cha1.1特高压电网发展课件

1、第一章 电网从超高压到特高压的发展1. 电网的发展2. 特高压等级选择3. 特高压发展影响因素4. 特高压输电研究5. 特高压电网发展目标第一节 特高压电网的发展历程输电电网：虚线框内所示，包括输电设备和变电设备组成。输电设备：输电线、杆塔、绝缘子、金具避雷线导线绝缘子杆塔变电设备： 1. 一次设备，变压器、电抗器、电容器、断路器、接地开关、隔离开关、避雷器、电压电流互感器、母线等 2. 二次设备，确保安全可靠输电的继电保护、监视、控制和电力通讯等电网的发展1. 19世纪初期发展起来的信号传输电报，虽然传输的电力是很微弱的，但是人们从此得到启发，并应用于电力传输。电网的发展2. 1875年，法

2、国巴黎建成世界上第一座火力发电厂。3. 1882年法国物理学家德普勒曾用2000V直流发电机，经58km直流输电线路，把直流电力送给用户，实现了世界上第1次直流输电。4. 1891年，在德国劳芬电厂安装了世界第一台三相交流发电机：它发出的三相交流电通过第一条13.8kV输电线将电力输送到远方用电地区，使电力既用于照明，又用于动力，从而开始了高压输电的时代。美国AEP-ASEA 特高压试验基地 美国邦维尔电力局（BPA）有2处特高压试验站。1967年，美国通用电气公司（GE）与电力研究协会（EPRI）开始执行特高压研究计划，并在匹兹费尔德市建立了特高压试验中心。电网的发展历程6. 前苏联： 19

3、52年，建成第一条330kV线路； 1956年，建成400kV线路； 1964年，完善500kV输电系统 1967年，建成750kV线路。 1985.8，建成世界第一条1150千伏线路前苏联1150kV输电线路地理接线图1988年秋动工建设1000千伏特高压线路。1992年4月28日建成从西群马开关站到东山梨变电站的西群马干线138公里线路，1993年10月建成从柏崎刈羽核电站到西群马开关站的南新泻干线中49公里的特高压线路部分。1999年完成东西走廊从南磐城开关站到东群马开关站的南磐城干线194公里和从东群马开关站到西群马开关站的东群马干线44公里的建设，两段特高压线路全长238公里。目前日

4、本共建成特高压线路426公里，由于国土狭小，日本特高压线路全部采用双回同杆并架方式。7. 日本：日本建设了盐原、赤城两个特高压试验研究基地，对由多家制造商研制的特高压输变电设备在新近名特高压变电站进行了长达8年的全电压运行考核。运行情况良好，证明特高压输变电设备可满足系统的可靠运行。目前均以500千伏电压降压运行。国外发展概况全国各地参加1000kV科研规划的单位共有7个试验场和2个雷电记录站。意大利1000kV工程雷电冲击试验8. 意大利：9. 瑞典查麦斯大学高电压试验场可进行交流1000kV电气试验，试验场内建有240m特高压试验线段。另有180m的绝缘子试验线段10. 原西德当时对420

5、、800及1200kV 3种电压的输电工程的研究进行比较，结果表明：输电电压越高，线路走廊面积越小。随着输电距离的增加，1200kV输电的优越性更为突出2009年1000kV晋东南南阳荆门特高压交流试验示范工程前苏联早在1985年就设计制造了全套特高压输变电设备，在投入1150kV全电压运行后，变压器、断路器、电抗器、避雷器等变电设备运行情况正常从1995年以来，日本的特高压输变电设备包括变压器、断路器、隔离开关、高速接地开关、避雷器、CT、PT等在新近名特高压变电站进行了长达8年的全电压运行考核，不曾出现运行故障中国特高压发展技术借鉴： 电网的发展历程电网发展历史表明：1.100多年来，输电

