特高压输电技术

特高压输电技术第1页，共182页，2023年，2月20日，星期六目录一.特高压基本理论二.实现特高压的关键理论与技术三.目前特高压技术的应用四.我国特高压的现状与发展展望第2页，共182页，2023年，2月20日，星期六一.特高压基本理论第3页，共182页，2023年，2月20日，星期六特高压基本理论1.1前言1.2特高压的界定1.3特高压电压等级的选择1.4特高压电网发展的影响因素1.5特高压交流输电的系统特性1.6特高压直流输电的系统特性第4页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-1前言大功率远距离输电的需要欧姆定律统一坚强智能电网第5页，共182页，2023年，2月20日，星期六

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）：±800KV1-2特高压的界定第6页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-3特高压电压等级的选择

不同的输电电压等级组成的输电网有不同的输电能力。在规划未来的电网电压等级时，通常用自然功率来粗略地比较其的输电能力。自然功率--在输电线路末端接上相当于的波阻抗负荷时，线路所输送的功率。其中L0是输电线路的单位长度的串联电感，C0是线路单位长度的电容。自然功率P0≈U2/ZC。不同电压等级的超高压和特高压单回线路的自然功率输送能力如下表；第7页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-3特高压电压等级的选择

更高一级电压等级系指在现有电网之上覆盖一个新的更高电压输电网。应满足其投入之后20—30年大功率输电的需求。与新覆盖的地理区域范围、电力系统的规模相一致的原则；与现有超高压电压等级的经济合理配合的原则；与电网的平均输电容量（能力）和输电距离相适应的原则；选择特高压电压等级的基本原则第8页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-3特高压电压等级的选择普遍认为：超高压电网更高一级电压标称值应高出现有电网最高电压1倍及以上。这样能做到简化网络结构，减少重复容量，容易进行潮流控制，减少线路损耗，有利于安全稳定运行。

目前，已经形成两个超高压-特高压电网电压等级系列：

330（345）kV--750kV；500kV–1000（1100）kV第9页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-4特高压电网发展的影响因素

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：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。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。第10页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-4特高压电网发展的影响因素燃料、运输成本和发电能源的可用性未来的燃料和运行成本以及各种燃料的可用性，对电源的总体结构和各种发电电源在地域上的布局有重要影响。燃料运输成本上升，运力受制约而使燃料的保证率变差，运送燃料的经济性不如输电，便促进在燃料产地建设大容量规模的发电厂，以特高压向负荷中心地区输电。

第11页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-4特高压电网发展的影响因素发电能源与用电负荷地理分布不均衡经济发达地区，用电需求增长快，往往缺乏一次能源；具有丰富一次能源，如矿物燃料，水电资源的地区，用电增长相对较慢或人均用电水平较低。加拿大、美国、俄罗斯、巴西和中国等国都存在这种不平衡情况。这种不平衡情况增加了远距离大容量输电和电网互联的需求。第12页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-4特高压电网发展的影响因素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。

第13页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-4特高压电网发展的影响因素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。第14页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-4特高压电网发展的影响因素一方面，特高压输电由于其输送功率大，可大大减少线路走廊占用土地，从而减少对生态环境的影响而受到青睐。另一方面特高压输电的电、磁场对生态环境的相互作用和电晕产生的干扰问题也受到社会广泛关注。这是发展特高压输电需深入研究和解决的问题。解决问题的目标是既满足未来预期的电力增长需求又做到对生态环境影响最小。

第15页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-5特高压电网的系统特性和经济性特高压电网的系统特性主要是输电线路的串联电抗（Xl）、电阻（Rl）和并联电纳（Bl）、电导（Gl）和变压器串联电抗（XT）、电阻（RT）和并联的励磁电抗（Xu）的特性，和包括特高压输电线路或电网在内的电力系统稳定性特性。远距离输电线路的输电能力与输电电压平方成正比，与线路阻抗成反比。一般来说，1000kV（或1100kV）的输电能力为500kV输电能力的4倍以上，产生的容性无功约为500kV输电线路的4.4倍以上.第16页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-5特高压电网的系统特性和经济性特高压输电线路参数特性

输电线路的基本电气参数是电阻（R）、电感（L）、电容（C）和电导（G），它们决定了输电线路和电网的特性。电阻主要影响线路的功率损耗。电导代表绝缘子的泄漏电阻和电晕损失，也要影响功率损耗，泄漏和电晕功率损耗与电阻功率损耗相比，通常要小得多。电感是决定电网潮流，即有功和无功分布的主要因素，影响输电线路的电压降落和电力系统的稳定性能。线路电容（线间电容和线对地电容）在交流电压作用下使线路产生交流充电和放电电流，称为电容电流。输电线的电容电流不仅影响输电线的电压降落，也影响输电效率和电力系统的有功和无功分布。第17页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-5特高压电网的系统特性和经济性在超高压、特高压输电线中，通常采用分裂导线。目的是为了减少电晕对环境的影响，使电流在导线内尽可能均匀分布，充分利用导线截面，降低线路电阻。导线分裂结构特高压输电线路电抗和容抗的影响见下表。第18页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-5特高压电网的系统特性和经济性导线分裂结构对输电线路电抗的影响

注：相间距离GD=14m。子导线数总截面（mm2）分裂间距（cm）分裂导线直径（cm）XLΩ/kmXL标幺值１２５１５０．５５６１．００２２５４４４５４５０．４３３０．７８３２６２５４５５２０．３９００．７０４２５４４４５６５０．３５７０．６４６２３９２９２０．３１９０．５７８２４００１０２０．２５８０．４７１２２５３９１２７０．２１５０．３９第19页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-5特高压电网的系统特性和经济性导线分裂结构对输电线路容抗的影响

注：相间距离GD=14m。子导线数总截面（mm2）分裂间距（cm）分裂导线直径（cm）XLΩ/kmXL标幺值１２５１５０．１８８８１．００２２５４４４５４５０．１４９６０．７９３２６２５４５５２０．１３５６０．７２４２５４４４５６５０．１２５２０．６６６２３９２９２０．１１１４０．５９８２４００１０２０．１０５６０．５６１２２５３９１２７０．０９６０．５１第20页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-5特高压电网的系统特性和经济性分裂导线参数对特高压输电能力的影响

分裂导线按照电晕特性及其限制条件选取,特高压输电能力几乎不受导线截面积的影响。每相子导线的数目，分裂导线直径，子导线间距和相间距离直接决定电抗和容抗的大小，因而非常明显地影响特高压输电能力。改变分裂导线参数，计算线路波阻抗，可以算出各种参数下的自然功率输电能力。第21页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-5特高压电网的系统特性和经济性

