高电压技术 概述

• 降低线路造价
• 长距离输电可联接地域网
有利于电力调度
• 降低工作电流和系统短路电流，
利于系统运行和降低设备造价
不同电压等级传输能量曲线
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电力系统的构成
升压
降压
箱式
电厂 变电站 输电网 变电站 配电网 变电站 用户
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高压电气设备
变压器
电容性设备
电力电缆
1908 年，美国建成了世界第一条110kV 输电线路；经过 15年，于1923年，第一条230kV线路投入运行；1954年 建成第一条345kV线路。从230kV电压等级到345kV电压 等级经历了31年。在345kV投运15年后，1969年建成了 765kV线路。
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高压电网向特高压电网发展的历程
1952年，瑞典建成世界上第一条380kV超高压线路； 1965年，加拿大建成世界第一条735kV超高压线路； 1952年，前苏联建成第一条330kV线路；1956年建成400kV 线路；1967 年建成750kV 线路。从330kV 电压等级发 展到750kV电压等级用了15年时间。
欧洲和美国，在超高压输电方面，主要发展345kV、 380kV和750kV电压级， 500kV线路发展比较慢。 1964年，美国建成第一条500kV线路，从230kV到 500kV输电，时间间隔达41年。前苏联的500kV电压 等级是在400kV基础上升级发展起来的，1964年，建 成完善的500kV输电系统。
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2.3 高电压试验与测量技术的研究
研究的目的：研制高电压测试设备
为了对设备的绝缘能力进行考核，需采用试验的方法 研究其击穿机理、影响因素以及检测电气设备耐受水平。 设备生产厂家和电力运行部门都需按其相应规定的绝缘水 平对每台电气设备进行试验，所以要对高压试验技术进行 研究。
研究的问题：
电气设备绝缘的费用＝f(U3),电压越高绝缘上的投资越大。
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2.2 过电压问题的研究：
•过电压研究的问题：过电压产生的机理、幅值和波形特点， 影响过电压的因素及限制过电压的措施。
•研究过电压的目的：降低作用在设备上的各种过电压，进行 绝缘配合。
•绝缘配合：根据设备在系统中可能承受的各种电压（工作电 压和过电压），并考虑限压装置的特性和设备的绝缘特性来 确定必要的耐受强度，以便把作用在设备上的各种电压所引 起的绝缘损坏和影响连续运行的概率降低到经济上和运行上 能接受的水平。
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高压电网向特高压电网发展的历程
1949年新中国成立后，按电网发展统一电压等级，逐 渐形成经济合理的电压等级系列：
1952年，用自主技术建设了110kV输电线路，逐渐形 成京津唐110kV输电网； 1954年，建成丰满至李石寨220kV输电线路，随后继 续建设辽宁电厂至李石寨，阜新电厂至青堆子等220kV 路，迅速形成东北电网220kV骨干网架； 1972 年建成330kV 刘家峡— 关中输电线路，全长 534km，随后逐渐形成西北电网330kV骨干网架； 1981年建成500kV姚孟—武昌输电线路，全长595km。
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高电压工程的主要问题
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电 力 工 的业 密与 切高 关电 系压 技 术
概述
1 研究对象 2 研究内容 3 研究意义
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1、研究对象：
《高电压技术》是以绝缘和过电压为研究 对象的一门学科，它的任务主要是研究和解 决电力系统中高压线路和电气设备的绝缘和 过电压问题。它是一门新兴学科，是随着高 电压远距离输电而发展起来的。
202——电力系统中异常的电压升高。
过电压（kV）
外部过电压：由雷电和雷击电 力系统引起，幅值很高（兆伏 级），持续时间较短。
内部过电压：由系统内部暂态 过程引起，幅值不大（2 ~ 4倍 工作电压），持续时间较长。
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2、研究内容：
1 绝缘问题的研究 2 过电压问题的研究 3 高电压试验与测量技术的研究
2005年9月，中国在西北地区（青海官亭—兰州东）建 成了一条750kV输电线路，长度为140.7km。输、变电 站设备，除GIS外，全部为国产。
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高压电网向特高压电网发展的历程
电网发展的历史表明 ： 相邻两个电压等级的级差，在一倍以上经济合理。 新的更高电压等级的出现时间一般为15~20年。 前苏联1150kV输电线路的运行表明： 特高压输电技术和设备，经过20年的研究和开发， 到20世纪80年代中期，已达到用于实际的特高压 输电工程的要求。
研究意义：将电能大容量、远距离、低损耗地输送到用 户，提高电力系统运行的经济效益，限制过电压，提高 电气设备的耐压水平，保持电网运行的安全、可靠性。
