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[摘 要]安徽平圩电厂三期是特高压电网配套电源项目，该工程采用了通过发电厂主变直接接入特高压电网的新型接入方案。与传统二次升压接入特高压电网的方案相比，新方案具有节约建设成本与用地、提高线路最远输电距离、抑制线路电压波动、提高电网运行稳定性等显著优势，并可以促进我国特高压设备设计制造水平的进一步提高，是一种值得推广的新方案。
[关键词]特高压电网 直接接入方式 工程实践
中图分类号：TM723 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）10-0012-02
0、引言
随着特高压电网建设的快速推进和特高压技术的进一步发展，电源接入特高压电网的方式除了传统的二次升压方式（接入超高压线路后通过升压站接入特高压电网）以外，还出现了电源通过发电厂主变直接接入特高压电网的新型接入方案。本文将介绍这种新型接入方案的工程实践情况，分析其与传统方式相比较的优缺点，展望其发展前景。
1、特高压输电在我国的快速发展
所谓特高压电网是指交流1000千伏、直流正负800千伏及以上电压等级的输电网络，它的最大特点就是可以长距离、大容量、低损耗输送电力。据测算，1000千伏交流特高压输电线路的输电能力超过500万千瓦，接近500千伏超高压交流输电线路的5倍。±800千伏直流特高压的输电能力达到700万千瓦，是±500千伏超高压直流线路输电能力的2.4倍。
20世纪70年代，发达国家经济高速发展带来了电力需求的快速增长，为提高远距离大容量输电的经济性，人们开始寻求引入新的更高的电压等级，美国、前苏联、日本、意大利都曾建成交流特高压试验线路，进行了大量的交流特高压输电技术研究和试验，最终只有前苏联和日本建设了交流特高压线路[1-2]。其中前苏联是国际上最早开展特高压输电技术研究的国家之一，也是迄今为止世界上唯一有特高压输电工程运行经验的国家。前苏联先后建设了用于1150kV特高压交流试验的别洛亚斯变电站，从伊塔特到新库茨涅克长270公里的1150kV工业性试验线路，以及乌拉尔-哈萨克-西伯利亚长2000余公里的1150kV特高压线路。此外前苏联还进行过±750kV特高压直流输电工程实践，其主要设备已通过出厂试验并已建成1000多公里输电线路。前苏联在积累大量经验基础上，提出了特高压电网的三大功能定位：大电厂远距离送电、加强网架和增加区域电网之间的交换能力，对中国电力工业非常具有借鉴意义。
由于我国能源资源具有总量多、人均量少和区域分布不平衡三大特点，能源资源和生产力发展呈逆向分布，发展特高压电网对于实现更大范围的资源优化配置、推动我国能源的高效开发利用、促进经济社会可持续发展具有重大的意义。二十世纪八十年代以来，国内各相关研究机构和高等院校相继开展了特高压输电技术的基础研究[3-6]。经过三十年的研究我国已在特高压输电领域已取得显著突出成果，确定了我国特高压电网骨干网架采用1000kV级交流输电网和±800kV级直流系统构成。2009年1月6日，晋东南-南阳-荆门1000kV特高压交流试验示范工程通过试运行，线路全长640公里。根据国家电网公司规划，到2020年将投产特高压线路7.8万千米、变电容量3.2亿千伏安、换流容量3.3亿千瓦，全国形成四个同步电网（“三华”电网、东北电网、西北电网和南方电网）。
2、特高压电源直接接入电网的首次工程实践
随着特高压电网建设的大规模开展，与其配套的大型电源建设显得十分迫切，为这些电源选择合适的接入方案对于电网的安全经济稳定运行具有重要意义。电源接入特高压电网的方式有直接接入和二次升压两种[7]。
其中二次升压方式是目前大型电源接入特高压电网实际采用的普遍方式，通常由电源通过升压变压器接入升压变电站母线，然后通过500kV/1100kV（或其它电压等级）升压变压器接入特高压电网，如前苏联别列佐夫第一火电站接入伊塔特l150kV升压变电站就是采用这种方式。
而直接接入方式则是由电源通过发电厂主变直接接入特高压电网，这种新型接入方案首先在中电国际安徽淮南平圩发电有限责任公司（平电公司）平圩三期2×1000MW燃煤机组项目得到应用。
该项目位于安徽省淮南市以西约17km淮河北岸的平圩镇。平电公司一期工程为2×600MW亚临界燃煤发电机组，分别于1989年和1992年建成投产，二期工程2×600MW超临界燃煤发电机组于2007年建成投产。本期拟建设2×1000MW级超超临界燃煤发电机组，并留有进一步扩建的条件，工程拟同步建设烟气脱硫和脱硝装置，两台机组计划于2014年5月、2014年9月建成投产。
