輸變電工程設計施工與節能環保技術現狀分析及發展趨勢研究

王 星

（國網陜西電力公司，陜西西安 710048）

輸變電工程設計施工與環保技術包括輸變電工程設計基礎理論和方法研究和電磁兼容、節能環保等子領域。隨著科技的進步，特高壓交直流工程在我國得到了快速發展，技術水平處于世界領先的地位。國家電網公司在“十二五”期間對特高壓交/直流輸電的電磁環境與噪聲控制進行了研究，并取得了一定的成果，但仍需對相關理論和方法進一步完善以適應更高電壓等級的要求[1-3]。

近年來，我國受霧霾影響日趨嚴重。東中部地區霧霾問題突出的重要原因之一是當地大規模集中建設煤電。另一方面，在我國，集中分布在西部和北部的清潔能源很難就地消納，若不依托大電網技術，大力開發的結果將導致嚴重的棄水棄風棄光等問題[4-5]。因此有必要對輸變電工程的設計施工以及節能環保技術進行梳理和優化，滿足智能電網清潔高效的發展需求。

1 輸變電工程設計施工與節能環保技術研究現狀分析

1）輸變電工程設計基礎理論和方法研究現狀

在輸變電工程設計基礎理論和方法研究領域，國家電網公司在“十二五”期間實現了特高壓輸變電工程的系統集成。對工程各環節進行優化配置，保障工程安全、可靠、經濟運行，是工程建設的關鍵技術難點。另外，由于特高壓工程具有導線分裂數多、鐵塔高、相關設備尺寸較大等特點，安裝和調試具有較大的難度。為此，國家電網公司提出了特高壓輸變電工程在設計、施工、運行、調試等方面的全套設計和施工方法并形成技術規范，在此基礎上建成了示范工程[6-8]。

基于以上輸變電工程設計基礎理論和方法研究，我國目前已建和在建的特高壓交直流輸電示范工程如表1所示。

表1 我國特高壓交直流輸電工程Tab.1 China’s ultra-high voltage ac and dc transmission projects

2）電磁兼容研究現狀

在電磁兼容領域，通過對特高壓交流輸電的電磁環境研究，在解析電場分布規律的基礎上提出了特高壓系統電磁環境控制技術，從而特高壓工程滿足環保要求，達到環境友好型的目標。目前國家電網公司在±800 kV直流輸電系統電磁環境與噪聲控制方面，開展了全電壓真型試驗，結合理論研究，確定了中國±800 kV直流線路導線型式、導線最小高度和最小走廊寬度，并得到了不同季節、氣候環境、和極間距下，各電磁環境因子的橫向分布及變化規律，與樹木之間的最小距離，確保工程對林業生態的環境友好。基于特高壓直流電暈籠試驗，首次獲得中國自主知識產權的特高壓直流線路可聽噪聲預測公式，比國際上其他公式的適用范圍更廣，提出了±800 kV換流站采用面對面布置的優化方案。

3）節能環保技術研究現狀

在節能環保技術方面，電網是電能輸送消費的物理渠道，大力發展能夠實現遠距離傳輸的特高壓電網，改變污染物的排放地點，選擇資源豐富、環境承載能力和消納能力強的地區建議電廠，以輸電替代輸煤，提高外受電比例，讓“電從遠方來”，從而極大改善中東部地區的霧霾困擾[9-11]。圖1表示以輸電代替輸煤示意圖。

2 輸變電工程設計施工與節能環保技術發展趨勢研究

輸變電工程設計施工與環保技術的發展是與輸變電理論技術相輔相成的，隨著特高壓交直流輸電和新型輸電技術的突破與創新，特高壓及新型輸電技術在示范工程中的應用與實踐并探索輸變電工程設計施工與環保技術的豐富和拓展，是輸變電工程設計施工與環保技術的發展方向。

圖1 輸電代替輸煤示意圖Fig.1 Schematic diagram of transmission of electricity to replace coal