另外，高电压技术也广泛应用于原子物理、大功率激 光技术、高压静电场等研究领域内，我国目前已拥有北京、 西安、武汉等高电压试验研究中心。
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高压电网向特高压电网发展的历程
1985年，前苏联建成世界上第一条1150kV特高压 输电线路； 从500kV电压等级到1150kV电压等级用了20年时间； 中国，1949年前，电力工业发展缓慢，输电电压由 具体工程决定，电压等级繁多： 1908年建成22kV石龙坝水电站至昆明线路； 1921年建成33kV石景山电厂至北京城的线路； 1933年建成抚顺电厂的44kV出线； 1934年建成66kV延边至老头沟线路； 1935年建成抚顺电厂至鞍山的154kV线路； 1943年建成110kV镜泊湖水电厂至延边线路。
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提高电压等级的技术依据
通常按未来20 ～ 30年输电网不同的平均输送容量和不同
的平均输电距离的要求，以1～2个电压等级进行输电能力 分析，作出不同方案的每KW电力的输电成本曲线，以各 成本曲线的经济平衡点或平衡区决定更高电压的标称值。
世界各国在选择 345kV和500kV以上的更高电压等级时， 分析比较，并进行了大量的计算得出结论：
发电机
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GIS ···
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停电原因
1981～1990年间，我国主要电网有近1/3的电网 事故的直接起因是设备故障损坏所造成的，而在 “八五”期间，由设备故障直接引发的电网事故占 事故总量的26.3%， 可见提高设备的运行可靠性 是保证电力系统安全运行的关键。
现代电力设备的可靠性在很大程度上取决于其 绝缘的可靠性。
330kV（345kV）电网，选用750kV（765kV）， 平均输电距离300km及以上； 500kV电网，选用1000kV（1100kV），平均输送 距离500km及以上。
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提高电压等级的技术依据：
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。
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提高电压等级的技术依据
提高电压等级可以实现大功率、远距离地输送电力。 由于大容量发电厂供电范围的扩大和需要燃料的增加 以及环保要求的提高等，电厂厂址宜建在远离负荷中 心的煤矿坑口、大的集运港口和道口及大河沿岸，并 形成发电基地或电源中心，以较低的电煤价格降低发 电成本。大电厂的建设根据环保的要求，在能源基地 建电厂时，各大容量规模厂应相距50km左右，同时形 成总容量6000～10000MW的发电中心为宜。
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高压电网向特高压电网发展的历程
为适应葛洲坝水电厂送出工程的需要，1983年又建成葛 洲坝-武昌和葛洲坝-双河两回500kV线路，开始形成华中 电网500kV骨干网架，1989年建成±500kV葛洲坝-上海 高压直流输电线，实现了华中-华东两大区的直流联网。
中国，在逐渐形成330kV和500kV区域输电骨干网架的同 时，于20世纪80年代初开始了330kV和500kV以上更高电 压等级的论证。1984年，国家明确提出500kV以上的输电 电压为1000kV特高压、330kV以上的输电电压为750kV。
研究如何产生电网中可能出现的各种形式的高电压 （直流、交流、冲击）及其测量方法；如何在不对绝缘造 成损坏的情况下对绝缘的电气性能（极化、电导、损耗等） 进行测量并对其绝缘状况进行判断。
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3、研究意义：
电气设备、输电线路工作电压的提高 绝缘问题的影响 电力系统的经济性
电力系统的安全、可靠
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1.1 绝缘：
绝缘体——隔离不同电位的带电导体的 物质，又称为电介质。
输电线、变压器、电机和其他电气设备 的载流部分与接地部分之间，相间或直流电 压下的极间都应有可靠的绝缘。
作为绝缘的各种电介质有气体介质、液 体介质和固体介质，在运行中绝缘除了需隔 离正常的工作电压外，还要能承受短时过电 压的作用。
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1.2 过电压-1
工作电压——即额定电压，是国家根据国民 经济的发展水平，经过技术的、经济的比较后确 定的电压。
高电压： 1、 3 、6 、10 、35 、 110 、220 kV 工作电压（kV） 超高电压： 330 、500 、750 kV 特高电压： 1000 kV 及以上
参考教材
• 高电压技术》，马永翔编著，北京大学出版社 ，2009年。
• 《高电压技术》，赵玉林编著，中国电力出版 社，2008年。
• 《高电压技术》，周泽存编著，中国电力出版 社，2007年。
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