本期工程将以1000kV电压接入特高压电网淮南变电站，该站是我国首条同塔双回路特高压交流输电工程——“皖电东送”工程西线起点，经皖南、浙北到达上海，线路全长656公里，共有1421座铁塔，整个工程计划2013年底建成投运。
本期工程电气主接线按照1回1000kV线路接入系统、2台1000MW机组均以发电机—变压器组单元接线接入厂内三角型接线1000kV配电装置。厂用启动/备用电源自本厂二期500kV母线引接。主变压器采用单相变压器组，设备用相。项目所采用的特高压变压器型式为单相强迫油循环导向风冷（ODAF）无载调压低损耗变压器，单相额定电压为高压（1100kV/1.732）-4×1.25%/低压27kV，额定容量410MVA，两机组共配置6台，另有1台备用主变，合计7台。这种作为发电厂主变的大变比特高压变压器还是首次应用于工程实践，目前特变电工、山东电力、西安西变、天威保变均已研发出此类变压器并通过了型式试验，并顺利获得了有关单位的鉴定。
3、特高压电源直接接入电网与传统方式的比较与前景
平圩三期所采用的直接接入方式与传统的二次升压方式相比具有以下五方面优点： （1）可以节省升压站建设费用及用地。可节省500kV级别一次电气设备投资，节约特高压升压站建设土地，可节省社会总投资，并减少用地面积。
（2）可以提高线路满足静态稳定约束限定的最远输电距离。在静态储备稳定系数、机端电压与受端电压确定时，线路最大传输有功功率与线路等值电抗成反比[8]。因此在线路传输容量不变时，直接接入方案可以减少线路中升压段短路阻抗和，在相同的限制条件下，可以放大线路段的阻抗允许值，即延长了最远输电距离。
（3）可以抑制特高压线路上的电压波动。特高压输电线路通常用来实现大容量电力交换，连接大型区域电网，线路两端负荷总量常常较高，因此线路本身的无故障功率波动也常常较大，当线路潮流减小时，受端将出现电压抬升。由于发电机本身可以发出无功，励磁系统也将机端电压恒定作为控制目标之一，因此将发电机直接接入特高压系统，对于抑制特高压线路上的电压波动有很大作用[9]。
（4）可以提高特高压电网运行稳定性。系统的故障几率通常与系统的复杂程度有重要关联。电源直接接入特高压电网方案无需建设特高压升压变电站，从而降低了系统复杂程度，减少了系统故障点，可以降低系统故障几率，有利于电网的安全稳定运行。
（5）可以促进特高压变压器的设计、生产、制造水平。电源直接接入特高压电网方案中电源主变压器低压端电压为发电机机端电压，高压端为特高压，电压变比与变压器容量均很大，这些新型特高压变压器的设计、制造均有较大难度。目前天威保变、特变电工、西安西变、山东电力等厂家均已完成此类特高压变压器的设计，样机均已通过型式试验。在新型特高压变压器的设计、制造和运行中积累的经验将进一步巩固我国在特高压设备制造领域的优势地位。
虽然特高压直接接入方案有以上的优势，但目前仍然存在有待完善之处：
（1）目前发电厂特高压主变压器、特高压GIS的造价仍然较高，限制了电源直接接入特高压电网方案的应用，随着特高压变压器设计、生产和制造技术的进一步成熟和发展，未来直接接入方案具有较大的推广前景。
（2）电源端特高压设备的安装运行经验仍有待积累，建设安装和生产过程中可能遇到一些新的问题，有待发现、研究、分析和解决。
4、结语
与传统的二次升压方式相比，平圩三期项目所采用的电源直接接入特高压电网方案虽然还存在有待成熟完善之处，但是在经济效益、环境效益方面优势明显，同时有利于提高线路输电距离和安全稳定性，可以促进特高压设备研发制造技术的进一步发展，具有很大的推广前景。
参考文献
[1] 刘振亚.特高压电网[M].北京：中国经济出版社.2005：16-22.
[2] 中村秋夫，冈奉浩，曹祥麟.东京电力公司的特高压输电技术应用现状[J].电网技术，2005，29（6）：1-5.
[3] 李光范，王晓宁，李鹏.等.1000kV特高压电力变压器绝缘水平及试验研究[J].电网技术，2008，32（3）：1-6，40.
[4] 舒印彪，刘泽洪，袁骏，等.2005年国家电网公司特高压输电论证工作综述[J].电网技术，2006，30（5）：1-12.
[5] 电力建设文献
[6] 电力建设文献
[7] 朴在林，王立舒.变电站电气部分[M].北京：水利水电出版社.2008：3-29.
