国内外特高压输电技术发展情况综述

国内外特高压输电技术发展情况综述（一）调研题目：关于特高压输电技术国内外发展情况的调研报告调研目的：通过认真分析和研判从检索、查询、索取等多渠道获得大量的技术文献，掌握了特高压输电技术国内外的发展情况，据此完成本调研报告，为我省未来特高压的规划发展提出相关建议。

编写人员：何旭东、王瑗、刘斌蓉调研时间：2005.4. ~2005.9调研地点：成都1.背景自从电能作为人们生活中廉价而又清洁的能源以来，随着电网的不断发展壮大，输电电压经历高压、超高压两个发展阶段，目前又跨入了特高压输电的新的历史时期。

这种发展标志着我国综合实力的不断提高，电力行业技术水平的提高。

近来，由于石油价格的暴涨，1993年11月在宜昌召开的中国电机工程学会电力系统与电网技术综合学术年会上发表《关于着手开展特高压输电前期科研的建议》以来，各方面的人士对特高压输电技术给予了高度的关注。

那么何谓特高压输电呢？特高压输电系指比交流500kV输电能量更大、输电距离更远的新的输电方式。

它包括两个不同的内涵：一是交流特高压（UHC），二是高压直流（HVDC）。

具有输电成本经济、电网结构简化、短路电流小、输电走廊占用少以及可以提高供电质量等优点。

根据国际电工委员会的定义：交流特高压是指1000kV以上的电压等级。

在我国，常规性是指1000kV以上的交流，800kV以上的直流。

我们国家是在何种情形下进行特高压研究的呢？不妨从如下几个方面来看：从能源利用上来说，看国际上常以能源人均占有量、能源构成、能源使用效率和对环境的影响，来衡量一个国家的现代化程度。

目前我国人均年消耗的能源水平很低，如果在21世纪中叶赶上国际中等发达水平，能源工业将要有大的发展。

据最近召开的世界能源第十七次会议预测，世界能源工业还要进一步发展，到2030年，世界的能源产量将翻一番；到21世纪末再翻一番，其中主要集中在中国、印度、印尼等发展中国家。

我国电力将在未来15～20年内保持快速增长，根据我国电力发展规划，到2003年、2010年、2020年我国电力装机容量将分别达到3.7亿千瓦、6亿千瓦和9亿千瓦。

从世界范围来看，交流特高压和高压直流将长期并存，而交流特高压输变电设备是交流特高压和高压直流的基础。

而新的输电电压等级的出现取决于诸多因素。

首先是长距离、大电量输送方式的增长需求，其次是输电技术水平、经济效益和环境影响等方面的考虑。

由于发电厂规模的不断增大和集中，需要远距离大容量输送电能；由于特高压输电线路的经济性；由于对线路走廊和变电站建设用地的限制；由于对系统短路电流的限制的要求等技术原因，种种因素的综合作用刺激了实际范围内交流特高压输电技术的研究及其应用。

从中国能源发展看，发电能源在未来一个很长时期将以煤炭和水力为主。

到21世纪初，中国将在山西、陕西、内蒙西部等大型煤田处建设大型和超大型火电基地。

同时，西部水电也将优先开发，除三峡工程正在建设外，金沙江下游溪落渡、向家坝等1000万千瓦级大型水电基地也将陆续建设。

这些大型电力能源基地位于中国内陆中西部，要将巨大电能送往1000～2000km中国沿海发达地区的珠江三角洲、长江三角洲、京津唐等地的负荷中心。

从中国电网发展格局看，初期将是东北、华北、华东、华中、华南五个500 kV和西北330 kV为主体的骨干网架，以后将实现大区电网互联，形成北部、中部、南部三大电网，最终逐步形成全国联合电网。

到2000年，各大区电网的装机容最达到4000～6000万千瓦，到2010年，各大区电网装机容量估计达8000～10000万千瓦。

西北电网750KV输变电示范工程是目前输变电工程的最高电压等级，也是全世界13个国家拥有这一电压等级示范工程中海拔最高的一个。

西北750kV输变电示范工程是黄河上游公伯峡水电站送出的配套工程，也是西北电网“西电东送”和750kV网架建设的起步工程，是继三峡工程之后具有里程碑意义的重点工程。

该工程自2003年9月动工以来进展顺利,预计整个工程在2005年年底完工，我国建设西北电网750kV输变电工程目的是为了提高西北电网的输电能力，推进"西电东送，南北互供，全国联网"的实施。

为西电东送北部通道的建设奠定基础，并将为实现西北电网水火互补运行和更大范围的电力资源优化配置发挥重要作用。

在七五、八五期间，武汉高压研究所、电力科学研究院等科研单位曾对中国采用更高一级输电电压等级的问题提出了论证报告，国家有关部门也组团对国外特高压的研究和发展进行过考察，国内曾组织过多次全国的研讨会，专家们对中国新的更高一级电压等级提出了多种方案。

归纳起来大致为两类，一类为800 kV级；一类为百万伏级。

而且，最近从河南省电力公司获悉，2005年6月15日我国第一条100万伏级特高压输电线路已经规划完毕，即将开始建设。

建成后该线路将担负陕、晋两省煤电向华中输送240万千瓦的送电重任。

这条100万伏级特高压输电线路的具体线路是:陕北-晋东南-南阳-荆门-武汉。

作为国内第一条特高压电力通道，建成后华中电网将成为国内电力能源战略集散地，与周边各省电力传输容量可翻一番。

2.国外发展概况及国内现状特高压交流输电技术的研究始于60年代后半期。

当时西方工业国家的电力工业处在快速增长时期，美国、前苏联、意大利、加拿大、德国、日本、瑞典等国家根据本国的经济增长和电力需求预测，都制定了本国发展特高压的计划。

美国、前苏联、日本、意大利均建设了特高压试验站和试验线段，专门研究特高压输变电技术及相关输变电设备。

2.1 前苏联前苏联从70年代末开始进行1150kV 输电工程的建设，在其第二阶段建设计划中实施了紧凑化设计，设计结果增大了自然输送功率，减小了线路走廊，降低单位输送容量造价，并改善了特高压线路的电磁环境。

