输电线路结构以及变电站设备

（） 技术 １ 重合闸
快速多相自动重合闸系统是减小双回 Ｉ Ｖ ＯＯ Ｏｋ 输电线路损耗的可能性的最先进的技术。高速接地 开关 （ Ｓ Ｓ Ｈ Ｇ ）被用来消除输电线路故障的二次电 弧，在线路故障时对 １０ｋ ００Ｖ无换相双回路实现快 速多相自动重合闸。
图 ５ 带有分闸和合闸电阻的ＧＣ Ｂ
一般情况下， ５０Ｖ系统， 在 ０ｋ 通过增加合闸电
阻，操作冲击可以 控制在 ２ ｐ ． ． ．以下，而在目 ０ ｕ 前 Ｉ Ｖ系统设计中， ＯＯ Ｏｋ 通过额外增加分闸电阻， 使
操作冲击水平 已经降到接地故障冲击水平 （． １ ７
３ 输电 线路技 ［１ 术［ ３ － ４
１ （）大容量输电技术
减少由导线表面电场强度决定的电晕噪Biblioteka Baidu。导线的
可听嗓声水平Ｉ Ａ ｄ Ｉ Ｂ
分裂数和直径由雨中电晕特性、 输电 容量和导线机
械强度决定。 随着分裂导线的数目和直径的增大，可以减少 电晕噪声， 然而由于支持更重的导线和以及随之而 来的机械负荷， 需要更坚固的结构， 从而使 〔 杆塔） 成本增加。因此，最优的导线结构由电晕特性和结 构成本考虑比较得出。 另一方面，当安装旋转线以减少导线的风噪声 时，需要考虑导线可听噪声的水平，特别是交流电 晕噪声水平的增大。 电晕噪声的基本特性在电力中研的Ｓｉ ａ 试 ｈ ｂｒ ｏ ａ
图 ４ 接地故障冲击
Ｐｌ ａｉ ａｌ ｐｔ ｒｌ ｏ ａＣａｒ ｅ ｃ
ＲＲ ／ ＵＣ ｝ Ｃｏ Ｍｅ ｅｓ ｎｎ ｓｔ ０ｉ ｉａ ａｓ ｔｔ ＾ ｓｃ ｎｏ ｝ ｔｔ ｏｒ ｒ
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２０ 年 ４ ２ ２ ０５ 月 ５ ８日
特高压输 电技术 国际研讨会
中国 ・ 北京
（高电 ａ 压大容量双回路输电 ） 技术的发展
东京电力己经使它的电力系统得到了很大发
Ａ Ｓ Ｓ ｍ 的分裂导线。 Ｃ Ｒ ｌ ２ Ｏ ｍ
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图 ３ 使用了高速接地开关的快速重合闸
￣ Ａ ｃｍｕａ ｒ ｃｕ ｌｏ ｔ
导致的可听噪声和无线电干扰的问题己经通过八 分裂导线以及通过采用新高弹性的钢材料从而降
低杆塔重量来解决。另一方面，１ ０Ｖ变电 ０ｋ ０ 站将
建造在多山地区，由于环境融合和运输的原因必需 考虑的尺寸的限制，所以有必要使设备尽可能紧 凑。另外，还需要解决由于日本独特的环境条件带
地扩大５０Ｖ的电网， ０ｋ 但是在日 要确保成倍的 本，
东电的电力供电有以下几个特点：首先，电力 需求主要集中在首都东京，由于计算机的发展和普 及，对电力质量的要求特别高。其次，发电厂的厂 址必在远离过度拥挤的首都城区的地区。 过去的 ２ ０年中，电力需求的发展已经超过了 两倍。从七十年代中叶开始，东京电力公司就努力
合。至于 １０ｋ ００Ｖ输电线路的结构方面，电 晕放电
特高压输 电技术 国际研讨会
中国 ・ 京 北
通过 Ｅ Ｐ模拟程序对整个输电线路和变电站进 ＭＴ 行技术经济优化的 Ｉ ｋ ＯＯＶ绝缘配合的研究。 Ｏ 此节， 我们将介绍采用了高速接地开关的重合 闸装置，作为解决 Ｍ Ｖ Ａ增加问题和绝缘配合的措
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展， 从边远地区大范围的发电厂用高效且可靠的方
