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特高压再迎建设高峰!对电力试验变压器提出了什么新要求?

作者:丹弗顿电气发表时间:2023/9/14

近期,国家发展改革委核准批复哈密至重庆±800千伏特高压直流输电工程。据悉,该工程起点位于哈密市巴里坤县,落点位于重庆渝北区,线路全长约2290千米,设计输电能力800万千瓦,配套电源规模为1420万千瓦,其中火电400万千瓦,风电700万千瓦、光伏300万千瓦、光热20万千瓦,另配建10%~20%装机的储能装置。工程建成后每年可向重庆市输送电量400亿千瓦时以上,其中新能源电量占比50%以上。

伴随新能源大基地的建设,新能源消纳问题也越发明显,特高压工程可以解决清洁能源的远距离输送问题。我国的特高压建设已经进入快速发展的高峰期,未来必将乘能源结构转型的“东风”,加速发展。

又一特高压获批

哈密至重庆±800千伏特高压直流输电工程,第二次信息公示信息显示的工程简况如下:

新疆维吾尔自治区是实施西部大开发的重点地区,是我国向西开放的重要门户,也是全国重要的能源基地和运输通道。哈密市地处新疆能源基地最东部,煤炭资源和清洁能源资源丰富,能源基础设施完善,开发优势明显,具备向中东部负荷中心地区送电的条件。

重庆市作为我国中西部地区唯一的直辖市,一次能源相对匮乏,后续开发能力不足,能源供需矛盾突出,电力保障长期处于紧平衡状态,“十四五”期间存在一定的电力缺口。为落实国家《“十四五”电力发展规划》,促进新疆维吾尔自治区能源资源开发,带动哈密市能源产业发展,加快资源优势向经济优势转变,助力边疆地区巩固脱贫攻坚成果;同时满足重庆市需要稳定、可靠、持续电力支撑的需求,切实推动重庆市多元化电力保障体系构建,促进直辖市经济社会高质量发展,国家电网有限公司拟建设哈密-重庆±800kV特高压直流输电工程(以下简称“本项目”)。

本项目的建设符合我国能源“西电东送”整体电力流向,是合理利用资源,实现能源资源更大范围优化配置的需要,是推动沙漠、戈壁、荒漠地区新能源基地开发的有效手段,也是我国兑现“碳达峰、碳中和”承诺的重要保障措施。项目的建设既可以促进新疆维吾尔自治区能源资源的开发,又可以满足重庆市电力负荷增长需求,具有重要意义。建设项目的特点及概况为减少损耗,提高输电效率,本项目采用直流输电方式送出,额定电压±800kV,额定功率8000MW,项目具有电压等级高、输送容量大、输电距离远等特点。

本项目主要建设内容包括:新建送端±800kV哈密北换流站(以下简称“哈密北换流站”,含配套送端接地极和接地极线路工程、66kV换流站站外电源工程、10kV接地极电源线路工程);新建受端±800kV重庆换流站(以下简称“重庆换流站”,含配套受端接地极和接地极线路工程、35kV换流站站外电源工程、10kV接地极电源线路工程);新建哈密-重庆±800kV特高压直流输电线路工程以及配套线路改造和迁改工程,其中直流输电线路路径长度约2300.4km,配套±800kV天中线和±1100kV吉泉线永久改造线路路径长度合计约0.8km,配套110kV、220kV、330kV、750kV永久交流迁改线路共9条,路径长度合计约18.1km。

本项目起于新疆维吾尔自治区哈密市巴里坤哈萨克自治县的哈密北换流站,止于重庆市渝北区的重庆换流站。途经新疆维吾尔自治区、甘肃省、陕西省、四川省、重庆市,项目涉及5个省级行政区,16个地级市行政区,46个区县。

特高压建设迎新高峰

去年8月3日,国家电网发布全力推进重大项目建设情况,明确将加快特高压、超高压、抽水蓄能等项目建设。1-7月,国家电网完成电网投资2364亿元,同比增长19%。目前在建项目总投资8832亿元,其中110千伏及以上电网和抽水蓄能电站3299项。到年底前,国家电网预计再完成近3000亿元电网投资,开工一大批重大工程,项目总投资4169亿元。其中,110千伏及以上电网和抽水蓄能电站1173项,届时在建项目总投资有望创历史新高,达到1.3万亿元,带动上下游产业投资超过2.6万亿元。

