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特高压输电技术论文
特高压输电技术论文 特高压输电技术论文篇一 特高压输电技术分析 摘 要：作为我国正在重点发展的输电工程项目，特高压输电在电力 系统中引起了广泛的关注。文章对特高压输电工程发展的必要性进行阐述，在此 基础上从无功平衡、过电压抑制以及绝缘配合等技术层面对特高压输电进行探讨， 最后对交、直流特高压输电的优缺点进行了分析总结，以期推动我国特高压输电 工程技术的发展。关键词：特高压;输电;经济评价 中图分类号：TM723 文献标识码：A 文章编号：
1006-8937(2015)24-0087-02 电力输电系统有不同的电压等级，直流±800 kV及以上、交流1 000 kV 及以上电压等级的输电技术称为特高压输电技术。特高压输电技术的优点主要表 现在输送容量大和输电距离长，这对于解决我国能源和负荷分布的极度不均衡问 题具有重要意义。众所周知，我国国土面积大，负荷中心分布在华东和华南经济 发达地区，而能源则大量集中在西部欠发达地区，发展特高压输电技术，可以最 大效率地实现大范围、大容量的能量转移，是我国输电系统发展的必然趋势。
1 特高压输电技术发展的必要性 结合我国电力系统现状以及经济、社会发展的趋势，下文从电能需求 量增加、电力负荷和资源分布不均衡、综合联网效益以及减轻对输电线路周边的 环境污染几方面对特高压输电技术发展的必要性进行分析阐述。
1.1 电力能源需求量的增加 伴随着我国经济的快速发展，电力能源的消耗也在逐年攀升，并且将 在很长一段时间内保持稳步增长的趋势。根据2015年初中国电力企业联合会发布 的《2014年电力工业运行简况》，2014年，全国用电量55 233亿kWh，同比增长 3.8%;全口径发电量55 459 亿kWh，同比增长3.6%。截至2014年底，全国发电装 机容量13.60 亿kW，比上年增长8.7%，其中，水电30 183 万kW(含抽水蓄能2 183万kW)，占全部装机容量的22.2%;火电91 569 万kW(含煤电82 524 万kW、气电5 567 万kW)，占全部装机容量的67.4%，比上年降低1.7%;核电1 988 万/kW，并 网风电9 581 万kW，并网太阳能发电2 652 万kW。
可见，在我国经济蓬勃发展以及全面建设小康社会的带动下，我国对 于电力能源的需求量逐年增加，这就对电力系统的电能输送能力提出了更高的要 求。
1.2 电力负荷和资源分布不均衡 在我国经济快速增长和工业生产的大力推动下，用户对于电能的需求 量稳步快速增长，然而资源和电力用户的地域分布差异大大制约了电能的高效开 发和传输。从全国资源分布情况来看，煤炭等传统资源以及太阳能、风能等新能 源大量分布在我们中西部地区，距离用电负荷中心东南沿海地区很远，这就需要 电力系统充分整合资源，实现电能的高效率、大容量和远距离传输。
1.3 综合联网效益 特高压输电具有优良的经济性，并且能够节约线路走廊空间，具有很 好的综合联网效益。
首先，特高压输电可以降低电力传输的运行费用。这是因为在同等条 件下，高电压等级的输电线路的输送容量大于低电压等级的，例如和500 kV输电 线路相比，1 000 kV特高压输电线路的输送功率可以达到其5倍，但是其投资成 本远不足前者的5倍，这就意味着特高压输电线路的单位输送电能投资较低。另 外，高电压等级对于降低线路损耗具有重要作用，因此采用特高压输电技术具有 很好的经济性。
其次，特高压输电能够有效降低线路走廊宽度。由于线路走廊宽度通 常是按照地面电场强度来设定，而输电线路的自然输送功率和线路的波阻抗成反 比例关系，与输送电压的平方成正比例关系。用线路的自然输送功率作参照，一 回1 000 kV特高压输电线路相当于五回500 kV线路。按照我国环保标准规定的线 路走廊宽度，一回1 000 kV特电压输电线路的走廊宽度仅为五回500 kV线路走廊 宽度的40%。
