特高压和智能电网
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❖ 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。
5
电网的发展历程
❖ 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。
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。
15
日本东京电力公司建成的1000KV线 路
16
国外发展概况
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。
20
国内现状—技术借鉴
前苏联早在1985年就设计制造了全套特高 压输变电设备，在投入1150kV全电压运行 后，变压器、断路器、电抗器、避雷器等 变电设备运行情况正常．
从1995年以来，日本的特高压输变电设备 包括变压器、断路器、隔离开关、高速接 地开关、避雷器、CT、PT等在新近名特高 压变电站进行了长达8年的全电压运行考核， 不曾出现运行故障．
从2004年底开始前期工作以来，我国仅用四年时间，建 成了目前世界上运行电压最高、技术水平最先进、我国拥 有自主知识产权的交流输电工程，标志着我国在远距离、 大容量、低损耗的特高压输电核心技术和设备国产化上取 得重大突破，是我国能源基础研究和建设领域取得的世界 级重大创新成果，是世界电力发展史上的重要里程碑。工 程的成功建设对保障国家能源安全和电力可靠供应具有重 要意义。
特高压和智能电网
特高压
电网的发展历程
1875年，法国巴黎建成世界上第一座发电厂，标志着世界电 力时代的到来。
1891年，在德国劳芬电厂安装了世界第一台三相交流发电机： 它发出的三相交流电通过第一条13.8kV输电线将电力输送到 远方用电地区，使电力既用于照明，又用于动力，从而开始 了高压输电的时代。
220kV骨干网架。
9
我国电网的发展历程
❖ 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。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。
22
武汉特高压交流试验基地位于武汉市江夏区，规模为220kV/120MVA降压变压 器一台，1000kV/3×40MVA升压变压器一台，1000kV/1km单回8分裂输电线路一 条，1000kV/1km同塔双回8分裂输电线路两条。该基地担负着我国特高压交流输 变电工程多项试验任务，将为特高压工程提供试验数据，为制定我国特高压相关 技术标准提供科学依据，同时也为特高压线路带电作业方式研究提供平台。23
11
国 外 发 展 概 况
12
国外发展概况
前苏联
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。
39
40
41
42
我国交流1000kV特高压线路建设规
划
43
特高压输电的优点
提高输送容量 缩短电气距离 提高稳定极限 降低线路损耗 减少工程投资 提高单位走廊输电能力 节省走廊面积 改善电网结构 降低短路电流 加强联网能力
44
特高压输电的优点
提高输送容量
➢ 交流线路的自然功率是表征其送电能力的一项指标，其计算公式如下：
7
我国电网的发展历程
中国，1949年前，电力工业发展缓慢，输电电压按具 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。
国内现状—技术创新
2003年9月，中国第一个750千伏输变电示范工程（兰州东—
青海官亭）在西北开工建设，线路全长140千米。至2005年9月，
仅用了两年时间，世界上海拔最高、中国运行电压等级最高的750
千伏输电线路正式建成投运。
24
1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交 流试验示范工程
25
1000kV晋东南—南阳—荆门特高 压交流试验示范工程
特高压输电的优点
提高输送容量
单回线路的输送能力
46
特高压输电的优点
缩短电气距离 提高稳定极限
➢ 交流线路的输送功率可按下式计算：
P U1U2 sinδ Xl
我国电力工业存在的主要问题是能源与负荷地理分布不均 衡：约68%的水力资源分布在西南地区，约76%的煤炭资 源分布在华北、西北地区；70%的负荷则主要集中在东部 沿海。
我国电网发展战略——西电东送，南北互供，全国联网。
目前的500KV电网在传输长度、传输能量、和限制短路电 流等方面均不能满足要求。
❖ 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。
6
我国发展特高压的背景
我国在2020年发电量将达5000~5400TW·h，发电装机容 量将达到1100~1200GW，与美国2020年的预计发电量 （5500TW·h），发电装机容量（1250GW）大体相近。
达的项目核准批复文件，同年底开工建设，2008
年12月全面竣工，12月30日完成系统调试投入试
运行，2009年1月6日22时完成168小时试运行投
入商业运行，目前运行情况良好。
26
1000kV晋东南—南阳—荆门特高 压交流试验示范wk.baidu.com程
工程全面实现了预期建设目标，里程碑计划如期完成，安 全实现了零事故目标，质量达到了优良级标准，文明施工 和环境保护目标圆满实现，工程投资得到了有效控制，科 技创新取得了丰富成果，设备国产化研制取得了历史性突 破。
1879年，中国上海公共租界点亮了第一盏电灯。1882年， 第一家电业公司——上海电气公司成立。
100多年来，输电电压由最初的13.8kV逐步发展到20，35，
66，110，134，220，330，345，400，500，735，750，
765，1000kV。
3
电网的发展历程
输电电压一般分高压、超高压和特高压 高压（HV）：35〜220kV； 超高压（EHV）：330 〜750kV； 特高压（UHV）：1000kV及以上。 高压直流（HVDC）：±600kV及以下； 特高压直流（UHVDC）：±750kV和±800kV。
国外发展概况
瑞典
查麦斯大学高电压试验场可进行交流1000kV 电气试验，试验场内建有240m特高压试验线段。 另有180m的绝缘子试验线段．
原西德
当时对420、800及1200kV 3种电压的输电 工程的研究进行比较，结果表明：输电电压越高 ，线路走廊面积越小。随着输电距离的增加， 1200kV输电的优越性更为突出．
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。
4
电网的发展历程
❖ 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。
❖ 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。
10
我国电网的发展历程
❖ 2005年9月，中国在西北地区（青海官厅— 兰州东）建成了一条750kV输电线路，长度 为140.7 km。输、变电设备，除GIS外，全 部为国产。
❖ 2008年12月，晋东南—南阳—荆门1000KV 特高压交流试验示范工程是我国首条跨区 域特高压交流输电线路，始于山西长治晋 东南变电站，经河南南阳开关站，止于湖 北荆门变电站。
P U2 U2 C
Zc
L
其中:U为线电压, Zc为波阻抗,L和
C分别为单位长度上的电感和电容
一回1000kV特高压输电线路的自然功率接近500万千 瓦，约为500kV输电线路的五倍左右。
➢±800kV直流特高压输电能力可达到640万千瓦，是 ±500kV高压直流的2.1倍，是±620kV高压直流的1.7倍. 45
1974年将单相试验设备扩建为 1000～15000kV三相系统。