分裂导线的直径从0.8m到1.2m，输电线输电能力增加10%左右；子导线数从6增加到10，输电能力可增加5%左右；相间距离从25m减少到15m，其他保持不变，输电能力可增加12%以上。总体来看，调整分裂导线的3个参数在合理的范围，输电能力可增加大约25%。第22页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-5特高压电网的系统特性和经济性特高压输电线路输电特性特高压输电线路的功率损耗和电压降落

超高压-特高压输电线路功率损耗比较

P=I2R=U2/R

1000kV级输电线路每km电阻值约为500kV的20%。两个电压等级的输电线路流过相同电流，1100kV输电线路电阻功率损耗仅为500kV线路的20%。

1100kV线路波阻抗约为500kV线路的85%左右。在满足稳定条件下，单回1000kV输电线输送功率通常为500kV输电线路的4倍以上。采用特高压输电能特别明显地降低输电线路电阻功率损耗。第23页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-5特高压电网的系统特性和经济性特高压输电的稳定性电力系统稳定性

电力系统稳定性是电力系统的属性，是电力系统中各同步发电机在受到扰动后保持或恢复同步运行的能力。电力系统功角稳定性可分为静态稳定，暂态稳定和动态稳定。

静态稳定指的是电力系统受到小的干扰后，不发生非同期性的失步，自动恢复到起始运行状态的能力。

暂态稳定指的是电力系统受到大的干扰后，各发电机保持同步运行并过渡到新的平衡状态或恢复到原来稳定运行状态的能力，通常指第一或第二振荡周期不失步。

动态稳定指的是电力系统受到小的或大的干扰后，不发生振幅不断增大的振荡而失步。第24页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-5特高压电网的系统特性和经济性电力系统电压稳定性是电力系统在给定的运行条件下，遭受扰动后，系统中所有母线电压能继续保持在可接受的水平的能力。核心问题是输电电网在传输有功功率和无功功率时，在线路电抗上要产生电压降落。第25页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-6特高压直流输电的系统特性特高压输电包括特高压交流输电和特高压直流输电两种形式。特高压输电中，交流为1000kV，直流为800kV。特高压交流输电中间可以落点，具有网络功能，可以根据电源分布、负荷布点、输送电力、电力交换等实际需要构成特高压骨干网架。特高压交流电网的突出优点是：输电能力大、覆盖范围广、网损小、输电走廊明显减少，能灵活适合电力市场运营的要求。适应“西电东送、南北互供”电力流的变化。特高压直流输电系统中间不落点，点对点、大功率、远距离直接将电力送往负荷中心。在送受关系明确的情况下，采用特高压直流输电，实现交直流并联输电或非同步联网，电力流向清晰，网间相互影响小。

第26页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-6特高压直流输电的系统特性两端直流输电系统可分为单极系统（正极或负极）、双极系统（正、负两极）和背靠背直流系统（无直流输电线路）三种类型。第27页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-6特高压直流输电的系统特性双极系统图1-4

图中：1-换流变压器；2-换流器；3-平波电抗器；4-交流滤波器；5-静电电容器；6-直流滤波器；7-控制保护系统；8-接地极线路；9-接地极；10-远动通信第28页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-6特高压直流输电的系统特性单极系统图1-5单极直流输电系统接线示意图(a)单级大地回线方式（b）单级金属回线方式1-换流变压器；2-换流器；3-平波电抗器；4-直流输电线路；5-接地极系统；6-两端的交流系统第29页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-6特高压直流输电的系统特性背靠背直流系统图1-6背靠背换流站原理接线第30页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-6特高压直流输电的系统特性高压直流输电的优点

直流输电架空线路只需正负两极导线，杆塔结构简单，线路走廊窄，造价低，损耗小。

直流线路的输送能力强，一回士500kV的直流线路可输送3000～3500MW，士800kV则可输送4800～6400MW；

直流线路无电容电流，沿线的电压分布均匀，不需装设并联电抗器。

第31页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-6特高压直流输电的系统特性高压直流输电的优点

直流电缆线路耐受电压高、输送容量大、输电密度高、损耗小、寿命长，且输送距离不受电容电流的限制。远距离跨海送电和地下电缆送电大多采用直流电缆线路。第32页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-6特高压直流输电的系统特性高压直流输电的优点

直流输电两端的交流系统无需同步运行，其输送容量由换流阀电流允许值决定，输送容量和距离不受两端的交流系统同步运行的限制，有利于远距离大容量输电。

不增加被联接电网的短路容量，不需要因短路容量问题而更换被联接电网的断路器以及对电缆采取限流措施；

被联电网可以是额定频率不同（50Hz和60Hz),有利于运行和管理。第33页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-6特高压直流输电的系统特性高压直流输电的优点

直流输电输送的有功和换流器吸收的无功均可方便快速地控制，可利用这种快速控制改善交流系统的运行性能。直流输电可利用大地（或海水）为回路，省去一极的导线，同时大地电阻率低、损耗小。对于双极直流系统，大地回路通常作为备用导线，当一极故障时，可自动转为单极方式运行，提高了输电系统的可靠性。

第34页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-6特高压直流输电的系统特性

高压直流输电的优点

直流输电可方便地进行分期建设和增容扩建，有利于发挥投资效益。

第35页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-6特高压直流输电的系统特性高压直流输电的缺点

直流输电换流站比交流变电所结构复杂、造价高、运行费用高。换流站造价比同等规模交流变电所要高出数倍。换流器运行时在交流侧和直流侧产生一系列的谐波，为降低谐波的影响，在两侧需分别装设交流滤波器和直流滤波器，使得换流站的占地面积、造价和运行费用均大幅度提高。晶闸管换流阀将吸收大量的无功，除交流滤波器提供的无功外，有时还需装设静电电容器、调相机或静止无功补偿器。第36页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-6特高压直流输电的系统特性高压直流输电的缺点直流断路器没有电流过零点可利用，灭弧问题难以解决。直流输电利用大地（或海水）为回路将带来接地极附近地下金属构件、管道等埋设物的电腐蚀、直流电流通过中性点接地变压器使变压器饱和、以及对通信系统和航海磁罗盘的干扰等问题。由于直流电的静电吸附作用，使直流输电线路和换流站设备的污秽问题比交流输电严重，给外绝缘问题带来困难，这也是特高压直流输电需要研究的重点问题。第37页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-6特高压直流输电的系统特性

