淺析特高壓輸電技術研究和應用

王明淵，黃珣，李冰

（國網冀北電力有限公司經濟技術研究院，北京100038）

淺析特高壓輸電技術研究和應用

王明淵，黃珣，李冰

（國網冀北電力有限公司經濟技術研究院，北京100038）

隨著經濟的快速發展，人們的各項生活、生產活動對電能的需求不斷增加，電網的建設規模不斷擴大，對電網的供電可靠性提出了更高的要求。從當前我國的基本國情分析，電網輸送距離不斷擴大、對于容量的需求也不斷增加，因此加強建設特高壓輸電網絡，并加快研究和推廣特高壓輸電技術，成為我國電力行業的重要發展任務。論文分析了特高壓輸電技術的研究現狀，并對其研究成果進行了探討，最后針對特高壓輸電技術的應用提出了幾點建議。

電網；特高壓；輸電技術；研究；應用

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.037

1 引言

電力行業是我國國民經濟的重要支柱產業，為各行各業的發展提供必需的電力能源保障。隨著城市化和工業化進程的不斷加快，特高壓輸電需求不斷提高，為滿足現代化建設的需要，需要采取高效、先進的輸電技術，為大規模、大容量的電力輸送提供可靠保障。目前，國內外對于特高壓輸電技術的研究日漸成熟，我國的電力行業需要針對國家電網建設和發展的規劃，提高對特高壓骨干網架建設的重視程度，對特高壓輸電技術進行深入研究和切實應用，例如外絕緣配合、無功平衡、潛供電流等方面的研究，從而實現對電能資源的優化配置及管理，為建設國家堅強電網奠定良好的基礎，推動電力行業的快速發展。

2 特高壓輸電技術研究現狀分析

2.1 特高壓輸電技術簡析

特高壓電網指的是交流達到1000kV電壓等級和直流達到±800kV電壓等級的輸電網絡，其中特高壓交流電網是國家電網的骨干電網，承擔著跨區域輸電、水火電互濟調節和優化全國能源配置的重要任務[2]。特高壓輸電技術的基本含義是能夠承載1000kV交流和±800kV電壓電網的輸送電力能力，主要包括交流特高壓輸電技術和直流特高壓輸電技術。由于特高壓輸電本身的特殊性質，電壓安全隱患很多，例如無線電干擾、電磁場影響、噪音危害等，對此，國內外專家對特高壓輸電技術進行了深入的研究，并取得了一定成效[3]。

2.2 國內外研究現狀分析

2.2.1 國外研究和發展概況

國外對于特高壓輸電技術的研究早在20世紀50年代就開始了，美國、前蘇聯、日本、意大利等國家在該研究領域處于領先地位。20世紀60年代，美國、前蘇聯、日本對1000kV-1200kV長達1000m的特高壓交流輸電線路進行了試驗，并取得了一定的技術成果。之后，美國對特高壓輸電技術方面的研究進步十分迅速，在雷電沖擊絕緣、無線電噪聲干擾、變壓器線路、斷路器設計等方面的研究日漸成熟；俄國建設了長達2364km的1150kV電壓等級的特高壓輸電線路；日本通過建設600km的輸電線路，實現了1座火電站和3座核電站對東京地區的電力輸送[1]。同時，一些國家通過先進的檢測技術，研究了特高壓電場對生態環境、自然植物、動物等的影響，并明確了對特高壓輸電技術的控制方案，以減少對環境的影響。

2.2.2 國內研究和應用概況

相對于國外，我國的特高壓輸電技術的研究起步較晚，在2004年國家電網公司將國家“堅強電網”的核心戰略目標定為1800kV直流和100kV交流的特高壓輸電網絡建設。在之后的發展過程中，國家電網公司發揮模范、帶頭作用，與其他電力通力合作、共同研究，借鑒國外先進的技術和經驗，以“晉東南一南陽一荊門”和“四川向家壩一上海奉賢”的交直流輸電線路為基礎，進行了近200多項全面綜合的特高壓輸電技術研究，并取得了很多突破性成果，其中“晉東南一南陽一荊門”經過運行考核，申報了240項專利研發成就，7項成為世界級成就。此外，我國還形成了一套完善的特高壓輸電線路項目設計施工和維護運行的相關技術規范和標準，建立了具有較強實驗能力和較高技術水平的特高壓實驗研究體系，并在世界范圍處于領先地位。