最后，通过特高压输电线路将大范围内的电网联系起来，将会产生巨 大的经济效益，具体表现在：互联于特高压线路的各个电网能够更加灵活地调整电力输出，实现错峰填谷。另外，参与联网的各电网由于共享了备用容量，将大 大降低输电成本。通过各电网间的相互支持运行，用户供电可靠性也将大大提高。
1.4 减轻对环境的污染 众所周知，火力发电对环境具有一定程度的污染，特别是对于人口稠 密的用电负荷中心，发电厂产生的污染不可忽视。当采用特高压输电技术后，负 荷中心将获得清洁的电能供应，不再需要在当地设置发电厂，甚至同时减小了煤 炭等一次能源运输过程中产生的汽车尾气污染。因此，特高压输电能够有效减轻 电力生产过程对环境的污染程度。
2 特高压输电的若干关键技术 为了确保特高压输电工程能够达到预期的大容量、远距离输送电能的 作用，诸如过电压抑制、无功平衡、绝缘配合以及外绝缘设计等关键技术问题值 得深入探究。
2.1 过电压抑制措施 当电气设备进行开关操作或出现内部短路故障时，往往会造成短时间 或持续一定时间的高压，称为过电压现象。另外，当设备处于雷击环境中，也有 可能出现过电压，对设备的正常运行极其不利。特高压输电工程由于自身电压等 级较高，对绝缘要求很高，如果线路上产生过电压往往对线路绝缘产生致命伤害。
因此，在进行特高压输电改造过程中，需要对各种类型的过电压进行研究并采取 相对的抑制措施，以确保降低绝缘投入和线路的安全稳定运行。
2.2 无功功率平衡技术 根据前文内容的分析，可知特高压输电的输送容量很大，相应地其无 功功能部分就变得非常大，对无功功率进行平衡也是一个非常重要的环节。采用 传统的限制线路容升效应的措施，例如在线路上注入固定值的电抗，可以改善空 载线路的容升效应，但是会一定程度降低特高压输电线路的功能输送极限。因此， 需要有针对性的研究特高压线路无功功率平衡的各种措施，保证线路电压稳定。
2.3 绝缘配合以及外绝缘设计 对输电线路的导体部分和非导电部分进行有效绝缘是保证电能安全 传输的必要条件。特高压输电系统线路电压等级高，绝缘投资在整个输电线路投资中占据较大的份额，科学地选择各种电气设备的绝缘水平就显得非常重要。针 对这种情况，需要重点研究特高压输电线路上可能出现的各种过电压，并进行相 应的绝缘设计。
另外，特高压输电线路的外绝缘设计也是需要重要研究的对象，考虑 防雷、防污秽以及带电作业等各种复杂情况下的外绝缘是重点研究对象。
3 特高压输电的优缺点综合分析 3.1 特高压输电的优点 在对特高压输电关键技术阐述的基础上，下文将以特高压交流输电为 对象对特高压输电进行评价分析。特高压输电的优点主要表现在以下几个方面。
3.1.1 电能输送距离远，输送容量大 特高压输电由于输送电压等级高，因此具有输送功率大以及输送距离 长的优势，这对于应对日益增长的电能需求具有重要意义，并且可以达到紧凑型 输电的效果。
3.1.2 电能输送成本低，经济性好 采用特高压线路进行电能的输送，单位容量的输送成本较低，这将使 电网企业和用户都受益。
3.1.3 线路占地面积小，走廊宽度变窄 采用特高压输电线路输电，虽然绝缘距离需要增大，但是同时其输送 功率大大提高，从单位输送容量所需的线路走廊宽度来看，采用特高压输电对于 节省占地面积是有利的。
3.1.4 输电过程中的功率损耗较小 特高压输电系统电压等级高，对于降低系统电流和功率损耗都是非常 有利的。我国电能消耗量很大，减少电能输送过程中的功率损耗会带来非常大的 经济效益，这对于提高能源利用率、建设绿色环保城市都具有积极作用。
3.2 特高压输电的缺点但是，特高压输电在带来上述几方面优点的同时也不可避免地产生了 如下缺点：
首先，特高压输电对系统的稳定性造成较大影响。
另外，系统的可靠性问题也更突出。这是由于特高压线路长，故障发 生率高，很容易造成连锁事故给系统的安全稳定性造成不利影响。
特别是在特高压输电线路建设初期，由于主网架尚未建成，线路的负 载能力差，这给系统可靠性带来了较大的隐患。最后仍需注意的是，特高压输电 对环境的干扰也更大。
