國內外高電壓技術現狀及發展趨勢

引言：從全面說來，高電壓技術可分為兩個方面，一個是輸變電中的高電壓技術，另一個是電場物理裝置中的高電壓技術。本文對國內外高電壓技術現狀及發展趨勢進行了分析。

在高電壓的研究中，最主要的高電壓研究工作還是對電力系統中高電壓設備的研究，包括絕緣子表面放電的規律；在很高電壓的輸電線附近的電場很強，人在下面走有什么感受，電場強度怎么控制，電線的高度都和這個有關系的。

一、國外高電壓技術的發展狀況

當前在100萬伏以上最高輸電電壓（特高壓）方面，蘇聯、美國以及意大利都有試驗線路，日本已經向特高壓發展。原蘇聯在1985年就已經試運行了1150kv輸電，并實現了真正意義上的生產運行。美國的實驗線路共有兩條，1500kv和1100kv，意大利試驗線路的電壓為1050kv，這兩個國家的特高壓線路都只是實驗線路，尚未真正實現生產運行。日本雖然國土面積小，但是用電量很大，因此，這就促使日本成為了世界上第一個生產運行100萬伏輸電線路的國家。研究特高壓送電就要解決輸電線間的距離問題，因此，強電體放電就成了研究中的重點。在這方面，日本又一次首當其中，研制了世界最大的沖擊電壓發生器，其電壓為1萬KV，而我國最大的僅為6千KV。

研究特高壓送電關鍵的一個間題就是輸電線間距離，輸電線間距離該怎么考慮，因為它要放電。搞高壓的人一個重要研究項目就是強電體放電，為了搞這個強電體放電，日本就搞世界上最大的模仿雷電壓的沖擊電壓發生器，是1萬kv的電壓（我們中國最大的是電科院和武漢高壓所的是6千kv），沖擊電壓發生器我們大部分是建在露天臺子上，它的是用鐵架子、繩子吊起來的，裝置很新穎，工頻試驗設備也很先進，它用這些設備進行試驗，來研究考慮放電的距離。在長距離放電試驗，提出一個考試的題目——假設在地上放一個很尖的金屬棒，上方是一個金屬球，組成一個放電間隙，正好在間隙中點有個高壓電極，距尖棒和圓球距離都是3米多，當電極放電時電弧是打向尖棒還是打向圓球？很多人認為答案是往尖的上打。對答案進行驗證，如果沖擊電壓是6千kv就會向尖的打。再提出一個題目——假如放電電極離開這兩個金屬物，相隔10幾米遠情況又怎樣呢？很多人認為答案相同，但是在實驗的過程中卻得到了相反的結果，當放電距離為12米的時候，放電100次的雷都打到球上了。對這個問題現在還有不同的看法，有的專家認為它這個10多米的放電距離和真正的自然雷作用是不完全一樣的。所以說放電距離是個很復雜的間題，還需要深人研究。

二、對現有高壓輸電系統的改善

現有高壓輸電系統指的是22萬伏、33萬伏以下的電網，其需改善的方面包括設備大小和質量。設備需要小型化是為了適應大城市的供電需要，比如日本的東京屬于高密度人口城市，為了提高城市土地資源的利用率，便將一些變電站建在了地下，而在地下建變電站要主要考慮到防火的問題，避免發生爆炸事故，因此，地下變壓器就不能使用油浸。在這一問題的解決上，我國多數情況下采用的是干式變壓器，日本開始采用的是SF6的變壓器，但是由于其散熱性能差，日本就在此基礎上研發了一種新的變壓器—復合絕緣變壓器。復合絕緣變壓器不僅解決了散熱的問題，同時其體積也變小了很多。在此基礎上，為了進一步縮小變壓器的體積，并提升變壓器的質量，還對其絕緣質量和噪音方面進行了處理，使絕緣減弱、鐵損減少，從而降低了噪音。

日本搞的100萬伏室內變電站Dsl，由日立、東芝、三菱各搞一相，原來是各管各的，現在是把三相放在一個筒子里，占的面積就縮小了，分相式的是100%的話，三相一體的就可以縮小到62%的占地面積。日本已經搞出了成套的30萬伏的Dsl，50萬伏的完全三相一體的現在還沒有成為商品，目前它還是母線的部分ABC三線出去的，還是分相的。原來如果放在室內每相管每相的話，設備占的建筑物較多，三相變成一個整體以后，就可以少一層。

避雷器不僅是用在變電站，在線路上也裝設避雷器不，一定在每個桿塔上都裝避雷器，可以是每基桿塔都裝，也可以只在絕緣弱的地方裝避雷器，裝了后的效果怎樣呢，根據統計，線路上安裝避霄器以前，每年每百公里事故率大約是402次，安裝后從1989年到l991年事故率就變成9點多每年每百公里了.Dsl變成三相一體以后，避雷器也要放在一個筒子里，這樣ABc三相互相影響，影響了電壓分布，所以不能簡單的把三相放在一起，必須采取相應的防止措施。

三、輸變電運行設備的監測

（一）在對現有運行的變電所站和輸電線路的在線監測方面

日本對輸電線路進行在線監測所采取的方式有：紅外線照相機、激光檢測儀以及電磁波檢測儀等。如果線路有放電，放電就有電磁波，通過天線接收到，這樣就進行檢查。如果接頭處發熱了，通過紅外線照相機可以檢查出來。如果絕緣子快打穿了，它里面可能有間隙了，有間隙就會放電就有無線電干擾的電磁波通過天線接收可以檢查出來，用照相機，也可以看到表面脹緊的情況以及與其他物體之間的距離。變電所里面的監測設備情況不太清楚，有一個機器人下面安著輪子，變電所周圍有一條軌道，沿著這條軌道，每隔一段時間就走一圈，機器人上面裝了多種監測儀器，有光學照相機、遠紅外照相機、超聲波的傳感器等等，不斷地檢測記錄，連續把數據采集上來，并進行分析。另外，它沿著輸電線都帶著光電纖維的傳感器，假如是接地了故障桿塔和別的桿塔接地電流不一樣，通過光纖傳感器把它變成電信號，傳到變電所里去。

（二）電纜的監測

在電纜檢測方面，日本的原理如下：在電纜的內部有一根光纖，如果當入射光打進來而不產生反射波，那就說明電纜沒有問題；如果電纜出現損壞的情況，就會在損壞處產生強電流，這就會致使導體發熱產生光的反射。在通過波長的對比的基礎上，進行光電轉化，然后根據博得傳播速度，找出發生故障的地方。

（三）DIS的監測

DIS監測器外殼上的接收板，能夠接收到感應范圍內的信號強度，如果當其接收到一個較為微弱的畫面，就會將其進行放大并作出處理，如果其所接收到的信號的頻率很低，就表示故障是外在的，如果所接受的信號強度超出頻率規定的范圍，就說明故障是內部的。Dsl變電站主要設備的在線監測，包括開關、變壓器、避雷器，平時是Dsl變壓器接收到它的信號，然后再傳到信號處理的地方，監視設備運行的情況，即進行狀態監視。運行的設備通常每隔一段時間就要檢修，如果這個狀態是好的，就不用檢修，根據它的狀態是良好狀態就不一定要檢修，這樣做是很有好處的。

參考文獻

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（作者單位：國網廬江縣供電公司）