6、电压由最初的13.8kV逐步发展到20，35，66，110，134，220，330，345，400，500，735，750，765，1000kV。电网的发展主要是更高电压等级输电网的发展。输电技术的不断进步，促进了不断建设更高电压等级的电网，将更大容量的电力输送到更远的距离。2. 相邻两个电压等级的级差相差一倍，才经济合理。3. 前苏联1150kV线路运行，特高压输电技术和设备已达到实际的特高压输电工程要求。特高压输电的优点 提高输送容量 缩短电气距离提高稳定极限 降低线路损耗 减少工程投资 提高单位走廊输电能力节省走廊面积 改善电网结构降低短路电流 加强联网能力提高输送容量 交流线路的自然功

7、率是表征其送电能力的一项指标，其计算公式如下：一回1000kV特高压输电线路的自然功率接近500万千瓦，约为500kV输电线路的五倍左右。800kV直流特高压输电能力可达到640万千瓦，是500kV高压直流的2.1倍，是620kV高压直流的1.7倍.特高压输电的优点单 回 线 路 的 输 送 能 力特高压输电的优点2. 缩短电气距离 提高稳定极限1000千伏线路的电气距离相当于同长度500千伏线路的1/41/5。换句话说，在输送相同功率的情况下，1000kV特高压输电线路的最远送电距离约为500kV线路的4倍。采用800kV直流输电技术使超远距离的送电成为可能，经济输电距离可以达到2500km

8、及以上。 特高压输电的优点3. 降低线路损耗 可见在导线总截面、输送容量均相同，即R、S值相等情况下1000kV交流线路的电阻损耗是500kV交流线路的四分之一。800kV直流线路的电阻损耗是500kV直流线路的39，是620kV直流线路的60。特高压输电的优点输电线路损耗可按下式估算：5. 提高单位走廊输电能力节省走廊面积特高压输电的优点 交流特高压： 同塔双回和猫头塔单回线路的走廊宽度分别为75米和81米，单位走廊输送能力分别为13.3万千瓦/米和6.2万千瓦/米，约为同类型500kV线路的三倍。直流特高压： 800kV、640万千瓦直流输电方案的线路走廊约76米，单位走廊宽度输送容量为8

9、.4万千瓦/米，是500kV、300万千瓦方案的1.29倍，620kV、380万千瓦方案的1.37倍。特高压输电的优点6. 改善电网结构 降低短路电流特高压输电的优点2) 通过特高压电网，实现分层分区布局，可以优化包括超高压在内的系统结构，从根本上解决短路电流超标问题。1)通过特高压实现长距离送电，可以减少在负荷中心地区装设机组的需求，从而降低短路电流幅值。长距离输入1000万千瓦电力，相当于减少本地装机17台60万千瓦机组。每台60万千瓦机组对其附近区域500千伏系统的短路电流约增加1.8kA，如果这些机组均装设在负荷中心地区，对当地电网的短路电流水平有较大的影响。7. 加强联网能力1) 通

10、过交流特高压同步联网，可以大幅度缩短电网间的电气距离，提高稳定水平，发挥大同步电网的各项综合效益。2) 通过直流特高压异步联网，满足长距离、大容量送电的要求，沿线不需要提供电源支撑。3) 通过特高压联网，增强网络功率交换能力，可以在更大范围内优化能源资源配置方式。特高压输电的优点特高压输电的缺点1. 系统的稳定性和可靠性问题不易解决2. 特高压输电线主保护原理的缺陷3. 特高压输电对环境的影响 强电场对人的生理和心理影响 电晕放电的影响 4. 带电作业和经验技术特高压输电的缺点1. 系统的稳定性和可靠性问题不易解决 自1965-1984年世界上共发生了6次交流大电网瓦解事故，其中4次发生在美国

11、，2次在欧洲。这些严重的大电网瓦解事故说明采用交流互联的大电网存在着安全稳定、事故连锁反应及大面积停电等难以解决的问题。特别是在特高压线路出现初期，不能形成主网架，线路负载能力较低，电源的集中送出带来了较大的稳定性问题。下级电网不能解环运行，导致不能有效降低受端电网短路电流，这些都威胁着电网的安全运行。特高压输电的缺点2. 特高压输电线主保护原理的缺陷目前比较成熟的、在我国有运行经验的、可以作为主保护的纵联保护原理不外乎以下几种：工频变化量方向保护、负序方向保护、分相电流差动保护、距离方向保护和相电压补偿试方向保护等。这几种原理各有一些优点，也都存在一定的缺点。 以上各种保护都要深入研究特高压