4 结 语 在我国经济繁荣发展的环境下，特高压输电工程的建设也越来越势在 必行。结合我国用电负荷和能源的分布情况，我国的特高压输电以及大范围电网 互联工程将持续建设。本文从发展特高压输电的必要性分析入手，对特高压输电 过程中需要解决的几个关键问题进行分析，并在此基础上对其优缺点进行了总结 评价，可见特高压输电技术将在我们电力系统中有广阔的应用前景。发展特高压 输电、加强电网的互联，对建设资源节约型社会将起到重要作用。
特高压输电技术论文篇二 特高压直流输电工程关键技术应用分析 摘 要：特高压直流输电具有输送距离长、容量大、控制灵活、调度 方便、损耗低、输电走廊占用少等诸多优点，这些优点为我国各领域的快速发展 提供了有利的电力能源条件。文章通过对特高压直流输电的发展进程以及输电工 程中的关键技术进行分析，总结出大力发展特高压直流输电的必要性及其深远意 义。
关键词：特高压;直流;输电线路;电压 中图分类号：TM721.1 文献标识码：A 文章编号：
1006-8937(2014)32-0121-02 1 建设特高压直流输电线路的意义随着经济的迅猛发展，世界各国的用电量日益增长。其中所有发达国 家的发电量都能满足其负荷的需求，他们能做到大功率、高电压、长距离的输送 电能。而在我国供电能力却远远跟不上负荷的需求，电力行业的落后直接影响了 我国经济的快速发展。我国的国情决定了在未来很长的一段时期里还需长期进行 基础建设和基础工业的建设，这需要强大的电力能源来做为快速发展经济建设的 坚实后盾。在电力输送技术中，特高压直流输电具有输送距离长、容量大、控制 灵活、调度方便的优点。电力能源与负荷之间的超远距离和超大负载正需要这种 输电方式。在输电过程中，通过换流器把交流变为直流，再通过高压线输送到下 一个换流站转换成交流电，最后并入电网。特高压直流输电与交流输电相比具有 输送方式灵活、损耗低、输电走廊占用少、可控性高等特点。除此之外，特高压 直流输电方式还对电网的安全、可靠、稳定运行提供了有力保障。正是基于特高 压直流输电的种种优点，使得世界各国对此不断的研究、应用与发展。
2 特高压直流输电工程的发展进程 世界上首次使用直流输电的是法国科学家德普勒，他用直流电机给57 km外的德国慕尼黑举办的一次展会上提供了1.5～2.0 kV的电压，从此掀开直流 输电的历史。后来人们把电压、功率、输电长度提高到125 kV、20 MW和225 km。
但是随着负载对电压的等级要求升高、功率的增大，而电气设备的绝缘却不能满 足电压的要求，被迫将直流输电改为交流输电。在1966年，瑞典的一所大学开始 研究±750 kV直流输电线路，此后前苏联、巴西等国家也开始对直流输电进行研 究。前苏联曾建设过哈萨克斯坦到俄罗斯的全长2 400 km、电压±750 kV、输电6 GW的直流输电线路，但最终因前苏联政局动荡、晶闸管技术不成熟未能投入运 行。巴西和巴拉圭共同建设的特高压直流输电线路，一期工程在1984年竣工，1990 年正式运行。它采用的是±600 kV和±765 kV的技术。当时巴西还对±800 kV的直 流输电项目进行了研究，但因开发亚马逊河的项目夭折，而终止了这项工程的研 究。在我国，云南的云―广特高压输电直流线路的建成，是我国也是世界第一个 电压为±800 kV，容量为5 GW特高压直流输电线路工程。它从云南楚雄开始到广 东增城惠东截止，它经过的省份有云南、广西、广东。正在建设的特高压直流输 电线路共有15条。其中，即将建成的向家坝至上海的特高压直流输电工程，全长 2 000 km、电压±800 kV、容量6.4 GW。它经过的省份有四川、重庆、湖北、安 徽、湖南、浙江、江苏、最后到上海。除此之外还有金沙江水电容量为41 GW的 6条特高压输电线路，四川水电容量为10.8 GW的1条特高压输电线路，云南水电 容量为25.0 GW的4条特高压输电线路，呼盟―北京容量为6.4 GW的1条特高压输电线路，哈密―郑州容量为6.4 GW的1条特高压输电线路，俄罗斯水电容量为6.4 GW的1条特高压输电线路，哈萨克火电容量为6.4 GW的1条特高压输电线路，天 生桥到广东、三峡到常州、葛洲坝到上海、三峡到广州、贵州到广州的特高压直 流输电线路。