[8] 何仰赞，温增银，汪馥瑛，等.电力系统分析[M].武汉：华中理工大学出版社.1999：135-136.
[9] 易俊，孙华东，郭强，等.大型电源基地接入特高压输电系统方式研究[J].电网技术，2009，33（16）：14-19.
[关键词]特高压电网 直接接入方式 工程实践
中图分类号：TM723 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）10-0012-02
0、引言
随着特高压电网建设的快速推进和特高压技术的进一步发展，电源接入特高压电网的方式除了传统的二次升压方式（接入超高压线路后通过升压站接入特高压电网）以外，还出现了电源通过发电厂主变直接接入特高压电网的新型接入方案。本文将介绍这种新型接入方案的工程实践情况，分析其与传统方式相比较的优缺点，展望其发展前景。
1、特高压输电在我国的快速发展
所谓特高压电网是指交流1000千伏、直流正负800千伏及以上电压等级的输电网络，它的最大特点就是可以长距离、大容量、低损耗输送电力。据测算，1000千伏交流特高压输电线路的输电能力超过500万千瓦，接近500千伏超高压交流输电线路的5倍。±800千伏直流特高压的输电能力达到700万千瓦，是±500千伏超高压直流线路输电能力的2.4倍。
20世纪70年代，发达国家经济高速发展带来了电力需求的快速增长，为提高远距离大容量输电的经济性，人们开始寻求引入新的更高的电压等级，美国、前苏联、日本、意大利都曾建成交流特高压试验线路，进行了大量的交流特高压输电技术研究和试验，最终只有前苏联和日本建设了交流特高压线路[1-2]。其中前苏联是国际上最早开展特高压输电技术研究的国家之一，也是迄今为止世界上唯一有特高压输电工程运行经验的国家。前苏联先后建设了用于1150kV特高压交流试验的别洛亚斯变电站，从伊塔特到新库茨涅克长270公里的1150kV工业性试验线路，以及乌拉尔-哈萨克-西伯利亚长2000余公里的1150kV特高压线路。此外前苏联还进行过±750kV特高压直流输电工程实践，其主要设备已通过出厂试验并已建成1000多公里输电线路。前苏联在积累大量经验基础上，提出了特高压电网的三大功能定位：大电厂远距离送电、加强网架和增加区域电网之间的交换能力，对中国电力工业非常具有借鉴意义。
由于我国能源资源具有总量多、人均量少和区域分布不平衡三大特点，能源资源和生产力发展呈逆向分布，发展特高压电网对于实现更大范围的资源优化配置、推动我国能源的高效开发利用、促进经济社会可持续发展具有重大的意义。二十世纪八十年代以来，国内各相关研究机构和高等院校相继开展了特高压输电技术的基础研究[3-6]。经过三十年的研究我国已在特高压输电领域已取得显著突出成果，确定了我国特高压电网骨干网架采用1000kV级交流输电网和±800kV级直流系统构成。2009年1月6日，晋东南-南阳-荆门1000kV特高压交流试验示范工程通过试运行，线路全长640公里。根据国家电网公司规划，到2020年将投产特高压线路7.8万千米、变电容量3.2亿千伏安、换流容量3.3亿千瓦，全国形成四个同步电网（“三华”电网、东北电网、西北电网和南方电网）。
2、特高压电源直接接入电网的首次工程实践
随着特高压电网建设的大规模开展，与其配套的大型电源建设显得十分迫切，为这些电源选择合适的接入方案对于电网的安全经济稳定运行具有重要意义。电源接入特高压电网的方式有直接接入和二次升压两种[7]。
其中二次升压方式是目前大型电源接入特高压电网实际采用的普遍方式，通常由电源通过升压变压器接入升压变电站母线，然后通过500kV/1100kV（或其它电压等级）升压变压器接入特高压电网，如前苏联别列佐夫第一火电站接入伊塔特l150kV升压变电站就是采用这种方式。
而直接接入方式则是由电源通过发电厂主变直接接入特高压电网，这种新型接入方案首先在中电国际安徽淮南平圩发电有限责任公司（平电公司）平圩三期2×1000MW燃煤机组项目得到应用。
该项目位于安徽省淮南市以西约17km淮河北岸的平圩镇。平电公司一期工程为2×600MW亚临界燃煤发电机组，分别于1989年和1992年建成投产，二期工程2×600MW超临界燃煤发电机组于2007年建成投产。本期拟建设2×1000MW级超超临界燃煤发电机组，并留有进一步扩建的条件，工程拟同步建设烟气脱硫和脱硝装置，两台机组计划于2014年5月、2014年9月建成投产。
