浅谈对我国特高压交直流输电技术分析与研究

浅谈对我国特高压交直流输电技术分析与研究

摘要：从世界范围看，特高压输电技术将长期发展。根据中国电网的发展趋势，特高压电网将由１０００ｋＶ级交流输电系统和±８００ｋＶ级直流系统组成。

根据特高压交流和直流２种输电方式不同的技术经济特性，比较分析了两者的适

用场合，并对特高压输电线路的防雷保护、可靠性、稳定性、电磁环境、绝缘子

选型和交直流配合等技术问题，分别展开比较。

关键词：特高压交流；特高压直流；防雷；可靠性；稳定性；电磁环境；绝

缘子；交直流配合

一、特高压输电

特高压是世界上最先进的输电技术。交流输电电压一般分为高压、超高压和

特高压。国际上，高压(HV)通常指35-220kV电压。超高压(EHV)通常指330kV及

以上、1000kV以下的电压。特高压(UHV)定义为1000kV及以上电压。而对于直流输电而言，高压直流(HVDC)通常指的是±600kV及以下的直流输电电压，±800kV

（±750kV）以上的电压称为特高压直流(UHVDC)。

二、我国特高压直流输电技术

1、特高压直流输电现状：

20 世纪 80 年代前苏联曾动工建设哈萨克斯坦—中俄罗斯的长距离直流输电工程，输送距离为2400km，电压等级为±750kV，输电容量为 6GW；巴西和巴拉圭

两国共同开发的伊泰普工程采用了±600kV 直流和 765kV 交流的超高压输电技术，

第一期工程已于 1984 年完成，1990 年竣工，运行正常； 1988到1994 年为了开

发亚马逊河的水力资源，巴西电力研究中心和 ABB 组织了包括±800kV 特高压直流输电的研发工作，后因工程停止而终止了研究工作。

2、特高压直流输电技术的特点及适用范围：

特高压直流输电工程由于输送容量大，电压等级进入特高压范畴，换流站和

线路工程在电磁环境影响、绝缘配合、外绝缘特性、无功补偿配置、换流阀组、

直流场接线以及总平面布置等方面均有其自身特点，技术难度大，也是可行性研

究阶段的主要技术内容，需要结合工程的自然地理环境和两端电网情况进行深入

的研究和论证，初步确定其主要技术原则和方案。

3、我国能源和负荷的分布特点：

我国的水能、煤炭资源较丰富，石油、天然气资源贫乏，且发电能源资源的

分布和用电负荷的分布极不均衡。

地区之间的距离越来越大，使得我国能源配置的距离、特点和方式都发生了

巨大变化，并决定了能源和电力跨区域大规模流动的必然性。

三、我国特高压交流输电技术

从我国首个特高压交流试验示范工程2006年底开工建设，到如今“特高压交

流输电关键技术、成套设备及工程应用”获国家科技进步奖特等奖，特高压，这一备受社会关注、并一度伴有诸多争议的输电技术，终于“修成正果”。

（1）确定了特高压交流输电标准电压。创新形成了稳态电压控制技术、瞬态过电压抑制和潜供电弧抑制技术。在国际上首次实现了特高压系统电压优化控制。

（2）揭示了复杂环境下特高压系统外绝缘非线性放电特性，研发了空气间隙、绝缘子配置和雷电防护技术。特高压交流试验示范工程安全稳定运行四年多。在

世界上首次实现了复杂环境下特高压系统外绝缘优化配置。

（3）形成了特高压输变电设备设计、制造和试验关键技术，建立了完整的技

术产业体系。自主研制成功代表国际最高水平的全套特高压交流输变电设备，改

变了中国在电气设备制造领域长期从发达国家“引进技术，消化吸收”的发展模式，首次实现了中国制造。

（4）实现了特高压工程环境友好目标，特高压交流试验示范工程电磁环境实

测满足国家环保要求。

（5）提出了特高压输变电工程整套设计和施工方法、设备现场试验方案，研

制出线路带电作业工器具和试验装备等。特高压交流试验示范工程成为世界上电

压等级最高、输电能力最强的交流输电工程。

（6）提出了综合模拟高海拔、重覆冰、重污秽等环境条件的高压试验方法等，形成了国际上可试参数最高的高电压、强电流试验检测能力，建立了完整的特高

压试验研究体系。

四、特高压交、直流输电比较

特高压交流输电

优点

1）提高传输容量和传输距离。随着电网区域的扩大，电能的传输容量和传输

距离也不断增大。所需电网电压等级越高，紧凑型输电的效果越好。

2）提高电能传输的经济性.输电电压越高输送单位容量的价格越低。

3）节省线路走廊和变电站占地面积。一般来说，一回1150 kV输电线路可代

替6回500 kV线路。采用特高压输电提高了走廊利用率。

4）减少线路的功率损耗, 就我国而言, 电压每提高1 ％ , 每年就相当于新增加500万kW 的电力, 500 kV输电比1200 kV的线损大5倍以上。

5）有利于连网，简化网络结构，减少故障率

不足

特高压输电的主要缺点是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。另外，特高压交流输电对环境影响较大。

特高压直流输电

优点

1）不存在系统稳定问题，可实现电网的非同期互联。由此可见，在一定输电

电压下，交流输电容许输送功率和距离受到网络结构和参数的限制，还须采取提

高稳定性的措施，增加了费用。而用直流输电系统连接两个交流系统，由于直流

线路没有电抗，不存在上述稳定问题。因此，直流输电的输送容量和距离不受同

步运行稳定性的限制，还可连接两个不同频率的系统，实现非同期联网，提高系

统的稳定性。

2）限制短路电流。如用交流输电线连接两个交流系统，短路容量增大，甚至

需要更换断路器或增设限流装置。然而用直流输电线路连接两个交流系统，直流

系统的“定电流控制’，将快速把短路电流限制在额定功率附近，短路容量不因互

联而增大。

3）调节快速，运行可靠。直流输电通过可控硅换流器能快速调整有功功率，

实现“潮流翻转”（功率流动方向的改变），在正常时能保证稳定输出，在事故情