式输送到需求中心。正是由于这个目的，东京电力 的输 电系统基本上 由双回路输 电线路组成。就 １０ｋ ００Ｖ 输电线路而言，双回路方式的采用，是世 界上首次进行的尝试。 可行性研究在不同类型的杆塔上进行，如自 承 重双回塔，自 承重单回塔和拉线型杆塔。结果采用 了自 承重双回塔，原因如下： ・ 由于拉线型塔必须要有额外的区域用于拉线 和拉线锚，由于可得到的土地资源的限制，这在日 本是不适用的。 而且， 在陡峭多山地区拉线锚放置点 的安全保证有技术上的困难。 ・ 当需要双回线路时，自 承重双回杆塔与其它
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和特 高压 系统设计
在 ２ 世纪 １ １ ０年代中叶提升到 １０ｋ ００Ｖ，
关键词：交流特高压输电（， ｋ ） （ Ｗ０Ｖ １ ：电力系统工程： 绝缘
配合：高速 重合闸
１ 简介
东京电力公司 （Ｅ Ｃ 是日本最大的电力公 Ｔ Ｐ Ｏ） 司， 现在为包括日 本首都东京在内的３００ ９０ 平方公 里的区域提供电力。电力销售量在 ２０ ０１年一个会
输电线路是非常困难的。 ５０Ｖ输电线路增多的 在 ０ｋ 过程中需要解决短路容量问题。基于上述原因，决 定建立输送容量是 ５０Ｖ输电线路的 ３到 ４倍的 ０ｋ １ Ｖ的输电线路。 ＯＯ Ｏｋ
来的技术问 如地震、 题， 盐污秽等。 因此， １ ５ 从 ９ ９
年就开始进行各种论证性试验。
在这篇论文里，将介绍我们日 本的 １ ０Ｖ输 ０ｋ ０
ｉ ｈ ｔ ａｗ ｅ Ｗｔ ｕｓｉｌ ｓ ｗｉ ｓｉｌ ｓ ｏ ｐ ｒ ｉ ｒ ｔ ｐａｗｒ ｈ ｒ ｉ ｅ ＩＸＡ Ｓ ８０ｕｐ Ｃ Ｒ １ｔｎ Ｏ ｒ ４ ３ ４ ３ １ｍ ＇ ８ Ａ Ｓ ８０ ｍ Ｘ ＣＲ ４ ７ ４ ９ ８ Ｃ Ｒ １ｍ ＇ ＸＡ Ｓ ６０ ｍ ５ ０ ５ ２ ６ Ａ Ｓ ８０ ｍ Ｃ Ｒ １ｍ ＇ Ｘ ５ ９ 注 ①５％ ０ 的参数值是在降雨时，在线路正下方测得。②所有的值都是 系统运行在最高 电 ＩＯｋ 压 Ｉ Ｖ时测量的。 Ｏ
线） 这些线路现在运行在 ５ ０Ｖ申Ｌ 。 ０ｋ 压等级，将会
而且，在 ００Ｖ系统中，经济、高可靠输电 １０ｋ
线路和变电 站是最重要的。 对设备的经济的绝缘设
计，使其在系统产生的过电压必须抑制到范围从雷
电冲击到工频 电压的合理的水平。东京 电力进行 了
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（ 变电 ｂ ） 站产生的过电 压的抑制
在变电设备的绝缘设计中，主要考虑的过电压 为雷电冲击过电压和暂态交流过电压 （ Ｏ ｓ。关 Ｔ Ｖ） 于雷电冲击， 主要决定于安装经济合理尽可能多的 高性能的避雷器来抑制过电压的水平。一般而言，
（）绝缘配合Ｉ ｌ ２ ｌ （ 输电 ａ ） 线路产生的过电 压抑制
在这些冲击中， 接地故障冲击的产生和回路上 的断路器的操作无关， 还没有有效的方法来控制它 们，除非它们靠近变电站，可以在避雷器的帮助下 减小 （ ） 相反， 图４ 。 合闸和分闸冲击可以通过插入 合闸电阻和分闸电阻来控制。这样，东京电力公司 就可以控制合闸和分闸冲击在接地故障冲击以下
的水平。
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图 ６ 同塔双回杆塔结构 表 １赤城 （ ｋｇ）试验线路的主要测量结果 Ａ ａｉ
分裂 导线
任何一种单回杆塔相比 更加经济。 （ １ ０Ｖ输电 ｂ ０ｋ ） ０ 线路的导线结构 １０ｋ ００Ｖ输电线路，很重要的就是，需要考虑