可以看出,国家电网2022年电网投资额5364亿元,首破5000亿元,高出今年年初计划的5012亿元,投资额涨幅7.02%,达历史最高水平,同比增长16.48%。

电网投资一直是稳增长的重要方式,是逆周期调节的重要环节,既能拉动上下游产业链企业,满足日益增长的电力需求,又为跨区跨省电力交易提供保证。特高压工程是国家电网的投资重点,将迎来又一轮建设高峰。

特高压是指±800千伏及以上的直流电和1000千伏及以上交流电,可提升电网远距离输电能力。去年1-7月,国家电网福州-厦门、驻马店-武汉特高压交流开工建设,白鹤滩-江苏特高压直流竣工投产。国家电网表示,将建成投产南阳-荆门-长沙、荆门-武汉特高压交流等工程,计划陆续开工建设金上-湖北、陇东-山东、宁夏-湖南、哈密-重庆直流以及武汉-南昌、张北-胜利、川渝和黄石交流“四交四直”八项特高压工程,总投资超过1500亿元。

国家电网表示,将加快推进“一交五直”等特高压工程前期工作,争取早核准早开工。加快推进大同-天津南交流以及陕西-安徽、陕西-河南、蒙西-京津冀、甘肃-浙江、藏电送粤直流等“一交五直”六项特高压工程前期工作,总投资约1100亿元。截至去年8月份,国家电网已累计建成29项特高压输电工程,跨区跨省输电能力超过2.4亿千瓦。

国家电网董事长辛保安在《求是》杂志发布署名文章称,“十四五”期间,国家电网计划投入电网投资2.4万亿元,大力推进新能源供给消纳体系建设。

特高压对变压器提出新要求

随着各地电力改革探索不断深入,国家推进电力试验变压器市场化改革与发展的坚定决心已经彰显出来。新一轮电改意义重大,务必软硬兼施:软的层面,应从制度上以价格的自由竞争为改革核心,放开两边,管住中间的层面,应从电力试验变压器技术上以特高压电网和储能产业的发展为代表,为电能自由交易、输配奠定物理基础。

过电压的深度限制为降低变压器的绝缘水平奠定了技术基础。根据系统过电压水平,分别确定了特高压的绝缘水平为雷电2250kV、操作1800kV、工频1100kV(5min)。

特高压变压器的设计通过全场域分析方法,对变压器内部各部位进行电场分析。作为判断依据,各部位许用场强的选择直接关系到其分析对象的绝缘裕度控制以及变压器的可靠性。许用场强选择过大,变压器绝缘设计结果将无法满足运输限界对于变压器尺寸的要求;许用场强选择过小,将无法有效控制变压器局部放电发生,甚至出现绝缘击穿。特高压变压器在长期运行电压下的绝缘性能主要取决于其内绝缘的局部放电水平。

根据经验,试验期间局部放电概率远低于2%。对于重要设备,局部放电的概率应控制在0.1%-0.2%的水平,并由此确定试验电压Ut和试验时间tt。许用场强的选择在结合以往电压等级变压器和特高压变压器模型试验研究相关数据的基础上,选择局部放电概率为1‰时的电场强度允许值作为相关判据。

另外,由于特高压变压器单柱线圈容量较大,致使线圈、铁芯等相关结构尺寸大。这就导致在高电位的线圈、引线等部位,与地电位如箱壁、铁芯之间存在着大量油隙距离大的区域,包括柱间1000kV引线到箱壁,500kV连线到箱壁等。这在其它电压等级的变压器设计中是不存在问题的。必须在结合工艺加工能力的基础上,对该类油隙进行分隔处理,以避免大油隙击穿场强的饱和特性对绝缘可靠性的影响。

电力价格市场化改革,从制度上使电力市场有效竞争与自由交易成为可能。而特高压电网和储能产业,则事关电能的流通与储存,是电力市场、自由交易的物质基础。因此应大力发展电力试验变压器以搭建电能的输配网络,并尝试从应用端入手刺激储能产业发展,构建电能的低成本中转站。






来源:北极星输配电网,呼伦贝尔新闻,国研中电

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