高压直流输电的缺点

在电网建设中，经过严格的技术经济论证，采用直流输电相对比较有利的场合有以下几种：远距离大容量输电；电力系统联网；直流电缆送电；轻型直流输电的应用。从1954年到2000年，世界上共有63项直流输电工程投入运行，其中架空线路17项，电缆线路8项，架空和电缆混合线路12项，背靠背直流工程26项。其中单项架空线路的最高电压和最大输送容量为士600kV，3150MW（巴西伊泰普直流工程）。士500kV，输送容量（3000MW）最大的工程在中国有三个。

第38页，共182页，2023年，2月20日，星期六1-6特高压直流输电的系统特性特高压直流输电的现状从1987年到2004年，我国己有7项直流输电工程投入运行，见下表。图1-7我国已运行的直流输电工程序号工程名称功率（MW）电压（kV）距离（km）投运时间（年）架空线电缆1舟山直流工程（单级）50-100421219872葛洲坝、南桥直流工程1200士5001045/19893天生桥、广州直流工程1800士500960/20004三峡、常州直流工程3000士100860/20025三峡、广州直流工程3000士100940/20046贵州、广州直流工程3000士100880/20047向家坝上海直流工程士80019072009第39页，共182页，2023年，2月20日，星期六二.实现特高压的关键

理论与技术第40页，共182页，2023年，2月20日，星期六实现特高压的关键理论与技术同国外相比较，我国特高压技术的研究状况仍需进一步加强。

1000kV级交流有现成的工程经验可以参照，但考虑到我国的实际情况（高海拔、重污秽等），不宜照搬国外的建设经验，应加强自主研发能力，特别是针对我国特有的问题进行技术攻关。

±800kV级直流国际上没有现成的工程经验可循，以往的研究工作都是基于试验室进行的，工程实施过程中必然会遇到一些技术问题，尤其是下列关键技术值得深入探讨，以期促进工程的顺利实施。第41页，共182页，2023年，2月20日，星期六实现特高压的关键理论与技术2-1特高压电网内部过电压2-2特高压电网雷电过电压2-3特高压电网的绝缘与绝缘配合2-4特高压输电线路的电晕与环境问题2-5特高压设备的相关问题第42页，共182页，2023年，2月20日，星期六电力系统内部过电压是指由于电力系统故障和/或者开关操作而引起电网中电磁能量的转化，从而造成瞬时或持续时间较长的髙于电网额定允许电压并对电气装置造成威胁的电压升髙。内部过电压分为操作过电压和暂时过电压两大类。2-1-1电网内部过电压的定义第43页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-1-2过电压的分类非线性（铁磁）过电压电力系统过电压雷电过电压内部过电压直击雷过电压感应雷过电压操作过电压（几十ms）暂时过电压（0.1s~数小时）工频过电压谐振过电压线性过电压参数过电压第44页，共182页，2023年，2月20日，星期六操作过电压：由断路器及刀闸操作和系统故障引起的暂态过渡过程。特快速暂态过电压（VeryFastTransientOver-voltage,VFTO）是一种波头很陡、频率很高，在六氟化硫（SF6）气体绝缘的变电站（GIS）中出现的操作过电压。工频过电压的频率为工频或者接近工频。工频过电压产生的原因包括空载长线路的电容效应、不对称接地故障引起的正常相电压升高、负荷突变等。谐振过电压电力系统中的电感，包括线性电感、非线性电感（如高压电抗器和变压器的励磁电抗）和周期性变化的电感，当系统发生故障或操作时，这些电感可能与其串联或并联的电容（如线路电容和串、并联补偿电容）产生谐振而引发谐振过电压。

2-1-3过电压的分类第45页，共182页，2023年，2月20日，星期六

2-1-4工频过电压对电力系统的影响它的大小直接影响操作过电压的幅值；它是决定避雷器额定电压的重要依据，进而影响系统的过电压保护水平；可能危及设备及系统的安全运行。第46页，共182页，2023年，2月20日，星期六

2-1-5潜供电流及其恢复电压潜供电流不属于过电压，但它是单相重合闸过程中产生的一种需要重视的电磁暂态现象。在超、特高压系统中普遍采用单相自动重合闸消除单相瞬时性故障，当线路由于雷击闪络等原因发生单相瞬时接地，故障相线路两侧断路器分闸后，由于健全相与故障相的电容和电感耦合，孤道中仍然流过一定的感应电流，称为潜供电流（或称作二次电流）。潜供电流是影响单相重合闸成功率的重要因素。330KV及以上等级的系统电压高、线路长、输送容量大，使得潜供电弧持续燃烧时间较长，有时甚至不能自熄，造成重合闸失败，因此需要采取措施限制潜供电流及其恢复电压。第47页，共182页，2023年，2月20日，星期六

2-1-6潜供电流及其恢复电压潜供电流的机理图2-1潜供电流示意图

第48页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-1-7特高压输电系统过电压问题特高压输电系统的电磁暂态和过电压问题与超高压系统有相似之处，但由于特高压系统线路输送容量大、距离可能更长，而自身的无功功率很大，可能造成如下一些问题。在甩负荷时可能导致严重的暂时过电压。在正常运行负荷变化时将给无功调节、电压控制以及单相重合闸潜供电弧熄灭等造成一系列问题。在特高压系统研究设计中，面临的重大问题之一是使电磁暂态过电压等限制在一个合理的水平。第49页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-1-8特高压输电系统过电压问题随着电网标称电压的升高，从高压、超高压到特高压，内部过电压对输变电设备绝缘设计的影响越来越大。一方面，过电压的基值随标称电压的升高而增大，即使过电压倍数一样，过电压的幅值也随之增大。另一方面，随标称电压的升高，设备绝缘受电压的影响越来越敏感。特别是对特高压电网中的外绝缘，其耐受内过电压的水平出现了饱和现象，即放电电压与间隙距离成非线性关系。操作过电压是影响绝缘设计的关键因素，从高压、超高压到特高压，逐步降低过电压倍数至关重要。工频过电压是选择金属氧化物避雷器额定电压的基础，从而决定着绝缘配合，一定要限制到合适的水平。

第50页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-1-9各电压等级过电压倍数高压、超高压、特高压电网的过电压倍数：操作过电压倍数1.0p.u.=

10.15.66kV中性点非有效接地110kV.220kV330kV500kV750kV1000kV4.03.02.22.01.81.6（1.7）10.15.66kV中性点非有效接地110kV.220kV330kV500kV750kV1000kV1.31.3/1.41.3/1.41.3/1.41.3/1.4操作过电压倍数1.0p.u.=第51页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-1-10各国特高压系统过电压水平图2-2各国特高压系统过电压水平国别