2.3 特高壓輸電技術研究的重要意義

2.3.1 提高電網的安全性、可靠性

將1000kV特高壓輸電網用于遠距離輸電工程，可以有效減小電網的短路電流。以1000萬kW的電能輸送為例，經過1000kV特高壓線路進行遠距離傳輸之后，節省的電量通過計算分析，相當于本地17臺60萬kW的機組所產生的短路電流。因此，采用特高壓輸電技術，對電網進行分層、分區的布局管理，可以對電網結構實現優化，從而徹底解決短路電流超標問題，有效提高整個電網運行的安全性和可靠性。

2.3.2 降低電網運行成本

特高壓輸電技術的應用，在實現大容量、遠距離送電的基礎上，能夠有效降低電網的運行成本。相關的研究發現，1條1000kV特高壓輸電線路的輸電能力與5條500kV線路的輸電能力相當，降低了10%～15%的電網建設成本，實現了電網運行的經濟性。由于華北和西南地區煤礦資源、水資源豐富，是電力生產的主要區域，而華東和華中地區則需要大量的電能供應，這就需要進行西電東送的工程，特高壓輸電技術具有重要的應用價值。

3 特高壓輸電技術研究成果

3.1 特高壓電壓標準的確定

從我國的實際國情出發，綜合分析百萬伏級特高壓電網的輸送容量和距離需求，考慮到標稱電壓不同時輸變電設備的投資波動、網絡布置的海拔高度、氣候條件的影響、電磁干擾等各方面的因素，并參考國際上的特高壓輸電技術研究成果，將1000kV定為我國的特高壓標稱電壓。1000kV特高壓電壓標準的確定，為我國特高壓輸電技術的進一步研究奠定了良好的基礎。

3.2 絕緣子串放電研究

在特高壓輸電線路受到雷擊等電壓沖擊時，如果氣候干燥，絕緣子串的空氣間隙長度對其放電特性起到決定作用；如果處于陰雨等濕潤條件下，放電現象不會出現在絕緣子表面，只會存在于其空氣間隙中。通過對絕緣子串的操作沖擊試驗研究發現，絕緣子串的長度如果達到7m，在雨、雪等惡劣條件下，其放電電壓和干閃電壓無明顯變化。由于分裂導線的位置高度的不同，在V型塔中的V型絕緣子串的操作沖擊閃絡電壓要明顯低于I型絕緣子串，因此在特高壓輸電線路中絕緣子串的操作沖擊絕緣水平十分重要。

3.3 串聯電容補償研究

在特高壓輸電線路中，串聯補償技術具有十分重要的應用價值。在輸電線路中串聯裝置主要涉及電容設備，對線路起到控制、保護等作用，串聯電容的補償作用可以改變線路感抗，從而實現對潮流的分布控制，優化電壓質量；能夠減小阻尼偏小引起的低頻功率震蕩，從而改善電力系統的運行電壓；在電力系統受到沖擊情況時，串聯電容可以改變晶閘管的觸發角，對電容的補償度進行調整，從而提高電力系統的平穩性。

3.4 無功平衡研究

特高壓輸電線路輸電距離較長，所產生的潮流變化也很大，因此面臨很多無功平衡問題。這就需要針對特高壓輸電線路，科學、合理地選擇高、低壓電容器和電抗器，此外還可以配置可控電抗器等設備，對電力系統進行無功平衡。特高壓輸電線路的電抗器補償度一般低于90%，防止工頻諧振的問題發生，從而實現大潮流電能的輸送。在線路輕載情況下，線路的無功功率由線路的長度決定，線路越長無功功率越高，這種情況往往需要變壓器第三繞組的低壓并聯電抗器進行補償；在線路負荷較大時，線路的潮流超過自然功率，就要裝設低壓并聯電容器來吸收無功功率。