他们还在防雷、防污闪、带电作业、电磁环境方面有新的技术突破，并制定了相应的技术导则。

1985年建成埃基巴斯图兹－科克切塔夫－库斯坦奈特高压线路，全长900km ，按1150kV 电压投入运行，至1994年已建成特高压线路全长2634km 。

运行情况表明：所采用的线路和变电站的结构基本合理。

特高压变压器、电抗器、断路器等重大设备经受了各种运行条件的考验。

自投运后一直运行正常。

在1991年，由于前苏联解体和经济衰退，电力需求明显不足，导致特高压线路降压至500kV 运行。

前苏联的1150kV 线路是采用8×AS330/43分裂导线，分裂间距为0.4m ，拉V 塔高为40m ，根据不同区域的覆冰情况，档距为385m ～425m ，相间距离为24.2或22m ，自然输送功率为5.4GW 或5.5GW 。

在该线路的防污设计中，针对该线路沿线污秽的分布规律、土壤状况（穿越的部分地区属盐碱性土壤）及所经区域35kV ～500kV 线路的运行经验，确定线路绝缘子所采用的泄漏比距要高于常用的泄漏比距（λ＝1.5cm/kV ）。

在1150kV 线路的防雷设计中，反击耐雷水平可以承受高达250kA 的冲击电流，在1989年和1990年，实测1150kV 线路雷击跳闸的次数为0.3次/百公里·年和0.4次/百公里·年，主要是由绕击引起的跳闸。

原苏联最初设计的1150kV 线路具有5.5GW 的自然输送功率。

新设计中分裂导线数将更多，相间距离将更小。

对于导线分裂数12n =，相间距离15m D =的1150kV 线路来说，自然输送功率可高达7GW，由于电力需求不足的原因，这一设计还不曾使用于工程实际中。

2.2 日本日本是世界上第二个采用交流百万伏级电压等级输电的国家。

为满足沿海大型原子能电站送电到负荷中心的需要并最大程度地节省线路走廊，日本从1973年开始特高压输电的研究，不仅因为特高压系统的输电能力是500kV系统的4～5倍，而且可解决500kV系统短路电流过大难以开断的问题。

对于输电电压的选择，日本在800kV至1500kV之间进行了技术比较研究，通过各方面的综合比较，选定1000kV作为特高压系统的标称电压。

1988年为了将福岛、伯崎6000至8000MW的核电向东京输送，开始建立1000kV线路。

上世纪九十年代日本已建成全长426公里的东京外环特高压输电线路。

日本的特高压线路为双回线设计。

采用导线分别为810mm2×8（有人居住区）或610mm2×8ACSR钢芯铝绞线（无人居住区），架空地线采用2×500 mm2OPGW，绝缘子盘径分别为320mm（33T），340mm（42T）和380mm（54T），线路所经区域最高海拔为1000～1500m，部分线段所经区域属大雪区域，覆冰现象严重。

在1000kV线路的外绝缘设计中，通过采用高性能的氧化锌避雷器和带快速接地电阻的断路器，有效地降低了线路的操作过电压，使相对地最大操作过电压降低为 1.6P.U，相间最大操作过电压降低为 2.6P.U。

在防污设计中，经实测沿线污染主要是石灰岩（硫酸钙）。

一般选用320mm的绝缘子40片。

在积雪严重的地区，则相应增加绝缘子片数，根据试验，塔头各部分的间隙分别确定为：导线－塔体为6.54m，上相绝缘子－下相横担的间隙为6m，耐张绝缘子管形跳线－横担为5.69m，跳线－塔体为6.75m，在最大风偏时最高运行电压的最小绝缘间隙为3.09m。

为提高1000kV线路的耐雷水平，全线均采用负屏蔽角并要求塔基接地电阻降至10Ω以下，预计雷击次数可比500kV线路降低50%。

为改善电磁环境，在居住相对稠密的地区，采用810mm2×8的导线，有效地改善了电晕性能和抗风噪音性能。

对于风噪音比较突出的地区，则采用专门研制的具有抗风噪音性能的导线或610mm2×9导线。

为保证特高压系统的可靠运行，日本建设了盐原、赤城两个特高压试验研究基地，对由多家制造商研制的特高压输变电设备在新近名特高压变电站进行了长达8年的全电压运行考核。

运行情况良好，证明特高压输变电设备可满足系统的可靠运行。

2.3 美国1967年，美国通用电气公司（GE）与电力研究协会（EPRI）开始执行特高压研究计划，并在匹兹费尔德市建立了特高压试验中心。

1974年将单相试验设备扩建为1 000～15000kV三相系统。

同年将以前对345～1 5000kV的各种单相试验成果汇编成书，并于1975年出版。

1975年开始利用三相系统验证以前单相试验的各项结果，并进一步研究三相线路的有关问题，如相间距离、导线排列、边相与中相采用不同分裂导线以及分裂导线中的导线不对称排列等。

试验线段全长525m。

1969年美国电力公司(AEP)与瑞典通用电气公司（ASEA）拟订了为期10年的特高压研究计划，后延长到1983年。