前苏联日本意大利最高工作电压(kV)120011001050工频过电压（p.u.）

1.41.41.35操作过电压（p.u.）

1.6-1.81.6-1.71.7第52页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-1-11我国特高压系统过电压的参考限值

工频过电压：限制在1.3p.u.以下，在个别情况下线路侧可短时（持续时间不大于0.3s）允许在1.4p.u.以下。相对地统计操作过电压（出现概率为2%的操作过电压）：对于变电站、开关站设备应限制在1.6p.u.以下。对于长线路的线路杆塔部分限制在1.7p.u.以下。相间统计操作过电压：对于变电站、开关站设备应限制在2.6p.u.以下。对于长线路的线路杆塔部分限制在2.8p.u.以下。其中:第53页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-1-12影响工频过电压的主要因素空载长线路的电容效应及系统阻抗的影响；线路甩负荷效应；线路单相接地故障；甩负荷后，发电机转速的增加及自动电压调节器（AVR）和调速器也会对工频过电压有所影响。第54页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-1-13限制工频过电压的可能措施限制工频过电压的可能措施使用高压并联电抗器补偿特高压线路电容使用可控高抗或可调节高抗使用良导体地线(或光纤复合架空地线OPGW)使用线路两端联动跳闸或过电压继电保护使用大容量金属氧化物避雷器选择合理的系统结构和运行方式第55页，共182页，2023年，2月20日，星期六

2-1-14潜供电流的限制措施特高压系统主要采取以下两种措施加快电网潜供电流熄灭措施：在装有高压并联电抗器的线路加装小电抗。使用快速接地开关（HSGS）。第56页，共182页，2023年，2月20日，星期六

2-1-15高压并联电抗器加装小电抗该方法通过补偿线路相间电容和相对地电容，特别是使相间接近全补偿，即使相间阻抗接近无穷大，以减小潜供电流的电容分量；另外还可以加大对地阻抗，以减小潜供电流的电感分量。此方法在我国500kV系统广泛使用。图2-3电抗器中性点接小电抗

第57页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-1-16使用快速接地开关（HSGS）限制潜供电流图2-4快速接地开关示意图

第58页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-1-17快速接地开关限流原理图2-5快速接地开关的动作顺序

1、在故障相线路两侧开关跳开后，先快速合上故障线路两侧的HSGS，将接地点的潜供电流转移到电阻很小的两侧闭合的接地开关上，以促使接地点潜供电流熄灭；2、然后打开HSGS，利用开关的灭弧能力将其电弧强迫熄灭。3、最后再重合故障相线路。第59页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-1-18操作过电压及其限制措施限制特高压系统操作过电压主要措施金属氧化物避雷器（MOA）断路器合闸电阻限制合闸过电压使用控制断路器合闸相角方法降低合闸过电压使用断路器分闸电阻限制甩负荷分闸过电压的可行性选择适当的运行方式以降低操作过电压

相当一部分限制操作过电压是建立在限制工频过电压基础上。为了将特高压的合闸和重合闸操作过电压限制在上述目标内，除了第一讲中采用的限制工频过电压措施外，主要还考虑上述可能的措施。第60页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-1-19断路器合闸电阻限制合闸过电压

断路器合闸电阻示意图如图5所示。合闸时，辅助触头先合上，经过一段时间（称之为合闸电阻接入时间），主触头合上。以此达到限制合闸过电压目的。图2-6断路器合/分闸电阻示意图第61页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-2-1雷电过电压架空线路的雷击过电压直击雷：雷击杆塔塔顶；雷击避雷线档距中央感应雷绕击雷发电厂变电站的雷击过电压入侵波：架空输电线路传来绕击反击：空中反击；地下反击第62页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-2-2架空线路的雷击过电压图2-7有避雷线线路的雷击过电压第63页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-2-3特高压架空输电线路的

雷电绕击与保护由于特高压输电杆塔高度很高，导线上工作电压幅值很大，比较容易由导线上产生向上先导。这些因素会使避雷线屏蔽性能变差。举例一：前苏联的1150kV特高压架空输电线路在不长运行期间（3000km•a）内发生雷击跳闸21次，跳闸率高达0.7/100km•a。这些跳闸的基本原因是在耐张转角塔处雷电绕击导线。提高特高压输电线路耐雷性能的主要措施是采用更小的避雷线对导线的保护角。举例二：日本1000kV特高压架空输电线路东西线所在地区年雷暴日数为25，在以500kV运行期间雷击跳闸率却高达0.9/100km•a。尽管采用了负保护角，但线路杆塔过高，在遭到线路侧面雷击导线时引起了绝缘子闪络。第64页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-2-5几种塔形的研究结果

对我国拟建的交流1000kV特高压输电线路的避雷线屏蔽性能进行的初步研究结果

1.塔型：3V型水平，3V型三角，M型水平，M型三角。图2-91000kV特高压输电线路直线杆塔型式左边是3V型水平排列，右边是3V型三角排列第65页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-2-5几种塔形的研究结果图2-101000kV特高压输电线路直线杆塔型式左边是M型水平排列，右边是M型三角排列第66页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-2-6几种塔形的研究结果塔型－导线排列保护角绕击闪络率（％）M型水平9.230.51M型三角5.920.113V型水平9.722.193V型三角6.621.21表2-111000kV输电线路绕击闪络率

M型与3V型比较，在相近的保护角下前者的绕击闪络率比后者要小。

M型与3V型各自的导线三角排列与水平排列相比时，三角排列的绕击闪络比水平排列的要小。四种塔型的绕击闪络率以3V型水平排列最大，为最小的M型水平排列的19.9倍，达2.19‰。第67页，共182页，2023年，2月20日，星期六

2-2-7特高压架空输电线路的

雷击反击与保护特高压架空输电线路由于采用避雷线且绝缘子串和空气间隙的雷电冲击放电电压很高，雷击塔顶或其附近避雷线反击时的雷电流幅值大，出现概率小，一般无需采取其他措施加以保护。雷击塔顶或其附近避雷线出现反击闪络的雷电流与杆塔高度关系很大。杆塔接地电阻也是影响反击耐雷水平的一个因素。前苏联的特高压架空输电线路采用水平拉线V型杆塔，杆塔高度约46m。而日本特高压架空输电线路采用同塔双回路、三相导线垂直排列的自立式杆塔，塔高88～148m。从防止雷电绕击或反击来说，同塔双回路自立式杆塔是不利的。

第68页，共182页，2023年，2月20日，星期六

2-2-7特高压架空输电线路的

雷击反击与保护塔型塔高（m）导线排列单回闪络双回闪络拉线V型46水平1.6×10-4——自立塔73.3水平（M串）4.7×10-4——自立塔双回88—148双回垂直3.9×10-33.4×10-4表2-12特高压雷电反击闪络率