12、输电线电容电流的影响和与通道(载波、光纤通道)的紧密配合与充分发挥通道作用以满足特高压输电线防止过电压和保证保护灵敏性、选择性、可靠性高要求等问题。 特高压输电的缺点3. 特高压输电对环境的影响 强电场对人的生理和心理影响1972年，苏联关于超高压变电站工人反映电场对身体有影响的报告在大电网国际会议上发表后，引起了很大的波动，世界各国对此进行了大量的试验研究。西班牙医生Fole在第二次国际电气危险防护会议上叙述了功能障碍的问题，报道89个变电站工人到500 kV变电站工作后有头痛、嗜睡、恶心等症状。国内也做过大量的试验研究表明，工频高压电场有较明显的刺激作用，对机体存在不良影响，工作人员进入电

13、场后头发竖立，头部紧缩。动物试验还证明：一定场强的工频高压对机体除局部有刺激作用外，还有全身性影响，诸如琥珀酸氢酶、心血管系统的心肌细胞乳酸脱氢酶、心肌细胞膜三磷酸腺苷(ATP)酶和心电等的改变。特高压输电的缺点强电场对人的生理和心理影响上面所说的是电场的长期影响，此外还有电场的短期影响。处在特高压线下面或者附近的对地绝缘的导电体，因为导电体和导线间的相互部分电容以及导电体对地的自有部分电容的存在，当人接触此物体时，就会产生电击。电击一般分为2种：暂态电击和稳态电击。例如雨天打伞经过特高压线路下时，如果脸部或手靠近伞的金属部分就会有火花放电，这就是暂态电击。关于稳态电击，据有关资料表明，平均感

14、觉电流约为06 mA(妇女)到l mA(男子)。特高压输电的缺点4. 特高压输电对环境的影响 电晕放电的影响 （1）电晕放电对无线电的干扰 输电线路电晕放电是产生无线电干扰的根源，无线电干扰指在无线段频段可能对有用信号造成损害的电磁干扰。输电线路电晕产生的脉冲电磁波沿着线路两侧横向传播，使沿线一定范围内的无线电接收设备，在正常工作时所接收的有用信号的波形幅值和相位受到影响，导致这些无线电接收设备达不到正常工作所需的信噪比。 输电线路无线电干扰主要是电晕放电、间隙放电(火花放电)等引起的。特高压输电的缺点（2）电晕放电对电视的干扰 输电线路对电视的干扰有2个方面：一是由于电晕放电产生的噪声对调幅

15、图像的干扰引起图像质量的变差；二是由于线路杆塔对电视波的屏蔽和反射引起信号衰减及产生重影等不良后果。 （3）可听噪声对环境的影响 可听噪声是指导线周围空气电离放电时所产生的一种人耳能直接听得见的噪声，它是一种声频干扰。这种噪声将使得特高压线路附近的居民以及在邻近线路工作的人们感觉到烦躁不安，严重时可以使人难以忍受。可听噪声和无线电干扰一样，随着导线表面电场强度的增加而增大，但是随着距离的增加，可听噪声比无线电干扰衰减慢得多。特高压输电的缺点5.带电作业和经验技术 前苏联、日本在特高压输电线路设计和建设初期就试验研究了它的带电作业方式、作业工具、人员的安全防护用具及防护措施等，制定了相应的技术导则。前苏联在1150 kV线路上开展了带电作业工作，进入作业工位时，等电位作业人员借助绝缘吊篮进入带电体，作业时在邻近杆塔上加装保护间隙。安全性试验分析其作业安全I生完全合格。由于特高压线路电场高，作业人员需穿戴带屏蔽面罩的全套屏蔽用具。经试验，屏蔽服内体表场强满足15kVm的规定，流经人体的电流100A，满足作业人员的安全防护要求。日本针对特高压线绝缘子串较长的特点还专门研制了带电检测特高压线路直线串和耐张串不良绝缘子的检测工具。国外的工作说明了特高压线路带电作业的可行性和安全性。 特高压输电的缺点我国500 kV输电线路的带电作业已有较为成熟的经验。针对即将投入建设的西北