光纤电流传感器取代电磁式电流传感器，使高低压电位隔离趋于简便，体积、重量大为减少，损耗大大降低。从舟山的支柱式换流阀到葛洲坝的悬挂式换流阀，从葛洲坝的四重阀到天生桥的双重阀，晶闸管耐压从舟山的2kV进步到天生桥的8kV，大大削减了串联元件数，其他如阀控、站控设备的微机化，则使换流站占地面积大为缩小。

目前中国的直流输电设备市场基本上被国外占领， 特别是有源滤波器、直流断路器、直流传感器、阀控保护设备等尚未掌握，换流变压器、平波电抗器、换流阀只有个别生产，因此国家只提出了“十五”末期做到部分直流关键设备的国产化。由于500kV背靠背系统相对简单，它无直流线路、直流滤波器、直流开关场等，换流变压器、换流阀、平波电抗器等其绝缘水平要求较低，可以成为国内练兵的对象。国家安排灵宝直流背靠背换流站即基于此因。从长远看，三峡送上海的直流线路，曾经提出过国产化率应在70%以上，该线安排在2006年投运。此外，过去曾经议论过的直流输电线路还有：兰州至邢台、龙滩至广州、溪洛渡经武汉至上海、成都至宝鸡、伊敏至鞍山、西北至华北、广东至海南、伊尔库茨克至唐山等。

外国有的我们要有，外国没有的我们也要有，这样才能不受人家欺负，这种事情在我国对外贸易中经常发生。如500kV GIS，当国内不能生产时，国外以一串600～700万美元卖给中国，当沈阳高压开关厂的GIS在伊敏、绥中等电厂投入运行，西安高压开关厂GIS长期带电后，今年同一工程又购买GIS，其价格就降到一串300万美元左右。如果我们今后不会制造直流输电设备，吃亏的事情将不断发生。

中国经历了3项直流输电工程的实践，并已引进部分技术，有少数样品问世，国内已聚集了一批有实践经验的专家，但苦于没有依托工程，进步缓慢。目前在荆州至惠州和安顺至肇庆两条即将上马的工程中，已采用分包合作生产的方式，可以得到练兵的机会，同时依靠灵宝背靠背换流站的国产化，和三峡至上海工程国产化率的提高，也将逐步掌握直流输电的核心技术。

中国直流输电的春天即将来临！