由表2-12可见,随着线路高度增加,雷电反击闪络率也相应变大.第69页，共182页，2023年，2月20日，星期六

2-2-7特高压架空输电线路的

雷击反击与保护塔型下列Td下的跳闸次数204080拉线V型2.3×10-45.7×10-41.4×10-3自立塔8.3×10-42.0×10-35.0×10-3自立塔双回0.06/0.0050.15/0.0130.37/0.033表2-13特高压架空输电线路100km每年的雷电反击跳闸次数表中分子/分母对应单回线/双回线由表2-13见,拉线V型塔雷电反击跳闸次数最低,其次是水平排列的自立塔,雷电反击跳闸次数是前者的3.6倍。但从总体上来说，还是比较低的，它在雷暴日40的地区，雷电反击跳闸次数为2.0×10-3，比我国500kV输电线路的运行统计值0.14小的多。自立双回塔的雷电反击跳闸次数是比较高的。若采用此种塔型，需要良好的防雷设计。第70页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-2-8特高压变电站的防雷保护一、特高压变电站高压配电装置的直击雷保护特高压变电站采用避开式高压配电装置（AIS）、敞开式电气设备时，可直接在特高压变电站构架上安装避雷针或避雷线作为直击雷保护装置。特高压变电站采用半封闭组合电器（HGIS）或全封闭式组合电器（GIS），则其GIS部分的引入、引出套管尚需保护装置保护。而GIS本身仅将其外壳接至变电站接地网即可。

第71页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-2-8特高压变电站的防雷保护二.特高压变电站电气设备的雷电侵入波过电压保护与高压、超高压变电站一样，特高压变电站电气设备也需考虑由特高压架空线传入的雷电侵入波过电压保护。1.根本措施：在变电站内适当位置安装金属氧化物（MOA）。为了限制线路上操作过电压，在变电站线路断路器的线路侧安装MOA；变压器回路安装避雷器，保护变压器；变电站母线上是否要安装金属氧化物避雷器以及避雷器距被保护设备的距离则要通过数字仿真确定。第72页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-2-8特高压变电站的防雷保护2.变电站耐雷指标－雷害事故重现期（年）一般按变电站进线2km处因雷击杆塔反击在导线上出现直角电压波后向变电站传播，波头变缓，且不引起变电站内电气设备绝缘损坏来要求。雷害事故重现期（年）可由2km进线段导线上每年出现雷直击和反击次数之和的倒数来求得。前苏联提出，220、500kV和1150kV的变电站耐雷指标应分别为400～600、800～1000年和1200～1500年。

第73页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-3-1特高压电网的绝缘与绝缘配合

电力电网主要事故:

电网电气装置的绝缘闪络或击穿。过电压的类型：工作过电压；暂时过电压；操作过电压；雷电过电压。

绝缘配合的概念根据电气设备所在系统中可能出现的各种电气应力（工频电压和各种电压），并考虑保护装置的保护性能和绝缘的电气特性，适当选择设备的绝缘水平，使之在各种电气应力的作用下，绝缘故障率和事故损失均处于经济上和运行上都能接受的合理范围内。包括：A：架空线路与变电所之间的绝缘配合

B：同杆架设的双回路线路之间的绝缘配合

C：各种外绝缘之间的绝缘配合

D：被保护绝缘与保护装置之间的绝缘配合第74页，共182页，2023年，2月20日，星期六

2-3-2特高压输电绝缘的电气特性一、特高压输电绝缘的分类

1.特高压架空输电线路绝缘的分类

A：绝缘子

B：空气间隙⑴导线对杆塔之间的空气间隙⑵导线之间的空气间隙⑶档距中间导线对地的空气间隙⑷档距中间导线对地面上运输工具或传动

机械间的空气间隙第75页，共182页，2023年，2月20日，星期六2.特高压变电站绝缘的分类

GIS（GasInsulatedSubstation）

SF6气体绝缘，内部绝缘子，引入和引出套管绝缘

AIS（AirInsulatedSubstation）

A.绝缘子

B.非自恢复绝缘设备（油纸绝缘）

C.空气绝缘⑴带电部分对接地部分之间的空气间隙（Ａ１）⑵不同相的带电部分之间的空气间隙（Ａ２）2-3-2特高压输电绝缘的电气特性第76页，共182页，2023年，2月20日，星期六二、特高压架空输电线路的绝缘子性能要求1.高机械负荷能力由于其悬挂的相导线根数多，截面大，覆冰等极为苛刻的运行条件，因此必须有足够大的机械负荷力。2.防污闪3.提高过电压耐受能力（L0，H）

L0：爬电距离，与承受的工作电压相关

H：结构高度，与承受的操作过电压相关一般L0/H大于等于34.降低无线电干扰由于无线电干扰的要求，对于特高压绝缘子球头，钢脚及其间的距离和钢帽边缘的形状和加工的粗糙度等均应精心的设计和处理。

2-3-2特高压输电绝缘的电气特性第77页，共182页，2023年，2月20日，星期六5.复合绝缘子及其存在问题优点：重量轻，机械性能好，电气绝缘性能好，耐电弧能力强存在问题：由于特高压输电线路采用大吨位复合绝缘子，玻璃钢芯棒直径需相应扩大。因此认为采用单节结构为宜；另一种观点认为单支绝缘子太长，会带来制造，运输和安装等问题，且其对柔性要求高，芯棒易被损伤，因此采用两支绝缘子可能更好。前景：为适应工程需要，我国目前正在对特高压架空输电线路复合绝缘子进行研发。

2-3-2特高压输电绝缘的电气特性第78页，共182页，2023年，2月20日，星期六三、特高压架空输电线路空气间隙放电特性

空气是超/特高压输电工程中重要的绝缘介质之一50%放电电压影响空气间隙的放电电压的因素作用的电压种类；极性（操作/雷电过电压）；波形（操作过电压的波头长度）；构成空气间隙电极的形状，距离；所在地区的空气气象参数。冲击电压波形的确定研究表明，线路上全部过电压中，有90%以上的波头大于1000us。考虑到这些数据，前苏联学者推荐试验冲击电压的波头长度等于1000us。当冲击波波头在1000~5000us范围内变化时，长空气间隙的试验结果基本是相同的。2-3-2特高压输电绝缘的电气特性第79页，共182页，2023年，2月20日，星期六一、绝缘子串形选择应考虑的因素绝缘子串形选择与杆塔的型式和三相导线布置的形式（三角或水平）有关。目前国外特高压线路杆塔的绝缘子串主要为V串和I串。其中较多的杆塔中相使用可减小塔窗宽度的V串，两边相使用I串，此种线路绝缘子串悬挂方式也被称为M形。二、选择绝缘子串长应考虑的因素

