特高压直流输电的可靠性指标

    问：为什么要对直流输电系统的可靠性指标进行定期统计和评价？

　　答：直流输电系统是一个复杂的自成体系的工程系统，多数情况下承担大容量、远距离输电和联网任务。因此，需要设定一些直流输电系统可靠性指标，用于衡量直流输电系统实现其设计要求和功能的可靠程度，评价直流输电系统运行性能。直流系统可靠性直接反映直流系统的系统设计、设备制造、工程建设以及运行等各个环节的水平。通过直流系统可靠性分析，可以提出改善工程可靠性的具体措施，对新建工程提出合理的指标要求。国际大电网会议专门成立一个直流输电系统可靠性工作组，每两年对全世界所有直流输电工程进行一次可靠性的综合统计和评价。

　　问：直流输电系统的可靠性有哪些具体的指标？

　　答：直流输电系统的可靠性指标总计超过10项，这里只介绍停运次数、降额等效停运小时、能量可用率、能量利用率四项主要可靠性指标。

　　停运次数：包括由于系统或设备故障引起的强迫停运次数。对于常用的双极直流输电系统，可分为单极停运，以及由于同一原因引起的两个极同时停运的双极停运。对于每个极有多个独立换流器的直流输电系统，停运次数还可以统计到换流器停运。不同的停运代表对系统不同水平的扰动。

　　降额等效停运小时：直流输电系统由于全部或者部分停运或某些功能受损，使得输送能力低于额定功率称为降额运行。降额等效停运小时是：将降额运行持续时间乘以一个系数，该系数为降额运行输送损失的容量与系统最大连续可输送电容量之比。

　　能量可用率:衡量由于换流站设备和输电线路（含电缆）强迫和计划停运造成能量传输量限制的程度，数学上定义为统计时间内直流输电系统各种状态下可传输容量乘以对应持续时间的总和与最大允许连续传输容量乘以统计时间的百分比。

　　能量利用率：指统计时间内直流输电系统所输送的能量与额定输送容量乘以统计时间之比。

　　问：我国直流输电的实际运行指标处于什么水平？

　　答：截止到2005年底，我国已经建成5回±500千伏高压直流输电工程。它们分别是：葛洲坝－南桥直流输电工程、天生桥－广东直流输电工程、三峡－常州直流输电工程、三峡－广东直流输电工程和贵州－广东I回直流输电工程，总换流容量达到2400万千瓦，直流线路总长达到4741公里。我国已建成第一个背靠背直流工程－灵宝背换流站，电压120千伏，容量36万千瓦。近3年以来，所有工程的能量可用率都超过80％；特别是三常和三广工程，能量可用率一直在90％以上。单极跳闸次数一般在合同中规定为5次/年或6次/年，每个工程实际发生的次数没有超过合同要求；特别是三常和三广直流工程，在投产的第一年内就达到了合同的要求，这在世界直流输电历史上也属罕见，而且出现的故障都是由于辅助系统问题引起的。随着直流输电技术的日臻完善，直流输电的可靠性指标可望进一步提高。

　　问：特高压直流输电可靠性指标如何？

　　答：在我国计划建设的西南水电外送特高压直流输电工程电压为±800千伏，其主接线方式和我国已有的直流工程不同，每极采用两个12脉动换流器串联。如果出现一个12脉动换流器故障，健全的换流器仍然可以和同一个极对端换流站的任意一个换流器共同运行，因此单极停运的概率将显著降低，考虑到第一个特高压直流工程缺乏经验，可行性研究报告中初步提出了与三峡－上海直流工程相同的可靠性指标。技术成熟后，预计停运次数可以降低到2次/（每极·年）以下。双极停运的概率也将大幅下降，可以控制在0.05次/年。另外由于系统研究水平、设备制造技术、建设和运行水平的提高，由于直流工程数量的增加和相关经验的积累，换流器平均故障率预计可以控制在2次/（每换流器·年）。总体来说，特高压直流工程将会比常规直流更加可靠。

　　问：如何提高特高压直流的可靠性？

　　答：所有提高常规直流输电可靠性的措施对于提高特高压直流输电的可靠性依然有效，并且要进一步予以加强。主要包括：降低元部件故障率；采取合理的结构设计，如模块化、开放式等；广泛采用冗余的概念，如控制保护系统、水冷系统的并行冗余和晶闸管的串行冗余等；加强设备状态监视和设备自检功能等。

　　针对常规直流工程中存在的问题，如曾经导致直流系统极或者双极停运的站用电系统、换流变本体保护继电器、直流保护系统单元件故障等薄弱环节，在特高压直流输电系统的设计和建设中将采取措施进行改进。此外，还将加强运行维护人员的培训，适当增加易损件的备用。

　　提高特高压直流输电工程可靠性，还可以在设计原则上确保每一个极之间以及每极的各个换流器之间最大程度相互独立，避免相互之间的故障传递。其独立性除了主回路之外，还需要考虑：阀厅布置、供电系统、供水系统、电缆沟、控制保护系统等。（撰稿：高理迎 核稿：刘泽洪、袁清云）