2.1 更高電壓等級的輸變電工程設計施工方法研究

隨著我國±1 100 kV特高壓直流的理論研究逐步深入，在輸變電工程設計基礎理論和方法研究領域，國家電網公司要在“十二五”期間取得成果的基礎上，進一步探索±1 100 kV特高壓直流輸電工程的工程設計施工方法。要確保工程各單元和設備的配置方案，綜合考慮安全性、可靠性、先進性和經濟性。因此要提出±1 100 kV輸變電工程整套設計和施工方法、設備現場試驗方案，進而形成±1 100 kV特高壓輸變電工程設計、施工、調試、運行的全套技術規范，指導更高電壓等級特高壓直流示范工程的建立。

2.2 特高壓輸電的電磁兼容和節能環保技術的深入研究

在電磁兼容領域，要結合我國特高壓發展方向，考慮更高電壓等級輸電線路的電磁兼容情況，確定更高電壓等級輸電線路的導線型式、導線最小高度和最小走廊寬度，并對噪聲影響進行分析。

基于特高壓輸電在轉變能源結構，治理大氣污染等方面所取得的成果，結合我國環境保護的迫切需要，深入評估特高壓輸電對節能減排和環境保護，特別是霧霾天氣治理等方面的積極作用。

3 輸變電工程設計施工與節能環保技術重點研究方向

±1 100 kV特高壓直流輸電示范工程的建設、±1 100 kV直流輸電系統電磁環境與噪聲控制研究、繼續大力發展特高壓輸電推動節能減排和環境保護這三個方向將是本領域發展的重點。

1）±1 100 kV特高壓直流輸電示范工程的建設

特高壓直流輸電工程在長距離、大功率輸電方面具有不可替代的優勢，我國已建成投運多條±800 kV特高壓直流輸電工程。世界上電壓等級最高、輸送距離最遠的直流輸電工程，準東～華東±1 100 kV特高壓直流輸電工程預計將于2018年建成。需進一步積極推進±1 100 kV特高壓直流輸電示范工程的建設，從電磁環境參數計算、導線及分裂型式選擇、對地及交叉跨越距離、絕緣配合、桿塔型式、防雷、投資估算與分析等方面對±1 100 kV直流輸電線路的難點及關鍵技術進行深入研究與探討，進而促進國內外電力行業設計水平的提高，為建設“資源節約型，環境友好型”堅強電網提供技術支撐。

2）±1 100 kV直流輸電系統電磁環境與噪聲控制研究

開展±1 100 kV直流輸電線路全電壓真型試驗，結合理論研究，確定中國±1 100 kV直流線路導線型式、導線最小高度和最小走廊寬度，對不同季節、氣候環境、和極間距下，各電磁環境因子的橫向分布及變化規律進行分析。進行直流輸電線路對臨近樹木影響的全尺寸全電壓試驗，得出±1 100 kV直流輸電線路與樹木之間的最小距離，確保工程對林業生態的環境友好。通過試驗給出±1 100 kV直流線路鄰近民房時，民房對地面合成電場、可聽噪音和無線電干擾的屏蔽效果及直流線路對無線電和電視接收影響的分析結果，提出±1 100 kV直流輸電工程電磁環境限值標準。進行單回垂直排列±1 100 kV直流線路的電磁環境真型試驗，推薦電磁環境最優的極導線布置方式。基于特高壓直流電暈籠試驗，得到±1 100 kV特高壓直流線路可聽噪聲預測公式。提出±1 100 kV換流站采用面對面布置的優化方案。采取措施有效降低換流站對周圍環境的影響，確保±1 100 kV噪聲滿足環保標準。另外，對于交直流同走廊的區域，建立平行交直流線路電磁耦合系統模型，提出±1 100 kV直流線路與1 000 kV交流線路同走廊架設時的導線最小高度和最小走廊寬度。

