特高压交流输电技术

特高压交流输电技术特高压的特征交流输电电压系列被划分为几段，分段的原则应该是每一段都要有区别于其他各段的特征，从一段到另一段必须要有“质”的变化，否则分段就没有意义了。将交流输电电压按如下格式加以分段，即：1kV以下——低压（LV）；1kV~220kV——高压（HV）；220kV~1000kV——超高压（EHV）；1000kV以上——特高压（UHV）。“特高压”的特征：空气间隙击穿特性的饱和问题。环境影响问题的尖锐化：

1）强电场和强磁场；

2）无线电干扰和电视干扰；

3）可闻噪声；

4）对周围景色和市容的影响。目录一.特高压交流输电的优点二.国内外特高压交流输电发展概况三.特高压交流输电系统的特点四.特高压交流输电的高电压技术问题一.特高压交流输电的优点与500kV和750kV超高压输电线路相比，1000kV及以上的特高压输电线路具有六大功能与优点。（1）更大的输电容量：P=U2/Z，提高输电电压是增大线路输电能力的首选措施。一条1000kV线路的输电能力几乎相当于4~5条500kV线路。（2）更远的输送距离：以输送2000MW电力为例，如用500kV常规线路只能输送400km，而用1000kV线路来送，可达1300km以上。（3）大幅降低输电损耗：随着输电电压的提高，在输送一定容量时，所需的电流可成反比减小，因而电能损耗大减。以输送10GW的容量计算，用1100kV电压送电时的电能损耗只有用500kV送电时的1/5。（4）显著节约线路用地走廊：以输送容量同为8GW为例，将前苏联所用的1150kV线路同500kV线路作比较，所需的线路走廊宽度如下表所示。（5）显著节省投资：在输电总容量相同的情况下，采用1000kV来输送比采用500kV至少可节省投资25%。（6）限制交流系统短路容量的需要：随着500kV电网规模的扩大，系统短路容量将不断增大，可能出现短路电流超过断路器的开断电流上限（约为63kA）的情况。提高输电电压是解决这个问题的有效措施。线路走廊宽度比较一.特高压交流输电的优点二.国内外特高压交流输电发展概况出于不同的考虑和原因，从20世纪60年代中期开始，先后有几个国家对特高压交流输电技术展开了实验研究，建立了包括实验线段在内的实验研究基地，取得了一些可贵的研究成果和经验，其中有两个国家（前苏联和日本）后来还建成了实际工程。美国

研究特高压输电最早的国家。由于美国不同地区存在着两种主干输电电压，500kV和765kV，因而上一级电压也分别选择了1100kV和1500kV。它们的输送距离虽均不大，但输电容量都很大，需要采用特高压。意大利

于1976年建成包括1000kV实验线段的Suvereto特高压试验基地，开展和完成不少试验研究工作，受到国际上的重视。前苏联/俄罗斯从20世纪70年代初开始研究特高压交流输电技术，并在1985年建成投运第一段1150kV交流输电线路（长495km），此后又将线路总长增为2350km，累计运行时间约有4年。日本

为了将东京东北部和西北部的核电站发出的电力输送到东京用电中心，在节约走廊用地的前提下，非采用特高压输电。1978年成立“UHV输电特别委员会”，组织和推动相关研究，并与1993年建成1000kV南——北线，1999年建成1000kV东——西线。国内