3 建设特高压直流输电线路工程的关键技术 3.1 特高压直流输电工程中高电压与绝缘技术 在进行电能输送时，不论是在一般的电压等级下还是强电等级下，电 压和绝缘都是相辅相成的关系，当电压升高时绝缘也要升高。如果绝缘不随电压 等级相应提高，就会出现设备被烧毁、电网稳定运行状态遭到破坏，严重时还会 导致人员伤亡等重大事故的发生。在普通绝缘不能保证电气设备与输电线路绝缘 的前提下，就必须考虑使用复合材料来代替普通的瓷质和玻璃绝缘。但在选择绝 缘材料的同时，也要和当地的气候条件、环境条件等复合判断。比如在气候比较 湿润的南方它对绝缘子的表面要求就比较高。在污染比较严重的地区，由于绝缘 套管、绝缘子表面等受到污浊的情况比较严重，因此在这些地区若使用一般材质 的绝缘，就会出现击穿、短路、设备烧毁、严重的导致人员伤亡等。因此在不同 环境气候下对绝缘套管、穿墙套管、绝缘子表面的材质要求也相对较高、较特殊。
在我国的西电东输工程中，由于我国的地势西高东低，对于高海拔地区，也要把 海拔对绝缘的影响考虑进去。总之，在提升电压等级的同时务必提升设备的绝缘 性能，二者是密不可分的。
3.2 特高压直流输电工程中电磁环境的问题 只要是在电的环境里就不可能逃避电磁的干扰与辐射。干扰和辐射的 大小跟电磁的强弱有着直接关系。由于是特高压直流输电，因此电压等级一般都 在±600 kV以上。在对特高压直流输电线路和换流站的电磁环境分析中可看出， 周围电磁辐射非常严重。在日常生活中，普通变电站和高压输电线路都会有电磁 辐射以及噪声，会对一些无线电设备产生干扰。而当电压升高时这样的现象会更 加明显。所以在进行工程设计时，所经地点和线路就应考虑到对人以及一些无线 电设备，还有对环境的影响。要尽可能的避开城市、村镇等这些人员相对比较密 集的地方，减小对环境的破坏、保护好生态环境，不能以牺牲环境为代价，走先 发展、后治理的老路。
3.3 特高压直流输电工程中的控制保护问题在电力系统中，任何系统都离不开控制和保护系统的支持。在直流输 电系统中最为重要的就是控制保护技术。其中，控制保护里包含了软硬件平台、 直流控制保护设计、触发控制、直流保护等。除此之外，传统的保护也是必要的， 比如高压输电线路上的防雷线、架线铁塔上的避雷针、换流站里的避雷针、避雷 器、接地网、变压器的防雷保护等。在特高压直流输电线路中的换流站里有很多 的变压器，对应着就有很多的晶闸管来控制这些线路。在这个复杂的系统中必须 有一个安全可靠的控制保护操作系统来保障它的正常运作，一旦出现故障不会造 成设备损坏、大面积停电以及人员伤亡等事故。因此，在特高压的直流输电工程 中拥有一个可靠的控制保护系统对供电系统来说十分重要。
3.4 特高压直流输电工程中交直流互联以及直流电压等 级序列问题 根据电能输送距离的远近不同，直流输电里的电压等级可分为±1 000 kV、±800 kV、±660 kV、±500 kV。但在交直流互联的情况里，考虑到交流电压 里±660 kV比较特殊，因此直流电压等级中±660 kV电压等级是否被纳入仍在研究 当中。而交直流互联就是在供电网络里交直流并存的一种状态，我国正在建设±1 000 kV交流与±800 kV直流的供电网络，要保证这个庞大的供电网络能够安全、 稳定的运行，不仅仅是靠简单的防雷击、操作过电压、自然过电压的预防。庞大 的供电网一定要有一套严格、紧密、有效、可靠的系统来运行、保护和备用，这 样才能使供电网络的稳定性、安全性以及可靠性得到保障。
4 结 语 特高压直流输电技术的特性是可以实现长距离、大容量、高电压输送 电能，比如在我国西部地区蕴藏着丰富的资源，若要将这些资源以电能的形式输 送到其他地区就要运用到特高压直流输电技术。因此除了要掌握特高压直流输电 工程中的关键技术外，还应结合工程环境、自然条件等具体问题具体分析，才能 保证供电网络安全、可靠、有效的运行。