污秽条件下绝缘子耐受工作电压的能力决定了串长。2-3-3特高压输电绝缘子的选择第80页，共182页，2023年，2月20日，星期六四、变电站用绝缘子的污秽闪络特性

日本在武山和能登试验场对支柱绝缘子和瓷套进行了定期等值盐密测量和快速污染测量，结果表明支柱绝缘子和瓷套表面的等值盐密随其平均直径加大而减小，1000KV瓷套的盐密比可以按照这种趋势进行估算，但还需要通过现场试验给予确认。前苏联通过改变污秽物的成分，得到了特高压设备外绝缘的50%放电电压与污秽表面电导的关系。日本使用等价雾中法获得了不同有效长度瓷套的耐受电压与盐密的关系。目前我国应该开展全尺寸支柱绝缘子的人工污秽试验研究和大型瓷套的人工污秽与雾闪的试验研究，以满足我国特高压输电的需要。2-3-3特高压输电绝缘子的选择第81页，共182页，2023年，2月20日，星期六一、工作电压要求的导线对杆塔的空气间隙输电线路导线对杆塔空气间隙的工频50%放电电压参照DL/T620——1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》二、操作过电压下导线对杆塔的空气间隙按统计法选择的。三、雷电过电压下导线对杆塔空气间隙的选择

1000KV特高压架空输电线路雷电反击耐雷水平，主要是有绝缘子串决定的。鉴于目前长绝缘子串尚缺乏雷电冲击放电电压的数据，其50%雷电冲击放电电压暂按与等长度的空气间隙相同考虑。在这一前提下，表2-15给出了特高压架空输电线路导线对杆塔的雷电电压要求的空气间隙，。

2-3-4特高压输电线路空气间隙的选择第82页，共182页，2023年，2月20日，星期六综合以上结果，表2-15给出了海拔高度1000m地区我国特高压架空输电线路导线对杆塔的空气间隙要求值的一个汇总，为便于比较也列出国外的一些数据。国家工作电压操作过电压雷电过电压V串I串V串I串中国3.06.55.07.46.4前苏联2.58.0-9.06.0-7.0————日本3.09———6.0——6.62

2-3-4特高压输电线路空气间隙的选择第83页，共182页，2023年，2月20日，星期六变电站相导线对地/相对相导线的空气间隙应能承受工作电压，操作过电压和雷电过电压的作用。如本章第二节所述，变电站相导线对地/相对相导线的空气间隙可按绝缘配合的半统计法加以选择。2-3-4特高压变电站空气间隙的选择第84页，共182页，2023年，2月20日，星期六表2-16工作电压下相对相空气间隙的要求值海拔高度（m）10002000空气间隙（m）6.06.22-3-4特高压变电站空气间隙的选择第85页，共182页，2023年，2月20日，星期六

表2-17相对相导线之间空气间隙的推荐值。相—地空气间隙（m）相—相空气间隙（m）有风偏无风偏8.0/7.5-106.06.62-3-4特高压变电站空气间隙的选择第86页，共182页，2023年，2月20日，星期六相—地空气间隙A1（m）相—相空气间隙A2（m）有风偏无风偏6.06.68.52-3-4特高压变电站空气间隙的选择表2-18雷电过电压综合以上结果，选取雷电过电压下相对相空气间隙为8.5m。第87页，共182页，2023年，2月20日，星期六对于电气设备绝缘配合方法，电气设备内绝缘的耐受电压是以避雷器的操作冲击、雷电冲击保护水平为基础，同时乘以一配合系数（安全裕度），用惯用法加以确定的。参照IEC71—2（1996）《绝缘配合#第二部分使用导则》和DL/T620——1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》等有关标准，取绝缘配合系数如下：

2-3-5特高压电气设备的绝缘配合第88页，共182页，2023年，2月20日，星期六设备最高电压（KV，rms）雷电冲击耐压（KV）操作冲击耐压（KV）变压器其他设备变压器其他设备11002250240018001800

2-3-5特高压电气设备的绝缘配合图2-19第89页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-4特高压输电线路的电晕与环境问题电晕放电将产生无线电干扰、可听噪声和电晕损失等，对环境和运行会造成一定影响。从建设和运行成本以及保护环境等多方面考虑，合理设计导线，适度控制电晕效应，对发展特高压输电非常重要。

第90页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-4-1输电线路的电晕现象

电晕放电

输电线路工作时，导线（电极）附近存在电场。由于宇宙射线和其它作用，在空气中存在大量自由电子，这些电子在电场作用下会受到加速，撞击气体原子。如果电场强度达到气体电离的临界值，自由电子在撞击前积累的能量足以从气体原子撞出电子，并产生新的离子。此时在导线附近一小范围内的空气开始电离，如果导线附近电场强度足够大，以致气体电离加剧，将形成大量电子崩，产生大量的电子和正负离子.伴随着电离，存在复合等过程，辐射出大量光子，在黑暗中可以看到在导线附近空间有蓝色的晕光，同时还伴有咝咝声，这就是电晕。这种特定形式的气体放电称为电晕放电。第91页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-4-1输电线路的电晕现象

电晕效应伴随着电离、复合等过程而有声、光、热等效应，表现为发出“咝咝”的声音、蓝色的晕光以及使周围气体温度升高等。电晕会产生高频脉冲电流，其中还包含着许多高次谐波，会造成对无线电的干扰。在工频电压的每半周内，电晕都要发生和熄灭一次，更会辐射出大量电磁波，一般来说，交流线路的无线电干扰比直流线路的大。高压输电线路的绝缘子和各种金具上较容易出现电晕，随着输电线路电压的不断提高，延伸范围不断扩大，线路上电晕造成的无线电干扰已成为输电线路设计和运行中的一个很重要的需要注意限制的问题。

第92页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-4-1输电线路的电晕现象

电晕效应电晕会发出人可听到的噪声，对人们会造成生理、心理上的影响。对于500kV及以下的电力系统，这个问题尚不严重；而对于1000kV及以上的电力系统，这个问题成为环境保护的重要内容。由于特高压输电线路电压高，要降低导线表面场强和可听噪声，将需要采用比超高压输电线分裂数更多、子导线更粗的导线，这是交流特高压输电线路设计和建设中的一个关键问题。电晕放电会产生能量损耗，在某些情况下，会达到可观的程度。电晕放电会产生某些化学反应，如在空气中产生臭氧、一氧化氮和二氧化氮等。

