關于輸配電技術發展趨勢分析及應用探討

劉文杰

摘 要：在全球資源能源逐漸匱乏的前提下，如何利用清潔、方便、高效的電力資源，已成為現代輸配電技術的發展新方向。文章主要針對輸配電技術的發展趨勢和應用做簡要的分析闡述。

關鍵詞：輸配電技術；多端輸電；高效；可靠性

1 現代社會對輸配電系統的要求

在現代城市快速發展中，對輸配電系統具有以下幾點要求：第一，經濟性，在滿足用戶需要和輸送、分配電力的基礎上，盡可能的降低工程成本；第二，可靠性，隨著用戶對電量的需求量增大，以及電力系統規模的擴大，負荷密度等增大，需要提高輸配電系統的可靠性；第三，環保性，目前市場對輸配電工程的環保要求越來越高，通過降低輸配電線路、變壓系統的電磁波干擾、噪聲污染、靜電感應、電磁場生態效應等將輸配電的環保影響降低到規定水平以下。第四，質量性，目前電用戶對電能質量要求越來越高，隨著輸配電技術與計算機系統、微電子設備、可編程控制的應用，輸配電諧波、瞬間壓變的發生概率大大降低，對于用戶的信息保密、系統完整性有著改革性的重要意義。

2 輸電技術的發展前景

2.1 三相高壓交流輸電仍是主流

在常規的三相高壓交流輸電方式主要應用在遠距離輸電工程中，其并將長時間內應用于輸電和聯網工藝中。在商業化的交流輸電工程中，一般最高電壓為765kV。在前蘇聯曾經投資建設了距離為90km，電壓為1150kV的特高壓輸電線路，并通過了測試，但是由于一定的因素，使得電壓降至500kV運行。在20世紀末期日本建立了50km、109km、138km三段1000kV高壓輸電線路，但是現在處于50kV狀態下運行。此外，在美國、瑞典、意大利等國家曾試圖去建立特高壓輸電計劃，但是綜合考慮運行成本、運營效率、環保問題以及用戶需求等多方面因素，隨后該特高壓輸電計劃被中止。因此，隨著輸電高壓的快速發展，目前已處于飽和狀態。在未來交流輸電發展的主要方向是朝著新技術發展。

2.2 高壓直流輸電日顯重要

高壓直流輸電是遠距離輸電的主要方式之一。從上世紀中期到上世紀末，已有多個直流輸電工程，且有一些正處于建設過程中。世界上最大的直流輸電工程是巴西伊泰普直流輸電工程，電壓為±60kV。在遠距離輸電、跨海送電、電網互聯等方面高壓直流輸電工程發揮了很重要的意義。中國建成了±500kV天-廣直流輸電工程、葛洲壩-上海輸電工程。為未來端對端直流輸電工程仍然是長距離輸電和聯網的主要方式。

在輸電工程發展過程中，為了克服直流輸電多落點受電、多電源供電的問題，研究出多端直流輸電工程。在全球已有多個國家已采用多端直流輸電工程，例如，加拿大五端直流輸電工程、意大利沙丁島工程。但是由于一些控制協調問題，多端未全部應用，如加拿大五端只用了其中的三端。

在今后的直流輸電技術中，主要朝著可關斷器件的換流器提高輸電的效率，并可以大幅度簡化輸電站設備、減少輸電站的占地面積、大幅度降低工程成本，從而在經濟上、技術上更具有使用價值。在直流輸電技術中，輕型直流輸電是新一代的直流輸電技術，它具有可關斷的器件組成換流器，并且輸電站換流不受端系統短路容量的限制，同時還可以有效的避免換相失敗的問題和避免多條直流輸電線路落點在同一負荷區出現互相影響。

