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7.沿线供电技术
半波长输电线路距离超长,在实际运行过程中,很多时候有必要对部分沿线地区进行供电。如果采用变压器等一次设备直接进行变电和供电,将会导致投资过大、引起线路电压不稳定,而通过避雷线进行抽能供电的方法仅能够满足负载极小的用电情况。目前比较可行的有两种方法:一种是基于电力电子变换的方法—高压交流接口(HVACTap),采用有源滤波器结构,获取线路中的有功功率给沿线负载供电;另一种是沿半波长输电线路中心线的正下方平行架设一定长度的抽能导线,通过抽能导线与输电线路之间的静电感应作用产生的电压经过变压器调整后给沿线负载供电。
第一种方法中高压交流接口通常有两种实现方式:串联接口和并联接口,如图2和图3所示。
图2串联接口拓扑结构
图3并联接口拓扑结构
两种接口方式结构基本相同,都包含一个极性电容器,以及分别连接于其两端的整流器和逆变器。沿线可以装设多个接口,以给不同地区的负载供电。两者的主要区别在于整流变压器的连接方式,表1给出了不同高压交流接口方式对半波长线路特性的影响。从表中对比可以看出串联接口是一种更经济的方式。尽管半波长输电线路的一些特征会有小幅度变化,但基本都还能保持。
第二种沿半波长输电线路架设抽能导线的方法,如果不加补偿措施,由于抽能供电系统等效电源的内阻较大,随着所带负荷的增大,负载端电压急剧下降,抽能供电系统的带负载能力较低。通过在变压器二次侧加装补偿电抗器L,使得补偿电抗器与等效电源内阻发生谐振,可以补偿降低系统的阻抗值,提高带负载的能力,如图4所示。其中ES为抽能导线产生的感应电压,ZS为抽能供电系统的等效电源内阻抗,ZL为供电系统的负载,T为变压器。与第一种供电方法相比,该方法抽能成本较低,但仅能满足负载分散且需求较小的情况,另外,其对半波长输电系统的影响以及技术经济性的问题还需进一步研究。
结语
半波长输电技术具有非常好的应用前景,随着全球能源互联网的建设和特高压线路的发展,半波长交流输电技术可能是解决超长距离输电问题的最好方案。目前亟需开展半波长输电技术的相关研究,具体发展建议如下。
1)国家立项重大研发项目,开展半波长输电技术的基础深化研究,结合其经济性进一步深入研究人工调谐技术及其优化、沿线供电技术,结合具体工程进一步深入研究功率传输与系统稳态特性、过电压及抑制技术、潜供电弧物理特性及抑制方法、系统运行与维护技术。
2)国家电网初步建立低压小容量的半波长线路物理示范系统,可采用高频电源,以减少输电线路的长度,同时模拟各种异常和故障情况下的运行特性。
3)未来以半波长线路为骨干输电线路,连接现有特高压区域电网,初步建立国内互联、国际互联的输电互联网络,为进一步实现全球能源互联网的构建奠定基础。
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