第93页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-4-1输电线路的电晕现象电晕效应在尖端或电极的某些突出处，电子和离子在局部强场的驱动下高速运动，与气体分子交换动量，形成“电风”。当电极固定得刚性不够时（例如悬挂着的导线等），气体对“电风”的反作用会使电晕极振动或转动。机械、电气设计参数配合不佳的输电线路在不良气候下发生电晕时，对“电风”反作用力的积累，甚至会使某些档距内的导线作持续的大幅度的低频舞动。直流线路的电晕放电会使极导线之间和极导线与大地之间充满空间电荷，使线路附近对地绝缘较好的物体上积累电荷，其上的对地电压会达到数千伏或更高。

第94页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-4-2影响输电线路电晕放电的主要因素导线表面起晕场强

较小半径导线的起晕场强比较大半径导线的大；表面粗糙的导线的起晕场强比表面较光滑的导线的小。

导线表面状况

影响导线表面状况的有外在和“内在”两大类因素：外在因素主要有空中降落的物质，如昆虫、灰尘、蜘蛛网、植物、树叶、鸟粪等。这些外来物附在导线上后，会影响导线表面场强分布，使局部场强增大，成为电晕源点.内在”因素主要有新导线上的油脂、导线碰伤以及导线上的残留金属凸出物；一些新金具和新导线上的小毛刺等。这类因素可能会成为新线路的电晕放电点。又正是电晕放电作用，会逐渐烧掉这些东西，使其对电晕放电的作用逐渐变小。第95页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-4-2影响输电线路电晕放电的主要因素导线上的水滴

雨水在导线上的流动状况以及形成的水滴都直接影响导线表面电场。特别是水滴，会使表面电场发生较大畸变，使局部表面电场增强，电晕源点增多，电晕放电强度增加。对于交流输电线路，雨天时的电晕放电强度比晴天时的大许多，由此引起的无线电干扰和可听噪声也大许多。第96页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-4-2影响输电线路电晕放电的主要因素导线表面场强输电线路电晕的主要效应包括无线电干扰、可听噪声和电晕损失，这些效应的程度主要取决于两方面的因素：（1）线路结构；（2）气候条件。体现线路结构的因素主要有：导线结构，包括分裂数和子导线直径；相导线间距（交流）和极导线间距（直流）；导线对地高度。影响导线电晕放电的最主要因素是导线表面场强。由于特高压输电线路的电压比超高压的高，导线电荷量比超高压的大，为了使特高压输电线路的表面场强与超高压线路的相当，需要导线的分裂数更多，子导线的截面更大。第97页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-4-3特高压输电线路的可听噪声

输电线路的可听噪声是指导线周围的电晕和火花放电所产生的一种能直接听到的噪声，属于声频干扰。随着输电电压等级的提高，特别是对于特高压输电线路，电晕放电引起的噪声将会增大，如果处理不好，可能会影响特高压输电线路附近人员的正常生活和工作，因此，在发展特高压输电时，必须慎重对待。国内外的研究结果表明：在电磁环境的几项指标---工频电场、工频磁场、无线电干扰和电视干扰、电晕噪声中，电晕噪声是制约特高压输电线路设计的最关键因素。第98页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-4-5气候对输电线路可听噪声的影响

对于交流输电线路，最重要的是考虑雨天情况。下雨的几率比雾和雪大，尤其是毛毛雨或下小雨、中雨时，雨滴在导线上的碰撞与聚集，会产生大量沿导线随机分布的电晕放电，每次放电均会爆发一次噪声，所以通常根据雨期所产生的噪声来估量噪声的特性和限制水平。另一方面，由于雨天电晕噪声的产生过程十分复杂，随机因素多，分散性大，故很难从理论上推导一种精确预测电晕噪声的公式。因此，各国对可听噪声的预测都是通过在电晕笼内模拟或在试验线段上长期实测数据的统计、分析而演绎得出的。第99页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-4-6特高压输电线路可听噪声水平和降低可听噪声的措施采用对称分布的子导线时，增加导线分裂数目和控制分裂导线间距，以减小导线表面场强。采取子导线非对称分裂方式，尽可能使子导线分配的电荷均匀，以改善导线表面电场分布。在对称分裂子导线束中附加子导线，以改善各子导线表面电荷分布和减小导线表面场强。在导线上涂抹憎水涂料等，减小雨天时导线下的水滴，从而减小电晕放电强度，以达到降低可听噪声的效果。第100页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-4-8工频电场和磁场生态影响工频电场对生态环境影响

工频电场的短时生态影响工频电场的长期生态影响工频磁场对生态环境的影响

工频磁场的短时生态环境影响工频磁场的长期生态影响第101页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-5特高压设备的相关问题特高压系统中使用的电力设备国产化，是发展特高压的一个重要环节。随着对设备技术要求的研究和国内制造长研发能力的提高，国内制造特高压设备的能力正在不断提高。

国内特高压变压器的制造能力

现国内生产的1000KV变压器已通过形式实验并投入实际运行。第102页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-5特高压设备的相关问题国内特高压并联电抗器的制造能力

国内的制造厂，已经为我国的500KV和330KV的电网生产了大量容量固定（非可控）的线性并联电抗器。最近，为西北电网研制的750KV电抗器也将投入运行。国内特高压开关设备的制造能力

根据了解，已经有厂家研制了500KV、50KA的一口罐式断路器，准备挂网试运行。对支柱式断路器，在国内已有500KV双断口瓷柱式断路器。第103页，共182页，2023年，2月20日，星期六2-5特高压设备的相关问题国内特高压避雷器和套管的制造能力国产的500KV及以下电压等级的无间隙金属氧化避雷器以大量在我国电网中运行。750KV用的避雷器也已有两个厂家生产，即将投入运行。国内特高压互感器的制造能力国内已经生产了大量的500KV及以下电压等级的电容式电压互感器，750KV的电容式电压互感器使用国内生产的硅橡胶复合套管，也即将投入运行。500KV及以下电压等级的电流互感器，也主要是国产供应。好几个制造厂均具备生产特高压CVT的能力。第104页，共182页，2023年，2月20日，星期六三.目前特高压技术的应用

3-1特高压技术的发展历程3-2特高压输电技术研究3-3特高压研究基本结论3-4国外特高压技术应用现状3-5特高压变电站与电气设备3-6输电线路导线、金具与杆塔第105页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-1特高压技术的发展历程—背景随着用电负荷的日益快速增长和远距离、大容量输电需求的增加。经济发达国家的电网从50年代开始在以高压电网为主的基础上，逐渐形成330kV、345kV以及500kV超高压电网。前苏联、美国和加拿大等国逐渐建成了750kV和765kV等电压等级的最高的超高压电网。