3）繼續大力發展特高壓輸電推動節能減排和環境保護

預計2017年我國將建成“三縱三橫”特高壓同步電網，到2020年將建成“五縱五橫”特高壓網架。大力發展特高壓電網建設，不僅可以對中東部地區嚴重的霧霾問題有所緩解，進一步推進區域經濟的高速發展，優化能源轉換方式，調整能源結構，為節能減排和環境保護做出巨大貢獻。

4 結論

本文在對輸變電工程設計施工與節能環保技術國內外研究現狀進行分析的基礎上，對該技術的發展趨勢進行預測和展望，進而確定了未來該技術領域在±1 100 kV特高壓直流輸電示范工程的建設、±1 100 kV直流輸電系統電磁環境與噪聲控制研究、繼續大力發展特高壓輸電推動節能減排和環境保護這3個方面的發展重點，對于提升電網的安全穩定水平以及促進我國電力系統的綠色可持續發展具有重要的指導作用。

[1] 朱法華，劉大鈞，王圣.我國輸變電系統發展過程中的主要問題及環境管理建議[J].中國電力，2009，42（3）：63-66.ZHU Fahua，LIU Dajun，WANG Sheng.Main problems in the development of power transmission and distribution system and suggestionsfor environmentmanagement[J].Electric Power，2009，42（3）：63-66.

[2] 劉貞，劉寧，鮮康，等.電網建設外部環境中的沖突趨勢及原因分析[J].電網與清潔能源，2009，25（10）:10-16.LIU Zhen，LIU Ning，XIAN Kang，et al.Analysis on trends and reasons of the conflictions in the externalenvironment for power grid construction[J].Power System and Clean Energy，2009，25（10）:10-16.

[3] 龐浩.特高壓直流輸電線路工程施工組織設計方案優化研究[D].北京：華北電力大學，2013.

[4] 魏書洲，劉喆，邵建林，等.燃煤電站中加裝低溫省煤器的節能環保分析[J].節能技術，2015，33（9）：432-435.WEI Shuzhou，LIU Zhe，SHAO Jianlin，et al.Analysis of Energy Saving and Environmental Protection with Low Temperature Economizer in Coal Power Station[J].Energy Conservation Technology，2015，33（9）：432-435.

[5] 王瑞，張杰，杜峰，等.建設節能設計[M].武漢:華中科技大學出版社，2010.

[6] 王遠，齊興斌，劉漢生.河網泥沼地區輸電線路全過程機械化設計和施工研究[J].湖北電力，2016，10（8）：21-26.WANG Yuan.QI Xingbin，LIU Hansheng.Design and construction research of the whole process mechanization in transmission line in rivernetwork and quagmire area[J].Hubei Electric Power，2016，10（8）：21-26.

[7] 馬朋波，張釗，劉福生，等.火電機組節能減排在線監測系統的研究與應用[J].節能技術，2017，35（4）:374-379.MA Pengbo，ZHANG Zhao，LIU Fusheng，et al.Thermal Power Energy Conservation and Emission Reduction Re?search and Application of Online Monitoring System[J].En?ergy Conservation Technology，2017，35（4）:374-379.

[8] 邵冬亮，王龍.電網工程全過程機械化施工技術應用[J].國網技術學院學報，2016，19（3）:36-38.SHAO Dongliang，WANG Long.Application of whole process mechanized construction technology ofpower grid project[J].Journal of State Grid Technology College，2016，19（3）:36-38.

[[9] 楊春，王靈梅，劉麗娟.電力工業節能減排政策及現狀分析[J].節能技術，2010，28（5）：232-235.YANG Chun，WANG Lingmei，LIU Lijuan.Current Status of Energy-saving and Emission-reduction in Electric Power Industry[J].Energy Conservation Technology，2010，28（5）：232-235.

[10]董泰青.基于差異化分析的配電網節能規劃及輔助分析系統研究[D].長沙：湖南大學，2015.

[11]曹杰.節能抗寒技術在高壓輸變電工程規劃設計中的應用研究[D].北京：華北電力大學，2014.