特高压专题电网从超高压到特高压的发展

特高压专题

中国电网从超高压到特高压的发展一.发展特高压的必要性二.特高压输电的优点三.特高压输电的缺点四.我国特高压的现状与发展展望一、发展特高压的必要性输电电网：虚线框内所示，包括输电设备和变电设备组成。

高压（HV）：1KV～220KV，包括：10KV，20kV,35KV，110KV，220KV

超高压（EHV）：330～1000KV，包括：330KV，500KV，750KV

特高压（UHV）：1000KV及以上交流系统直流系统

超高压（EHV）:±500KV±660KV

特高压（UHV）：±800KV

用电负荷增长是促进超高压电网向特高压电网发展的最主要因素，还有如下因素：燃料、运输成本和发电能源的可用性发电机和发电厂规模经济性与电厂厂址不断增长的用电需求促进发电技术，包括火力、水力和核电发电技术向造价低、效率高的大型、特大型发电机组发展。发电能源与用电负荷地理分布不均衡从超高压和特高压各电压等级的输电能力可看出，大型和特大型机组及相应的大容量电厂的建设更增加了特高压输电的需求。

网损和短路电流水平

在电压等级不变的情况下，远距离输电意味着线路电能耗损的增加。当输送的功率给定时，提高输电电压等级，将减少输电线通过的电流，从而减少有功和电能损耗，提高远距离输送大功率的能力。生态环境输电线路和变电站的生态环境影响主要表现在土地的利用、电晕所引起的通信干扰、可听噪声，工频电、磁场对生态的相互作用等方面。在地区电力负荷密度小、输电线路和变电站数量少的年代，生态环境不会成为问题。当输电线和变电站随用电增加而数目增多时，环境问题可能成为影响输电网发展的突出问题。二、特高压输电的优点1、提高输送容量2、缩短电气距离提高稳定极限3、降低线路损耗4、减少工程投资5、提高单位走廊输电能力节省走廊面积6、改善电网结构降低短路电流7、加强联网能力1、提高输送容量交流线路的自然功率是表征其送电能力的一项指标，其计算公式如下：

单回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.二、特高压输电的优点单回线路的输送能力二、特高压输电的优点2.缩短电气距离提高稳定极限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及以上。二、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％。二、特高压输电的优点输电线路损耗可按下式估算：4.减少工程投资1000kV交流输电方案的单位输送容量综合造价约为500kV输电方案的四分之三。±800kV直流输电方案的单位输送容量综合造价也约为±500kV直流输电方案的四分之三。

二、特高压输电的优点5.提高单位走廊输电能力二、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8.4万千瓦/米，是±500kV、300万千瓦方案的1.29倍，±620kV、380万千瓦方案的1.37倍。二、特高压输电的优点6.改善电网结构，降低短路电流二、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。二、特高压输电的优点三、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三、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，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。三、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。

三、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8～9个变电站工人到500kV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。三、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，平均感觉电流约为0．6mA(妇女)到lmA(男子)。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。三、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。三、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1150kV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<15kV／m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。

三、特高压输电的缺点中国：1879年，上海公租界点亮了第一盏灯1982年，上海创办第一家公用电业公司－上海电气公司；

1908年～1935年，22kV、33kV、44kV、66kV、154kV

1943年~1981年,110kV、220kV、330kV、500kV1989年，±500kV

2005年，750kV

2010年，±800kV

2009年，1000kV电网的发展历程电网发展历史表明：100多年来，输电电压由最初的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。四、我国特高压的现状与发展展望4-1中国特高压输电计划4-2已开展的前期研究工作4-1中国特高压输电计划

国家发展改革委员会于2005年2月16日印发了《关于开展100万伏交流、80万伏级直流输电技术前期研究工作的通知》，对特高压输变电技术前期研究工作进行了全面部署，这标志着我国特高压电网工程的全面启动。