本期工程将以1000kV电压接入特高压电网淮南变电站，该站是我国首条同塔双回路特高压交流输电工程——“皖电东送”工程西线起点，经皖南、浙北到达上海，线路全长656公里，共有1421座铁塔，整个工程计划2013年底建成投运。
本期工程电气主接线按照1回1000kV线路接入系统、2台1000MW机组均以发电机—变压器组单元接线接入厂内三角型接线1000kV配电装置。厂用启动/备用电源自本厂二期500kV母线引接。主变压器采用单相变压器组，设备用相。项目所采用的特高压变压器型式为单相强迫油循环导向风冷（ODAF）无载调压低损耗变压器，单相额定电压为高压（1100kV/1.732）-4×1.25%/低压27kV，额定容量410MVA，两机组共配置6台，另有1台备用主变，合计7台。这种作为发电厂主变的大变比特高压变压器还是首次应用于工程实践，目前特变电工、山东电力、西安西变、天威保变均已研发出此类变压器并通过了型式试验，并顺利获得了有关单位的鉴定。
3、特高压电源直接接入电网与传统方式的比较与前景
平圩三期所采用的直接接入方式与传统的二次升压方式相比具有以下五方面优点： （1）可以节省升压站建设费用及用地。可节省500kV级别一次电气设备投资，节约特高压升压站建设土地，可节省社会总投资，并减少用地面积。
（2）可以提高线路满足静态稳定约束限定的最远输电距离。在静态储备稳定系数、机端电压与受端电压确定时，线路最大传输有功功率与线路等值电抗成反比[8]。因此在线路传输容量不变时，直接接入方案可以减少线路中升压段短路阻抗和，在相同的限制条件下，可以放大线路段的阻抗允许值，即延长了最远输电距离。
（3）可以抑制特高压线路上的电压波动。特高压输电线路通常用来实现大容量电力交换，连接大型区域电网，线路两端负荷总量常常较高，因此线路本身的无故障功率波动也常常较大，当线路潮流减小时，受端将出现电压抬升。由于发电机本身可以发出无功，励磁系统也将机端电压恒定作为控制目标之一，因此将发电机直接接入特高压系统，对于抑制特高压线路上的电压波动有很大作用[9]。
（4）可以提高特高压电网运行稳定性。系统的故障几率通常与系统的复杂程度有重要关联。电源直接接入特高压电网方案无需建设特高压升压变电站，从而降低了系统复杂程度，减少了系统故障点，可以降低系统故障几率，有利于电网的安全稳定运行。
（5）可以促进特高压变压器的设计、生产、制造水平。电源直接接入特高压电网方案中电源主变压器低压端电压为发电机机端电压，高压端为特高压，电压变比与变压器容量均很大，这些新型特高压变压器的设计、制造均有较大难度。目前天威保变、特变电工、西安西变、山东电力等厂家均已完成此类特高压变压器的设计，样机均已通过型式试验。在新型特高压变压器的设计、制造和运行中积累的经验将进一步巩固我国在特高压设备制造领域的优势地位。
虽然特高压直接接入方案有以上的优势，但目前仍然存在有待完善之处：
（1）目前发电厂特高压主变压器、特高压GIS的造价仍然较高，限制了电源直接接入特高压电网方案的应用，随着特高压变压器设计、生产和制造技术的进一步成熟和发展，未来直接接入方案具有较大的推广前景。
（2）电源端特高压设备的安装运行经验仍有待积累，建设安装和生产过程中可能遇到一些新的问题，有待发现、研究、分析和解决。
4、结语
与传统的二次升压方式相比，平圩三期项目所采用的电源直接接入特高压电网方案虽然还存在有待成熟完善之处，但是在经济效益、环境效益方面优势明显，同时有利于提高线路输电距离和安全稳定性，可以促进特高压设备研发制造技术的进一步发展，具有很大的推广前景。
参考文献
[1] 刘振亚.特高压电网[M].北京：中国经济出版社.2005：16-22.
[2] 中村秋夫，冈奉浩，曹祥麟.东京电力公司的特高压输电技术应用现状[J].电网技术，2005，29（6）：1-5.
[3] 李光范，王晓宁，李鹏.等.1000kV特高压电力变压器绝缘水平及试验研究[J].电网技术，2008，32（3）：1-6，40.
[4] 舒印彪，刘泽洪，袁骏，等.2005年国家电网公司特高压输电论证工作综述[J].电网技术，2006，30（5）：1-12.
[5] 电力建设文献
[6] 电力建设文献
[7] 朴在林，王立舒.变电站电气部分[M].北京：水利水电出版社.2008：3-29.
[8] 何仰赞，温增银，汪馥瑛，等.电力系统分析[M].武汉：华中理工大学出版社.1999：135-136.
[9] 易俊，孙华东，郭强，等.大型电源基地接入特高压输电系统方式研究[J].电网技术，2009，33（16）：14-19.