特高壓輸變電技術的現狀分析和發展趨勢研究

張廷魁

青海送變電工程有限公司，青海西寧 810001

輸變電技術屬于電力系統中的一項重要環節，具有投資大、技術要求高等特點。在智能電網中，特高壓輸變電技術是主要輸電技術，包含高壓交流輸變電和直流輸變電兩種類型。隨著科技水平的不斷發展，輸變電技術也不斷發生著變革，以此來滿足經濟建設與社會發展中電力使用需求。總的來說，對特高壓輸電技術現狀和發展趨勢進行研究，有利于促進電力系統的穩定發展。

1 特高壓輸變電技術的發展現狀

1.1 特高壓交變輸電技術的國內外發展現狀

1.1.1 系統研究

在特高壓交變電輸電技術系統研究過程中，我國十二五期間成功設計并生產了世界上電壓等級最高的交流輸變電工程。該項工程的出現，突破了電網規劃和運行技術安全穩定的技術難題，并確保特高壓電網的實時穩定。另外，特高壓交流設計工程與互聯電網之間的關系十分緊密，而特高壓交變電輸電技術系統的研究，可為互聯電網的運行提供穩定環境，在優化資源配置的同時，增強了電網事故處理的支援能力。

1.1.2 電壓控制

為了對特高壓交流輸電控制標準進行合理確定，人們對電壓抑制技術以及電壓控制技術等進行了深入研究，并在國際上舉行了首次特高壓系統中的電壓優化控制研究，確保在瞬態控制中將過電壓的數值保持在1.5倍以下，并將穩態電壓也控制在合理范圍之內，避免對整個特高壓輸變電技術產生影響[1]。

1.1.3 外絕緣特性的分析和配置情況

在一些環境十分復雜的條件下，對特高壓系統中的外絕緣非線性放電過程進行研究，可實現對外絕緣特性規律的良好揭示，并研制出絕緣子配置技術以及雷電防護技術等。在上述技術得到創新之后，也可以讓整個世界實現復雜環境下特高壓系統外絕緣配置的合理優化。

1.2 特高壓直流輸變電技術的國內外發展現狀

特高壓直流輸變電技術顯得十分復雜，尤其是在接線形式以及運行方式等上面存在很多差異。在我國研究過程中，首次確定了每極雙12脈動換流器串聯、電壓平均分配的主回路方案。該方案在使用過程中可對設備制造過程、零件運輸過程等因素進行分析，對每極中的換流器選擇進行綜合比對，最終確定利用±800kV特高壓直流輸電系統采用每極2換流器方式來實現電壓的穩定提升。當±800kV直流輸電體系的換電站出現問題時，可根據水平仿真系統進行研究和分析。另外，還可以根據雙12脈動換流器對過電仿真結果進行仔細分析，并以此為基礎，人們提出了避雷器布置、避雷參數優化等一系列措施，將平波電抗器中性母線進行平局分散，并對±800kV直流輸電參數系統進行合理優化[2]。

基于上述理論和研究成果，我國在經過多年的自主研究之后，于2010年成功研制了輸電距離最長、技術最先進的直流特高壓工程——向家壩±800kV特高壓直流輸電示范性工程。在國外相關項目的研究中，主要集中在了試驗研究上。以加拿大水電局±1800kV的直流系統電暈試驗為代表，并對±600～±1200kV的直流輸電線路的電暈、電場等進行了深入研究，以4、6、8導線分裂為基礎，實現了空氣風洞的有效測量。

2 特高壓輸變電技術的發展趨勢

2.1 新型技術的使用

新型技術的使用，可以對走廊對土地的占用問題進行緩解。隨著我國工農業的不斷進步，土地資源顯得十分緊張。為了降低輸電走廊的占地面積，對輸電成本進行合理降低，特高壓輸電可以采用多回輸電方式。另外，緊奏型輸電也是不錯的選擇，該技術可提升對土地資源的利用率，并對走廊線路進行降低，是特高壓輸變電技術發展的主要發展趨勢之一。

2.2 降低特高壓輸電的耗損情況

輸電耗損對我國電力行業的影響十分嚴重，輸電耗損的內容主要包括換流站耗損、輸電線路之間的損耗兩部分。其中，在輸電線路耗損過程中，主要包括電暈和電阻耗損兩方面。我國在已經建成的特高壓交流工程中已經投入了很多先進技術，從基本的建材和運行耗損入手，對特高壓交流系統經濟電流密度進行深入分析，并得到了初步結論。研究表明，特高壓交流工程需要進一步對導線進行擴徑改革，以此來降低人們在建設過程中的投資數額，提高經濟效益[3]。

