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直流输电电缆线路

  课程内容 ?第七章 高压直流输电线节 直流输电电缆线路 一、直流电缆应用场合与发展概况 1. 可以远距离大容量输电 2. 它主要应用于海底电缆以及向大城市供电的地下电缆 电力电缆采用直流方式输电原因: 由于特殊原因(例如需要跨越水域、难以解决架空线)电缆在直流电压作用下的绝缘强度几乎等于交流下的三倍,所以同样一根电 缆用于直流输电,工作电压可取得比交流输电时高得多,输电容量亦相应增大;由 于这个原因,再加上电缆本身的制造价格十分昂贵,所以电缆线路的交、直流输电 等价距离要比架空线路小得多(只有几十公里)。 2)电缆的电容是相当大的,因此交流下的电容电流也很可观,每相电容电流为: 2018/10/3 I c ? U ? C0 l 2 ? 实际上,对每一种交流电缆都可以求出某一临界长度lcr,这时 的电容电流Ic正好等于容许负载电流Ip,所以 lcr ? ? Ip U ?C0 (km) 由此可知,临界长度随电压的提高而缩短,在一般条件下,其数 量级只有数十公里。与此形成对照的是直流电缆的容许长度几乎 没有什么限制,因为在直流下,其稳态电容电流仅由纹波电压所 引起,数值甚小。 ? 除了上述主要优点外,在跨越海蛱的场合采用直流电缆输电还有 一个好处即在必要时,可仅用一根单芯电缆利用海水作为回流电 路,来输送一定电力。 2018/10/3 3 电力电缆在中国的应用: 海南联网工程 初期: 采用交流输电形式,始于广东湛江 500千伏港城变电站,终于海南省500千 伏福山变电站,全线公里的架空线公里的海底电缆组成。该工程的 投运可解决海南“大机小网”的突出问 题,提高供电可靠性与稳定性,有利于 发挥大电网优势,实现南方电网五省区 更大范围内的资源优化配置。 后期:采用直流输电形式,±500kv, 1200MW。 2018/10/3 4 2018/10/3 5 电力电缆在国外的应用: 2018/10/3 6 2018/10/3 7 二、直流电缆技术特点 1)直流电缆绝缘要求 ①能承受直流输电潮流反转时带来的电压极性瞬时改变 ②能承受系统故障引起的过电压 ③能承受由与架空输电线路连接时带来的大气过电压与正常直流电 压的叠加。 故要求高压直流电缆不易老化,工作寿命长,能在额定直流电压下 可靠的输送负荷,且能承受一定的过电压。 2)直流电缆电场分布特点 直流电缆绝缘层中电场分布不像交流电缆那样那个简单和容易计算 2018/10/3 8 3)直流电缆绝缘特性 电缆在直流作用下,与在交流作用下的绝缘特性有显著不同。主要区别是: ①电场分布不同,在直流作用下,绝缘电阻系数随温度成指数变化。温度分 布的改变,会使电场分布大大改变,这使直流电缆绝缘层中电场分布比交流电缆 中复杂的多。 ②击穿强度不同。 ※ 电缆绝缘的直流击穿强度较高,几乎与它的冲击击穿场强等值。即90~ 100kv/mm。其与电压作用时间增长而下降的趋势不像在工频电压作用下那么显著。 ※ 直流击穿场强与浸渍剂粘度有关,粘度高时,直流击穿强度数值 与冲击击穿强度几乎相等 2018/10/3 9 2018/10/3 10 二、直流电缆与交流电缆区别 1、与交流电缆相比,直流电缆的传输过程中的电能损耗较小。直流 电缆的电能损耗主要是导体直流电阻损耗,绝缘损耗部分较小(大小 视整流后电流波动大小有关);而低压交流电缆的交流电阻比直流电 阻稍大,高压电缆则很明显,主要是因为邻近效应和集肤效应,绝缘 电阻的损耗占较大比例,主要是电容和电感产生的阻抗。 2、输送效率高,线、调节电流和改变功率传送方向方便。 4、虽然换流设备价格比变压器要高,但电缆线路使用成本要比交流 电缆低得多。直流电缆为正负两极,结构简单;交流电缆为三相四线 或五线制,绝缘安全要求高,结构较复杂,电缆成本是直流电缆的三 倍多。 5、直流电缆使用安全性高 2018/10/3 11 2018/10/3 12