特高壓輸變電技術的現狀分析和發展趨勢

孫會喜

(國網內蒙古東部電力有限公司檢修分公司±800 千伏錫盟換流站，內蒙古 錫林浩特 026000）

引言

特高壓輸電是一個技術非常復雜的工程，有許多問題有待解決。我國對這一技術的研究，既要考慮難度，又要把握發展方向，應吸收國外先進經驗，積極研究新技術、新工藝，縮短與國外技術的差距。

一、特高壓輸變電技術的現狀分析

（一）特高壓輸變電工程建設管理現狀

特高壓輸變電工程建設項目屬于社會公益事業，在前期開發階段，國家有關管理部門對其重視程度不夠，對電網投資較少，造成電網建設過程中存在許多不足。盡管這幾年加大了對電網的投資和建設力度，加強了對電網的認識，但在建設過程中還是難以滿足當今社會人們的需求，導致工期都十分緊張。所以在電網建設施工過程中，還需要制定科學、合理的項目管理方案。伴隨著社會的不斷發展，我國有關管理部門加大了對電網的投資，科學技術的不斷更新，傳統的工程建設管理方式已不能適應當今社會的發展，因此，要加強對特高輸變電工程建設管理的研究，以適應社會需求，促進電力行業的快速發展。

（二）特高壓輸電技術概述

我國首次采用特高壓輸電技術是在上個世紀80 年代，當時我國把特高壓輸電技術作為國家重點攻克的技術項目。其原因在于當時社會發展到一定階段，東西部電力分布不均的問題也逐漸顯現出來。工業集中、人口眾多的東部沿海地區，其基本資源尤其是能源，如煤炭儲量相對較少，這也在很大程度上導致我國的技術、能源和發展需求之間的不匹配，迫切需要某種解決辦法，把西部的資源轉化為東部的能源。此外，我國西部的煤炭資源主要集中在蒙西、山西等地區，因此，二者的跨度也較大。雖然煤炭資源仍可找到運輸方法，但水力資源的輸送必須依賴于遠距離的電力傳輸，這也是發展特高壓輸電技術的一個重要背景。在這一背景下，我國從上世紀80 年代就開始研究特高壓輸電技術，并取得了一些進展。這些問題無論線損、特高壓輸電技術的穩定性還是可靠性都得到了一定程度的解決。

二、特高壓輸電技術發展分析

（一）特高壓輸電技術特點

1.桿塔結構

對于桿塔結構設計，傳統的桿塔間隙較小，而特高壓輸電技術在傳輸過程中間隙和高度均遠大于一般桿塔，同時為了提高其穩定性，將大量絕緣子填充到桿塔內部，有效地提高桿塔的絕緣性能。此外，與一般500 KV線路相比，特高壓輸電線路所用導線的強度也有了很大提高，至少是500 KV 線路的兩倍多。此外，對于桿塔結構的強度，則至少是4 倍，否則就無法保證其施工安全。

2.導線結構

電線結構方面，特高壓輸電線采用八分線傳輸方式，與普通500 KV 線路相比，其穩定性更強，不易發生斷路和安全事故。邊線到相導線的距離也要大于20 米，這種時間子線都是以高強度的間隔型作為支撐，采用了時間子線。

3.桿塔基礎設計

由于特高壓輸電技術與傳統輸電技術相比，其施工區域均為偏遠山區，因此在基礎設計時往往需要跨越河流和山脈，因此在施工過程中需要更多優化設計元素，同時也需要投入更多成本。長距離輸電工程中，輸電內容非常復雜，地高不同，桿塔基礎要求也不盡相同。一般而言，首先要做好地形勘探工作，找出地形地貌的特點，然后進行基礎設計，充分模擬，充分考慮各種影響因素。

4.絕緣強度要求

與一般輸電技術相比，特高壓輸電對絕緣材料的技術要求也更高。當前我國特高壓輸電線路均選用高強度玻璃絕緣子，并與其他絕緣子相搭配，以有效地提高其整體絕緣性能，避免因絕緣性能不佳而發生漏電、短路等問題。

（二）創新情況

1.外絕緣配合

鑒于本工藝工作環境電壓較大，隨著氣隙的增大，耐壓逐漸增大，達到飽和后，大幅增加了外絕緣難度。此外，我國環境污染比較嚴重，輸電套管不能覆蓋污物，導致線路絕緣性能下降。為了解決這一問題，我們從電壓操縱入手，通過抑制過電壓操縱，使耐電壓偏離空隙中的飽和區域，改善線路絕緣性。從觀測外絕緣數值變化可以看出，這一創新思路有利于提高輸電線路外絕緣性能。對污穢組分的處理，主要是通過提高套管的耐絕緣性來解決，應用試驗結果表明，套管的絕緣率提高很大，在一定程度上可以提高線路運行的安全性。

2.潛供電流控制

針對該技術的應用環境，潛供電流較大，不利于電網的正常運行，易引起電網故障，嚴重影響電網的穩定。針對這一問題，引入特高壓電抗器抑制潛供電流，使線路電流恢復到穩定狀態，除此之外，還可在輸電線路上安裝小型特高壓電抗器，以達到抑制電流的目的，根據輸電線路的實際運行情況，設置設備的數量，并采取串并聯融合的方式配置。實際應用結果表明，該方案的提出，對潛供電流控制有很大幫助，使線路電流恢復到穩定狀態。

（三）特高壓輸變電技術的發展趨勢

1.采用新型輸電技術減少輸電走廊對土地的為了減少輸電走廊對土地的占用，降低電能輸送的成本，提高輸電效率，特高壓輸電采用同塔多回輸電方式是一條有效途徑；緊湊型輸電技術具有提高土地利用率、提升輸送容量、減小線路走廊等優勢，是特髙壓輸變電技術的重要發展方向。

2.進一步降低特高壓輸電損耗。輸電損耗是影響特高壓輸電工程經濟性的重要因素之一電損耗包括變電站（或換流站）損耗和輸電線路損耗2部分。其中輸電線路損耗主要由電暈損耗和電阻損耗2部分組成。

對中國已建成的特高壓交流工程進行經濟技術分析。從最基本的建設投資和運行損耗分析人手，對特高壓交流系統導線的經濟電流密度水平進從而提高單位走廊的輸送容量%截止到目前，我國已有數千公里的200-500kV 超高壓緊湊型線路成功運行多年，并取得了良好的經濟效益。

3.更高電壓等級直流輸電系統的研究。在繼承原有創新基礎上，中國特高壓工程在更高電壓等級上±1100kV 直流輸電方面進行進一步研究，對±±1100kV 直流輸電的主回路方案及主設備參數、線路及桿塔設計、過電壓與絕緣配合進行深入研究。

三、特高壓輸變電技術的發展趨勢

（一）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，緊湊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。

（二）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。

（三）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。

（四）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。

四、特高壓輸變電技術的發展重點

（一）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。

（二）特高壓緊湊型輸電技術

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，我國在高壓緊湊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湊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。

（三）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。

結束語

在社會經濟水平不斷提高的今天，對輸變電設備智能化的要求也日益提高，智能配電網是一種能夠有效處理輸變電設備的技術，而如今各種計算機處理技術、信息通信手段、電子控制技術等都在不斷提升，成為輸變電設備智能化的基本保障。要提高我國電力系統的質量，必須對輸電網進行合理的智能化改造。促進經濟發展，推動社會全面進步。