第106页，共182页，2023年，2月20日，星期六高压、超高压输电线和变电站的数目日益增多，环境问题变得日益突出，特别是输变电用地的约束条件限制了超高压输电的发展。3-1特高压技术的发展历程—背景第107页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-1特高压技术的发展历程—背景特高压大容量输电将实现规模经济，减少网损，避免输电设备的重复容量，确保电力系统的可靠性，使输电线路对环境的影响降至最小。特高压输电将是提高线路输电能力的主要途径。并能解决建设更多超高压线路与环境保护突出的矛盾。第108页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-1特高压技术的发展历程—背景基于上述几个方面的预测，美国的美国电力公司（AEP）、BPA电力公司、日本东京电力公司、前苏联、意大利和巴西等国的公司，于20世纪60年代末或70年代初开始进行特高压可行性研究。

第109页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-2特高压输电技术研究远距离、大容量输电的需求带动了特高压输电技术的研究。特高压输电技术是在超高压输电技术基础上发展的输电技术。根据超高压输电的设计和运行经验，以及特高压输电建设和运行的经济和环境保护要求，除了电气设备的攻关研制外，高电压技术方面的三大关键技术问题必须进行深入研究。它们是：（1）特高压电晕效应（2）特高压绝缘及要求（3）工频电、磁场及其影响。第110页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-3特高压研究的基本结论可听噪声特性和环境要求是特高压线路设计应考核的主要因素，按满足可接受的可听噪声标准进行线路设计，对无线电和电视的干扰水平可得到满意的结果，电晕功率损耗可降至最小。特高压输电电网的工频过电压和操作过电压是选择和设计绝缘系统的决定性因素。根据工频过电压和操作过电压确定的绝缘水平能满足雷电过电压的绝缘水平要求。

第111页，共182页，2023年，2月20日，星期六特高压输电线下和输电走廊边缘的地面工频电场强度可以做到与超高压线路相同的水平。特高压线路电流产生的磁场，与超高压线路没有根本的差异，不会成为影响线路设计的重要问题。特高压的环境效应按超高压输电线路原则设计，对生态不会有不良的效果，公众应当而且可以接受。3-3特高压研究的基本结论第112页，共182页，2023年，2月20日，星期六从20世纪70年代开始的特高压技术研究，大多数研究项目和任务，包括主要设备的原型试验在1983年—1986年几乎已近完成。在前苏联，世界第一条1150kV特高压输电线路和户外变电站于1985年投入商业运营国际大电网会议（CIGRE）组织来自特高压输电研究和建设的国家的专家成立38·04工作组，对特高压技术进行了评估，于1988年以38委员会的名义提出报告，并确认：特高压交流输电技术的实际应用已经成熟；根据现有的知识和经验，±800kV是特高压直流输电确实和有把握的可行电压等级。3-3特高压研究的基本结论第113页，共182页，2023年，2月20日，星期六经过各国特高压技术的研究和试验，技术问题已不是特高压输电发展的限制性因素。发展特高压电网在经济上是有吸引力的。特高压电网出现和发展的进程由大容量输电的需求所决定，主要取决于用电负荷的增长情况。3-3特高压研究的基本结论第114页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-4国外特高压输电现状美国BPA电力公司、美国电力公司和意大利电力公司20世纪70年代规划的特高压输电工程早已搁置。前苏联规划的特高压输电工程，除已建的两条1150kV线路运行6年后降压500kV运行外，其他工程也已搁置。为特高压技术试验研究建设的试验线段已不再试验运行。日本的特高压输电线路计划于2010年左右开始1000kV商业运行。其他各国尚未规划新的特高压输电工程及其进度安排。在特高压输电技术基本成熟可用的情况下，发达国家的特高压输电工程搁置或规划延迟，根本原因是没有大容量、远距离的输电需求。

第115页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-5特高压变电站与电气设备

日本特高压试验性变电站的电气主接线

第116页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-5特高压变电站与电气设备意大利特高压试验性变电站的电气主接线

第117页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-5特高压变电站与电气设备特高压变电站配电装置1.屋外敞开式配电装置2.屋外气体绝缘金属封闭配电装置（GIS）国外的试验和运行的特高压配电装置日本东京电力公司的试验性特高压配电装置

第118页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-5特高压变电站与电气设备敞开式

GIS

意大利国家电力公司（ENEL）的试验性特高压配电装置

第119页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-5特高压变电站与电气设备特高压电力变压器特高压变压器的特点有：容量很大，一般三相容量都在1000MVA以上，甚至达到几千MVA。绝缘水平高。基准绝缘水平（雷电冲击绝缘水平）高，一般在1950kV～2250kV之间或更高。由于容量大和绝缘水平高，其重量与体积必然很大。设计和制造时需要考虑运输的条件，一般为单相结构。第120页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-5特高压变电站与电气设备保定天威保变集团生产的1000kV变压器第121页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-5特高压变电站与电气设备日本试验性变电站的东芝公司变压器芯体结构示意图

意大利试验性变压器内部绕组结构

第122页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-5特高压变电站与电气设备美国电力公司试验场的特高压变压器外形图第123页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-5特高压变电站与电气设备特高压的高压并联电抗器特高压并联电抗器中性点接小电抗的原理图

第124页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-5特高压变电站与电气设备容量固定线性电抗器可控并联电抗器

A．晶闸管控制变压器(TCT)的可控电抗器接线图1-高压绕组，2-控制绕组，3-补偿绕组B．磁阀式可控电抗器接线图

两种可控电抗器的接线图

第125页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-5特高压变电站与电气设备特高压断路器

两种型式的六氟化硫断路器

支柱瓷瓶式

落地罐式

第126页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-5特高压变电站与电气设备日本特高压GIS中带有分合闸电阻的双断口断路器第127页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-5特高压变电站与电气设备特高压隔离开关

垂直伸缩式

水平伸缩式

第128页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-5特高压变电站与电气设备前苏联特高压屋外敞开型变电站中的PT3－1150/4000型隔离开关

第129页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-5特高压变电站与电气设备日本特高压试验变电站GIS中的隔离开关

外形图

内部结构示意图

第130页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-5特高压变电站与电气设备特高压的高速接地开关

日本的高速接地开关第131页，共182页，2023年，2月20日，星期六3-5特高压变电站与电气设备特高压气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)

三相共箱型气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)结构内部示意图

1一母线;2－隔离开关;3－接地开关;4－断路器;5－电流互感器;6一电压互感器;7一电缆终端第132页，共182页，2023年，