特高壓輸電技術發展研究

宋宏源　李蓉

【摘? 要】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。

【關鍵詞】電網;特高壓;輸電技術;研究;應用

1 引言

隨著國民經濟的持續快速發展，我國電力工業呈現加速發展態勢，近幾年發展更加迅猛。按照在建規模和合理開工計劃，全國裝機容量 2010 年達到 9.5 億千瓦，2020 年達到 14.7 億千瓦;用電量 2010 年達到 4.5 萬億千瓦時，2020 年達到 7.4 萬億千瓦時。電力需求和電源建設空間巨大，電網面臨持續增加輸送能力的艱巨任務。同時我國資源分布不均勻，全國四分之三的可開發水資源在西南地區，三分之二的煤炭資源分布在西北地區，而經濟發達的東部地區集中了三分之二的用電負荷。大容量、遠距離輸電成為我國電網發展的必然趨勢。

同時，特高壓輸電具有明顯的經濟效益。特高壓輸電線路可減少鐵塔用材三分之一，節約導線二分之一，節省包括變電所在內的電網造價約 10%-15%。特高壓線路輸電走廊僅為同等輸送能力的 500k V 線路所需走廊的四分之一，這對人口稠密、土地寶貴或走廊困難的國家和地區帶來重大的經濟社會效益。

2 特高壓輸電

電力對人類有著重要意義，是當前人類社會主要能源，日常生活離不開電能，工業生產更離不開電能，一旦停電生活中的電器便無法使用，企業也不得不面臨停產，可見到電能對人類的重要性。特高壓輸電是當前全球最先進的輸電技術。眾所周知，電的傳輸需要依靠電線完成。通常情況下發電廠都會建設在較遠的地方，發電廠會將電能傳輸給電網，電網在傳輸給用戶，這個過程便稱為輸電。傳統500kV電網存在電流短路過大、穩定性差、消耗大、容量小等問題。特高壓輸電是超高壓輸電基礎上發展起來的全新電力技術，有效解決了傳統500kV電網中存在的不足和缺陷，實現了大功率遠距離輸電。并且特高壓輸電經濟性較強，實踐證明一條特高壓輸電線路可代替五到六條500kV線路，可減少鐵塔用材三分之一，節約導線用材二分之一，電網建設成本整體降低百分之二十左右，占地面積減少百分之三十。由于我國人口眾多，電力需求量較大，進行特高壓輸電建設十分有必要，這對于緩解土地資源緊缺問題，提高供電質量，實現供電經濟效益和社會效益都有著重要意義。雖然我國特高壓輸電研究起步較晚，但目前已取得了很多研究成果。二零一三年，我國建設了世界第一條1000千伏同塔雙回特高壓交流工程，該工程的建設標志著我國特高壓輸電技術已達到了國際水平。

3.特高壓直流輸電面臨的問題

1）過電壓及絕緣問題。目前，我國已投入運行的特高壓直流工程電壓由為±800kV，輸送容量較大，約為±500kV輸電容量的2倍，隨著換流站和線路絕緣部分的投資比例逐漸增大，一旦線路發生絕緣故障，帶來的系統擾動問題和損失將很嚴重，因此過電壓保護以及絕緣配合問題將是特高壓直流輸電亟需解決的問題。另外，我國西部水電資源由于地處海拔較高，存在很嚴重的污穢、履冰等問題，系統要想穩定運行，需要高質量及合理優化的過電壓保護和絕緣配合。

2）電磁環境問題。高壓直流輸電線路運行時在導線周圍空間附近會產生離子流場，導線下合成的場強對人體產生有害影響。線路或換流站設備產生的無線電會對無線電通信工程正常接收產生干擾，干擾產生的過高噪聲會使附近居民產生煩躁不安的感覺。

3）控制保護問題?？刂票Ｗo問題是高壓直流輸電的核心問題。其關鍵技術有：軟硬件平臺控制技術、閥觸發控制、直流保護設計、直流控制保護系統設計。直流輸電系統故障很大程度是控制保護系統故障造成的。由于特高壓直流輸送電能過大，對直流保護系統的相關要求也更嚴格。因此需深入開展控制算法與魯棒、智能控制等多種先進算法相結合的研究工作，避免多回直流落點相對集中時發生換相失敗的現象，充分利用直流附加控制作用，靈活快速的提升系統穩定性。

4 特高壓輸電關鍵技術

（1）潛供電弧。特高壓輸電線路與傳統500kV線路有著很大差異。由于特高壓線路中恢復電壓高，且潛供電流大。因此特高壓輸電線路運行中會出現潛供電弧，潛供電弧的產生易造成單相合閘的無電間歇時間和成功率下降。想要有效解決潛供電弧問題，應在特高壓線路中安裝串聯補償裝置。實踐證明串聯電容補償能夠有效解決潛供電弧問題，增強特高壓線路穩定性。

（2）線路的無線電干擾。由于線下無線電干擾會對測量準確性造成影響，為保障測量結果，可使用幾何平均法去除端部反射帶來的測量誤差。另外，實踐證明，以1MHz頻率進行測量，測量結果準確性較高，但易受到天氣影響，這種情況下應充分利用長串絕緣子。長串絕緣子抗干擾性能較好，能夠有效保障測量結果準確性。

（3）絕緣配合。絕緣配合指電網中電氣裝置絕緣方式的合理選擇。在特高壓輸電中絕緣方式選擇影響因素是過電壓保護裝置飽和度以及電氣設備上電壓。合理選擇絕緣方式對特高壓輸電至關重要，尤其高海拔地區，對電壓與絕緣的合理配合要求更高。不同海拔線路放電特性存在差異，只有正確配合絕緣才能獲得最小安全距離與組合空氣間隙。

（4）過電壓限制。過電壓增大不僅會影響正常供電，還會對導致電氣裝置損壞，甚至導致設備燒毀，引起火災。因此在特高壓輸電中必須嚴格控制電壓情況，保障整個線路的穩定運行。避免過電壓超過定額電壓，可采用限制工頻暫態過電壓、限制操作過電壓的方式來實現。

（5）無功平衡措施。特高壓線路中的無功平衡問題非常明顯，尤其隨著充電功率的不斷升高，矛盾不斷加劇。電抗器的電感值假如是不變的，可能會影響正常運行時的容升效應，這個時候特高壓線路的輸送能力就會受到影響。想要有效解決無功平衡這一問題，必須對線路中的可控電抗器的技術要求、操作過電壓的作用、參數及對潛供電流和工頻進行仔細的研究。

（6）外絕緣。為了能夠更好地進行外絕緣特高壓線路的維護與設計，了解清楚各個設備的外絕緣以及外絕緣特高壓線路的電極的空氣等的放電特性。對于不同的海拔，放電特性是不一樣的，需要對其進行適當的修正。而且特高壓線路都是需要防雷的，在進行防雷的時候要結合正確的絕緣配合原則去進行，獲得最小安全距離和組合的空氣間隙。

5 結論

為了加強我國特高壓輸電技術，應該加大對特高壓輸電線路的研究并加強特高壓設施的檢測工作，我國電力企業對特高壓輸電線路的試驗基地建設不僅提高了我國特高壓輸電的技術，還為今后我國特高壓輸電線路的試驗創造了環境。

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