电技术，如系统设计，输电线路结构以及变电站设
备等。
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ｓｅ １ｋｙ （． Ｖｇ ０Ｖ ． ＆ ａｙ ｓｍ ） ［ ０ ｓ ｐ ０ － ｘ ｇ ｅ
２ ００Ｖ输电 １０ｋ 系统设计
为了实现 ００Ｖ输电系统，需要成熟的设计 １０ｋ 技术来处理我们在较低 电压系统没有碰到的由一 些因素造成的现象，如随着电压等级提高，需要增
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特高压输电技术国际研讨会
中国 ・ 京 北
东京电力 １０ ｋ ０ ０Ｖ交流输电工程系统设计
Ｈｉ ｓｉ ａ ｔ ｒ ｈ Ｏ ｍｏｏ ｏ ｋ （ 东京电力公司，ｈ ｏａ ｕ 东 １０ ５０ 本 ＜ －ａ： ｏ ． ｔ ｃ． ｊ＞ Ｃｉ ｄ ｋ， 京 ０－ ６，日 ｙ － ８ Ｅｍ ｉｏａ ｔｈ ｃ ｏ ｏｐ） ｌ ｋｍ ｏ ＠ ｐ ｃ
为了减少 ００Ｖ输电系统的工程造价，很重 １０ｋ 要的就是使输电线路更加紧凑。决定杆塔尺寸主要 因素就是系统中产生的操作冲击，包括合闸、分闸 以及接地故障，必须尽可能地抑制这些操作冲击的
水平。
安装越多的避雷器降低了雷电冲击水平和减少变
电设备的成本，然而同时却使避雷器的成本增加。 因此，这些成本需要好好核算，以决定避雷器的最 经济的数量以及摆放位置。这样，试验设备的雷电 冲击耐受试验电压就决定了。 暂态过电压 Ｔ Ｖ ）包括输电线路接地故障 （Ｏ ｓ 时健全相的过电压和甩负荷时的暂态过电压。 因为东京电力 １０ｋ ００Ｖ输电系统的变电站间的 线路相对比较短，主要是甩负荷时的暂态过电压。 甩负荷时的暂态过电压的峰值可 以用避雷器来控 制，然而它们的持续时间受到避雷器的能量吸收能 力的限制 因此，很重要的是， 采用继电保护系统设计来 避开避雷器的热散失。Ｉ ｋ ＯＯＶ 系统的暂态过电压 Ｏ 可以精确地模拟出由试验设备的试验 电压中反映 出来的暂态过电压水平。
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图 １ 受短路电流限制的输电容量提高的观念
东京电力在 ９ １ ９年建成了 ９ 连接日 本海边核电
站和首都 （ 东京）地区的 １０ｋ ００Ｖ输电线路 （ 南北 线） ，以及其它联接太平洋沿岸电厂的线路 （ 东西
摘要：东京电力公司是日本最大的电力公司。１９ ９９年，它 建设完成了 １０公里的１０ｋ ９ ００Ｖ输电线路 （ 南北线）和２０ ４ 公里的 ＩＯｋ ＯＯＶ输电线路 （ 东西线） 。这些输电线路现在运 行在５０Ｖ ０ｋ ，将会在２ 世纪 １年代中叶升级到 １０ｋ １ ０ ００Ｖ 在这篇文章中， 我们将介绍东京电力公司的特高压输电技术
－
ｌ ｋ ｎｎｎ ｌｅ Ｍ Ｖ ｅ ｕｗｎ ｅｎ ｉ ｎ
图 ２ 东京 电力公司的 １０ｋ 输 电线路 ００Ｖ
计年为 ２６ ７０亿千瓦时， 整个日 占 本电力总需求的
３％， ２０ 年７月， ３ 在 ０１ 最大电力高峰时达到了６． ４ ３
ＧＷ 。
在 １０ｋ ００Ｖ电力系统设计中，很重要的就是通 过使用避雷器来设置整个线路和变电站的绝缘配
（ ｃ ）铁塔成本减少 （ ｏ ｒ ｕｔｎ ｓｅ Ｃｓ ｅ ｃｏ ｏ ｔ ｌ ｔ ｉ ｆ ｄ ｅ
ｔｗｅｓ ｏ ｒ）
合理的绝缘设计和通过优化环境设计减少导 线数量，使得 １０ｋ ００Ｖ输电线路尺寸的能够减小。 而且，已经有高拉伸强度钢材，和框架结构也重新 进行了检查和提高。