2.3 輸電線路發展趨勢

（1）緊湊型線路。發展緊湊型線路的主要目的有兩方面，第一，提高電路的電能輸送能力；第二，節省輸配電線路走長。緊湊型電路對于增大電路的輸送能力有著明顯作用，簡單來說緊湊型線路是通過改變的線路的空間布局來實現線路阻抗自然補償。具體方式有增加分裂導線數、合理排布各相導線、縮短相間距離等方法降低線路的阻抗，降低電輸送能耗。此外，通過優化輸送電系統導線結構減少受電磁場影響的線路，對城市景觀改善的作用十分明顯。

（2）氣體絕緣線路。氣體絕緣輸電線路，是以帶有與導線同軸的接地金屬外殼和六氟化硫氣體絕緣的輸電線路，它與常規的電纜相比，具有如下優點：承載電流大、絕緣擊穿后可恢復等。它的敷設方式可以在地下，也可以在地面。目前，在水力發電廠的出線等場合已應用氣體絕緣的輸電線。在國外氣體絕緣線路也到了應用，在沙特阿拉伯建設了一條總長17km的420kV氣體絕緣線路，在日本建設了距離為3.3公里、電壓為275kV的氣體絕緣輸電線路。在未來輸電線的發展趨勢中，因架空輸電線路的工程成本較高，輸電線路走廊的獲得越來越困難，氣體絕緣的輸電線的研究和開發受到重視。

（3）超導輸電線路。超導輸電是另一常見的低損耗輸電方式。其特點是輸電磁場影響小，輸電電壓低，輸電電場影響小，上述特點對于環境協調要求高的輸配電工程意義非常大。通過安裝超導輸電線路能夠很大程度上滿足城市供電需求，對于日益增大的市政供電有著支持改善作用。超導輸電線路可利用原有電纜管道，施工便利，但是超導輸電線路本身造價較高，且抗冷熱可靠性有待研究，目前并未大范圍應用，尤其對于長距離輸電線路工程的應用價值有待商榷。

2.4 變電站發展趨勢

（1）集成化電力設備。在輸電站快速發展中，電氣設備朝著的模塊化、緊湊化、智能化等發展趨勢努力，近幾年出現了不同電氣設備的集成化電力設備。例如，智能化開關設備，其集接地開關、隔離月-關、斷路器、傳感器、電流互感器于一體。且集成化電力設備占地面積小、降低電力站投資成本、縮短電站安裝試件。

（2）環保變電站。在變電站運行過程中，電氣設備會產生較大的機械振動，產生較大的噪聲。同時，在變電站運行過程中，若變電站出現泄漏或者出現廢棄物等，不僅影響變電站的正常運行，且還會對周圍的環境產生嚴重的影響，因此，近幾年出現了環保變電站，其運行聲音小，廢棄物少，符合國家的可持續發展狀況。

3 配電技術展望

3.1 可靠的網絡結構

網絡結構是供電系統的控制結構，為保證可靠供電必需建立可靠的網絡結構。目前市場常用的網絡結構為放射式配電網、環式配電網和網絡式配電網。放射式配電網基礎設施結構簡單、操作性強、投資成本低，但是供電可靠性相對低；多回線平行配電網的可靠性有提高，但基礎配置復雜，建設施工較困難；環式配電網較多回線平行配電網的可靠性有進一步提高，但是相應的配電設施復雜、保護設施多，短路電流水平高，因此造價也高，需根據具體需求確認選擇。

3.2 電能質量控制技術

傳統電能質量主要包括對電流電壓、頻率及諧波的質量要求。隨著電用戶對電能質量的要求越來越高，輸配電系統的電流瞬間波動干擾、電壓閃邊、震蕩等參數有了新要求，需要不斷的發展改善電能質量控制技術。

4 結束語

綜上所述，在現代輸電技術發展中，多端直流輸電技術、絕緣氣體輸電線路、變電站等輸配電技術具有傳輸距離遠、輸電效率高、工程造價低，在一定程度上促進了輸配電技術的快速發展。

參考文獻

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