（1）我国从20世纪80年代即开始特高压交流输电方面的调研工作，成立有关组织，开始收集资料和信息，跟踪这一技术在国外的发展。（2）与此同时，武汉高压研究所开始特高压户外实验场的建设，到1996年正式建成投入使用，是我国有了自己达到世界规模的特高压试验研究基地，创造了多项世界第一。（3）2008年底在武汉市郊新建成一座世界领先的特高压交流试验基地，与之相配合，我国还建设了特高压直流实验基地（北京昌平）、特高压杆塔实验基地（河北霸州）、4300m高海拔实验基地（西藏羊八井）。二.国内外特高压交流输电发展概况（4）我国第二条1000kV特高压交流线路（淮南——浙北——上海）亦已于2013年9月建成投运，它是同塔双回路线路，远期送电能力为10000MW，它已成为当今世界上电压等级最高、输送容量最大的商业运行交流输电线路。二.国内外特高压交流输电发展概况三.特高压交流输电系统的特点导线与超高压线路相比，特高压线路的导线具有以下特点：（1）特高压线路的导线结构的选定，起决定性影响的因素为导线表面的最大电场强度和可闻噪声（超高压线路为无线电干扰）。（2）特高压线路的分裂数n至少为8（超高压线路一般等于或少于6）。（3）特高压线路的三相导线可采用不同的分裂数。例如三相导线水平布置时，中相的分裂数可选稍大，采用8-9-8方案。（4）特高压线路的子导线不一定均匀排列在一个圆周上，例如为了降低导线表面的最大场强、减小电晕损耗或干扰水平，可考虑采用非圆排列的沉陷型结构。导线（5）已建成的特高压输电线路均采用等距结构（例如其分裂距均为40cm），但美国的研究表明，若采用子导线不等距排列方式，可以显著降低可闻噪声。三.特高压交流输电系统的特点三.特高压交流输电系统的特点绝缘子特高压线路对绝缘子的电气特性、机械性能都提出了更多更高的要求。关于绝缘子的类型有三种可能的选择：（1）玻璃绝缘子。例如前苏联/俄罗斯1150kV线路上用的大都是该国生产的300kN和400kN的玻璃绝缘子。（2）瓷绝缘子。例如日本1000kV线路上用的就是该国NGK公司生产的大吨位（300、420、540kN）瓷绝缘子。（3）合成绝缘子。我国电力系统采用合成绝缘子虽较某些国家为晚，但发展速度很快，在超高压交、直流线路上使用的效果也很好。在特高压线路上当然也会考虑采用此种绝缘子，这时其自重远较另外两种绝缘子为轻的优点将更显突出。三.特高压交流输电系统的特点杆塔输电线路的杆塔型式除了取决于使用条件外，还与电压等级、回路数、地形地质等因素有关，需进行综合技术经济比较后，择优选用。前苏联1150kV直线塔采用最多的带拉线的V型塔，其特点是重量轻、塔高小（44.4m），但占地面积大。由于它国土辽阔、土地资源极其丰富，且线路所经地区为人烟稀少的平丘草原，故有条件采用这种塔型。日本为节约线路走廊用地，1000kV线路采用的是双回路高塔，塔高88~148m（平均111m）。这样大的塔高给该线的杆塔结构设计与施工、防雷保护等方面都提出了更高的要求。我国从自己的具体条件出发，在已建超高压线路杆塔丰富的使用经验的基础上，在第一条特高压交流试验线路上仍选用猫头塔或酒杯塔。三.特高压交流输电系统的特点四.特高压交流输电的高电压技术问题一.潜供电弧及其熄灭潜供电流：一次短路电流被切除后，由于两健全相导线对被断开相导线之间的静电耦合和电磁耦合，接地弧道中仍会通过一定大小的工频电弧电流，称为二次电流，我国称为潜供电流。潜供电弧的自熄决定于诸多随机因素。随着线路额定电压的提高，潜供电流越来越大，同时由于超、特高压线路一般都较长，这进一步增大了线路的潜供电路，因此潜供电路在特高压输电系统中是必须加以抑制的。二.特高压交流线路的防雷保护随着输电电压和绝缘水平的提高，线路的雷击跳闸率和总跳闸率的绝对值是越来越小了，但是雷击跳闸次数在总跳闸次数中所占的比重却越来越大。对750kV和1000kV及以上的超/特高压线路耐雷性能不像想象中那么好、雷击跳闸率仍较高的事实。为了提高其运行可靠性，必须加强研究其雷击闪络机理和防雷措施。三.特高压交流输电系统中的操作过电压操作过电压是确定特高压交流输电系统绝缘水平的决定因素，降低操作过电压水平的意义十分重大。在不采取降压——限压措施的情况下，合闸过电压的倍数（操作过电压幅值与系统最高工作相电压幅值之比）为2.0（空载线上无剩余电荷时）或3.0（重合闸过电压），可见要将特高压输电系统的最大操作过电压倍数控制到1.6~1.7倍，采用单一的技术措施是非常困难的。四.特高压交流输电的环境影响问题输电工程的环