2.3 直流輸電系統的研究

在原有創新研究的基礎之上，我國在特高壓工程建設上還引入了很多新的技術，并對更高電壓等級上的直流輸電方面進行深入研究，如±1100kV直流輸電等，并對主回路方案、主設備參數等進行專題探討，在確定好最佳參數和范圍之后，對直流輸電系統進行重新設計，最終實現更高電壓等級的直流輸電系統建設，為輸變電技術進一步發展提供基礎。

2.4 在特高壓直流中接入特高壓交流電的方案設計

特高壓直流可輸送較大容量的電流，可對接收端交流電網產生嚴重影響，為了將多余電流進行徹底消納，以及為換流站的換流工作提供數據支撐，需要對交流線路的配套裝置進行合理建立。在實際建設過程中，工作人員可以將1000kV交流電直接接入到特高壓輸變電線路之中，還研究方案主要包括1000kV直接接入方案、組合式變壓器連接以及分層接入。

3 特高壓輸變電技術的發展重點

3.1 特高壓同塔多回輸電技術

同塔多回輸電方式的應用，可有效降低特高壓輸電中輸電走廊的土地占用面積，實現輸電成本的有效降低，提高相關企業的經濟效益。例如，在皖電東送工程項目中，該項技術便得到了很好的應用。在實際研究過程中，研究人員可以建立一個相關的實驗線段，將I型串和V型串間隙中的工頻電壓、沖擊電壓等進行收集，并對其放電特性進行綜合研究，最終實現桿塔間隙中放電特性的有效掌握。另外，研究人員還可以針對回路中導線之間的安全問題，對長波操作進行適當模擬，了解不同間隙之間的不同電極與電壓配比下的相間絕緣規律。根據相關工程實際情況，在平原和丘陵線路設計中，應安裝地線保護角裝置。經過不斷的設計與優化，傘型塔設計效果最為明顯，也會降低企業的投資數量。

3.2 特高壓緊奏型輸電技術

緊湊型輸電線路主要將三相導線放置在同一個塔窗之內，實現線路走廊寬度的有效降低，從而增加整體的走廊電流輸送量。截止到目前，我國在高壓緊奏型線路建設上已經超過了數千公里，電壓范圍主要在220～500kV之間，經過多年的運行之后，呈現出了良好的經濟效益。我國對該方面技術研究十分深入，并在國際上首次開展了特高壓單回緊奏型桿塔空氣間隙與相間空氣間隙的放電特性實驗研究，并對電路中的電磁環境、過電壓等進行了全面研究，確定了電磁運行環境的滿足標準以及導線結構布置方式，同時還制定出了很多帶電作業技術參數。但與常規線路和超高壓緊湊線路的對比下，特高壓緊湊線路存在明顯的電容量增加問題，長此以往，將會引發一系列安全問題，同時也增加了導線的舞動控制難度。因此，在后續研究過程中，需要針對上述問題對特高壓緊湊型線路進行進一步研究。

3.3 特高壓擴徑導線技術

在特高壓交流輸電線路中，電暈損失主要來源于導線表面的場強過大和天氣因素。根據相關絕緣要求，如果可以對其中的相間距離進行明確，則導線表面的場強只能受到分裂數、分裂間距等因素的影響。隨著分裂數的不斷增加，表面場強也會變得越來越小。在擴徑導線制作過程中，可利用支撐鋁蔬繞的方式對導線外徑進行有效擴大，實現導線表面電場強度的有效降低，也可以在一定程度上降低輸變電技術的無線電干擾。在導線得到擴徑之后，與常規導線會呈現出明顯區別，如重量減輕、永久變形能力較小等，在制造成本上也會大大降低。因此，特高壓擴徑導線技術也是特高壓輸變電技術中的一大重點發展內容。

4 結語

綜上所述，隨著科技的不斷發展，人們對特高壓輸變電技術的研究越來越深入，并在原有研究基礎上對該項技術的發展趨勢進行了預測，從而為我國未來電力系統的發展提供方向。在此基礎上，相關研究人員應根據我國經濟的整體發展方向，確定人們在未來對電力系統需求會出現哪些變化，并積極對新技術進行開發和研究，為我國經濟實現可持續發展提供動力保障。

[1] 田昊洋，林敏，黃華，等.特高壓電抗器振動加速度傳感器位置優化研究[J].電力電子技術，2017，51（10）：98-101.

[2] 范建明.輸變電技術在智能電網中的應用[J].山東工業技術，2017（16）：217.

[3] 李清泉，李斯盟，司雯，等.基于局部放電的電力變壓器油紙絕緣狀態評估關鍵問題分析[J].高電壓技術，2017，43（8）：2558-2565.