4 特高壓輸電技術的應用建議

4.1 提前規劃，精心部署

特高壓輸電技術的應用基礎就是良好的規劃與部署，相關電力部門需要結合電網的區域性建設情況，認真、負責地做好電網建設的前期規劃工作，并且保障各個地區的電網規劃與國家特高壓電網規劃之間的一致性。電力部門要加強對于特高壓電力技術的推廣和應用，合理利用國家的相關建設資金，精心部署建設項目的相關技術設備、技術人員、施工人員、管理人員等，做好電網的建設與維護。

4.2 科學管理，提高效率

特高壓輸電網絡的建設、管理與維護是電力系統安全、穩定運行的重要工作內容，尤其是管理方面涉及眾多的因素，如果管理不當，很可能引發各種安全事故，對電網以及社會造成嚴重的經濟損失，因此，相關部門必須加強科學化管理，建立和完善相關的管理體系，加強員工的責任意識和安全意識，對電網的建設和維護中的各項工作進行嚴格的規范化管理[4]。

4.3 以人為本，提高素質

特高壓輸電技術需要隨著科技的不斷進步進行調整和規范，這就需要電力方面的工作人員不斷學習和完善自身的知識，因此，電力部門需要結合各個崗位的實際工作需求，進行人才的儲備和培養。首先，嚴格把關上崗考核環節，聘請具有專業技術和能力的人，從而為建設高素質人才隊伍奠定基礎；其次，通過定期的技術培訓和專業知識講座活動，提高電力人員的專業素質和綜合技能；最后，電力部門之間要加強合作交流，委派一些技術人員，參加一些外國的電力交流會議，從而吸收和借鑒先進的特高壓輸電技術的研究成果和應用經驗。

5 結語

總而言之，隨著社會的不斷進步，各行各業的發展需要強大的電力能源做保障，這就要加快建設國家電網特高壓骨干電網，將特高壓輸電技術推廣到電力系統中，實現大容量、長距離的輸電需求。在科技的推動下，相關電力部門要加強對特高壓輸電技術的研究與應用，充分借鑒國外先進的技術經驗，推動電力行業的可持續發展，為我國國民經濟的發展奠定良好的基礎。

【1】孫秋芹.特高壓輸電線路潛供電弧的動態物理特性與抑制技術研究[D].濟南：山東大學，2012.

【2】楊冬.特高壓輸電網架結構優化與未來電網結構形態研究[D].濟南：山東大學，2013.

【3】卞玉萍,康宇斌.紅外、紫外檢測技術在特高壓輸電線路中的應用[J].華北電力技術，2012（2）:23-26.

【4】鄧輝.特高壓直流輸電換流變壓器保護及充電試驗研究[D].長沙：湖南大學，2012.

Analysis on the Research and Application of UHV Transm ission Technology

WANG M ing-yuan,HUANG Xun,LI Bing
(EconomicandTechnicalResearch Instituteof StateGrid JibeiElectricPowerCo.Ltd.,Beijing100038,China)

With the rapid development of economy,the demand for electricity and productive activities of people increases constantly and the construction scale of state grid expands continuously,which puts forward higher requirements to the reliability of the power grid.From the analysis of the current basicnational condition of our country,the power transm ission distance has expanded as well as the demand for capacity has increased.So it is an important task to strengthen the construction of UHV power transmission network,and accelerate researching and promoting the UHV transmission technology.This paper analyzes the current research situation of UHV power transmission technology,discusses the research results,and finally puts forward some suggestions for the application of UHV transmission technology.

power grid;UHV;transmission technology;research;application

TM 714.3

A

1007-9467（2016）08-0072-02

2016-07-24

王明淵（1989～），男，山西太谷人，工程師，從事變電工程項目建設管理研究。