华北南方东北台湾陕北煤电1、2陕北蒙西煤电3石家庄北京东华中济南豫北200300240470340100360晋东南徐州淮南煤电徐州煤电362280雅龙江梯级金沙江I期金华川西水电164无锡南阳283170329150上海北100华东浙北芜湖164400长沙荆门恩施乐山360330川西水电蒙西煤电4天津南昌唐山青岛120300250300400福州400南京200240300沿海核电沿海电源150蒙西煤电1宁夏煤电2蒙西煤电2晋中煤电驻马店武汉沿海核电260270300300锡盟煤电I锡盟煤电II480480沿海核电280210300晋中重庆450晋东南煤电沿海核电沿海核电金沙江II期铁岭地下电站上海西蒙西锡盟图例±660千伏直流1000千伏交流750千伏交流雅安渭南东靖边蒙西煤电6400200400280260100晋东南煤电300俄罗斯滁州泰州14045017027070270130150赣州泉州260410170西藏水电360温州280蒙古绵阳万县±800千伏直流宝清×440120150260榆林锡盟煤电III430200蒙西煤电5宁夏煤电1俄罗斯晋东南煤电阜新本溪宝清哈尔滨吉林450260240300260220西北安西永登拉西瓦白银西宁官亭哈密煤电二平凉乾县渭南羊曲宝鸡天水榆横延安哈密煤电一哈密变奇台变吐鲁番变西山变东郊变乌北变玛纳斯奎屯变皇宫变伊宁变塔什店变400霍林河450901702201408018010018014036015010039023010014022020010018016023018917079150257120215344中俄背靠背西安南彬长至冯屯1202003060呼盟3呼盟5鄂温克伊敏新左旗满洲里180国华海拉尔哈密开关站460350350连云港盐城酒泉西藏350敦煌陕南×金昌200280酒泉380羊曲230安康北京西准东煤电二准东煤电一呼盟2伊敏西2012030呼盟7呼盟4呼盟1呼盟6班多茨哈峡呼盟8250晋北湘南200成都±500千伏直流160晋北煤电川西水电±1000千伏直流准东煤电三青藏±400千伏直流联网工程西宁北格尔木乌兰41632060100神木148临洮278贺兰山165黄河银川东10875安康煤电2002002020年特高压规划方案到2020年，特高压电网形成以华北、华中、华东为核心，联结各大区域电网、大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地和主要负荷中心的坚强电网结构。库车变2023/2/129华北南方东北西藏台湾西北华中上海华东金沙江水电晋陕宁蒙煤电基地负荷中心送电至华中华东送电至华北华中华东新疆煤电基地四川水电西藏水电送电至华中华东送电至华中我国未来电力流向到2020年，特高压及跨区、跨国电网输送容量达到3.73亿千瓦，届时占全国总负荷的31％，其中特高压电网输送容量2.65亿千瓦。2023/2/1304-1中国特高压输电计划4-2已开展的前期研究工作从1986年开始，我国将特高压输电技术研究连续列入国家“七五”、“八五”和“十五”科技攻关计划，相继开展了我国更高一级电压远距离输电方式和电压等级的选择问题的研究，进行了特高压输变电设备、线路、铁塔、典型变电所的分析论证和特高压输电系统过电压、绝缘配合及输电线路对环境影响的研究工作，取得了一批重要科技成果。我国特高压技术研究已进入实用化阶段。1996年在武汉高压研究所户外场建成了我国第一条200m的1000kV特高压交流试验研究线段，进行了特高压输电线路对环境的影响、特高压外绝缘特性和绝缘子串电压分布等研究。我国在直流输电方面成绩显著，已建成和正在建设的±500kV直流输电工程包括葛上、天广、三常、三广、贵广、三沪、贵广Ⅱ回等多项大型工程，基本实现了±500kV直流输电工程设计和设备国产化，为±800kV直流输电技术的应用奠定了坚实的基础。近期，随着我国特高压电网建设工作的启动，一大批科研院所、设计和设备制造企业开始集中力量研究有关技术和设备问题。南方电网公司高海拔特高压试验基地（昆明）已建成。4-2已开展的前期研究工作4-2已开展的前期研究工作国内唯一的建有200m长1200kV特高压试验线段的百万伏级户外试验场特高压户外试验场4-2已开展的前期研究工作全国规模最大的百万伏级人工污秽实验室

4-2已开展的前期研究工作国家电网公司重点实验室：电力电缆实验室，规模和能力位居世界第一

4-2已开展的前期研究工作国家电网公司重点实验室：电力电缆实验室4-2已开展的前期研究工作国家电网公司重点实验室：电力系统电磁兼容实验室。国内规模最大、功能最全。

4-2已开展的前期研究工作国家电网公司重点实验室：电力系统电磁兼容实验室。4-2已开展的前期研究工作高压计量大厅既可独立进行又可与户外场试验设备配合进行相间操作试验。4-2已开展的前期研究工作4-2已完成的特高压线路晋东南—南阳—荆门1000kV特高压交流输电工程晋东南站南阳站晋东南—南阳1000kV同塔双回线向家坝—上海士800kV直流输电工程向家坝水电站向家坝—上海士800kV直流线路向家坝—上海士800kV直流线路4-3有关中国发展特高压的争论争论1关于安全性的争论蒙定中表示，“三华联网”是将三个大区合成一个特大区，一旦发生失稳事故必波及全区。此外，《导则》规定要分层，即最高电压电网对下都是辐射性连接，上下级不能经变压器连接构成电磁环网，我国最严重的2006年华中电网事故就是因此造成的。然而“三华联网”必需100/50万伏电磁环网，否则每回线都送不到300万千瓦。

“交流电力系统还有个稳定极限的问题。如果所送电流超过稳定极限，将会立即引起全系统功率振荡，两分钟内，全网停电。这是人力所不能控制的。”4-3有关中国发展特高压的争论争论2关于三华联网的争论蒙定中认为，引起重大停电的失稳振荡都不是一两个元件故障跳闸造成的，以三华联网各级支路元件500～600计，如果按两个元件连锁跳闸计算，就得做25万～36万种情况的仿真计算。“我们核查2010年6月电科院的《受端电网构建研究》报告，只做了1个或个别2个元件跳