美国邦维尔电力局（BPA）有2处 特高压试验站。
17
美国AEP-ASEA 特高压试验基地
18
国外发展概况
意大利
全国各地参 加1000kV 科研规划的 单位共有7 个试验场和 2个雷电记 录站。
意大利1000kV工程雷电冲击试验
19
21
国内现状—技术创新
我国是从1986年开始立项研究交流特高压输电技 术。
在武汉建立了特高压试验研究基地，试验设备完 全具备进行各项特高压试验的条件和能力。
我国的设计和制造单位通过西北750kV工程，进 一步具备了制造特高压设备的条件和基础。
我国特高压输电技术还需在无功平衡措施、消除 潜供电弧措施、限制过电压的措施及绝缘配合、 串联电容补偿装置、外绝缘、特高压设备等问题 上进行重点技术研究。
28
1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试 验示范工程
这是世界 上首条 投入商 业运行 的 1000KV 特高压 线路。
29
30
我国±800kV直流输电项目建设规 划
31
云 广 直 流 工 程
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向家坝—上海±800千伏特高压直流输电示范工程
37
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向家坝—上海±800千伏特高压直流输电示范工程
❖ 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36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。
27
1000kV晋东南—南阳—荆门特高 压交流试验示范工程
通过工程实践，我国全面建成了世界一流的特高 压试验研究体系，全面掌握了特高压交流输电核 心技术，全面建立了特高压交流输电标准体系， 全面实现了国内电工装备制造的产业升级，全面 验证了特高压交流输电的技术可行性、设备可靠 性、系统安全性和环境友好性，全面培养锻炼了 技术和管理人才队伍。特高压交流输电在我国已 具备大规模应用条件。
1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示 范工程起于山西晋东南（长治）变电站，经河南 南阳开关站，止于湖北荆门变电站。全线单回路 架设，全长640公里，跨越黄河和汉江。变电容 量600万千伏安。系统标称电压1000千伏，最高 运行电压1100千伏。
工程于2006年8月取得国家发展和改革委员会下
8
我国电网的发展历程
中国， 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线路，迅速形成东北电网
在1991年，由于前苏联解体和经济衰退，电力需 求明显不足，导致特高压线路降至500KV运行。
13
前苏联1150kV输电线路地理接线 图
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国外发展概况
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，从1973年开始特高压输电的研究。
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。
❖ 1965年，加拿大建成世界第一条735kV超高压线路。
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电网的发展历程
❖ 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。
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。
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日本东京电力公司建成的1000KV线 路
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国外发展概况
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。
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国内现状—技术借鉴
前苏联早在1985年就设计制造了全套特高 压输变电设备，在投入1150kV全电压运行 后，变压器、断路器、电抗器、避雷器等 变电设备运行情况正常．
从1995年以来，日本的特高压输变电设备 包括变压器、断路器、隔离开关、高速接 地开关、避雷器、CT、PT等在新近名特高 压变电站进行了长达8年的全电压运行考核， 不曾出现运行故障．
从2004年底开始前期工作以来，我国仅用四年时间，建 成了目前世界上运行电压最高、技术水平最先进、我国拥 有自主知识产权的交流输电工程，标志着我国在远距离、 大容量、低损耗的特高压输电核心技术和设备国产化上取 得重大突破，是我国能源基础研究和建设领域取得的世界 级重大创新成果，是世界电力发展史上的重要里程碑。工 程的成功建设对保障国家能源安全和电力可靠供应具有重 要意义。
特高压和智能电网
特高压
电网的发展历程
1875年，法国巴黎建成世界上第一座发电厂，标志着世界电 力时代的到来。
1891年，在德国劳芬电厂安装了世界第一台三相交流发电机： 它发出的三相交流电通过第一条13.8kV输电线将电力输送到 远方用电地区，使电力既用于照明，又用于动力，从而开始 了高压输电的时代。
220kV骨干网架。
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我国电网的发展历程
❖ 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。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。
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武汉特高压交流试验基地位于武汉市江夏区，规模为220kV/120MVA降压变压 器一台，1000kV/3×40MVA升压变压器一台，1000kV/1km单回8分裂输电线路一 条，1000kV/1km同塔双回8分裂输电线路两条。该基地担负着我国特高压交流输 变电工程多项试验任务，将为特高压工程提供试验数据，为制定我国特高压相关 技术标准提供科学依据，同时也为特高压线路带电作业方式研究提供平台。23
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国 外 发 展 概 况
12
国外发展概况
前苏联
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。
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我国交流1000kV特高压线路建设规
划
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特高压输电的优点
提高输送容量 缩短电气距离 提高稳定极限 降低线路损耗 减少工程投资 提高单位走廊输电能力 节省走廊面积 改善电网结构 降低短路电流 加强联网能力
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特高压输电的优点
提高输送容量
➢ 交流线路的自然功率是表征其送电能力的一项指标，其计算公式如下：
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我国电网的发展历程
中国，1949年前，电力工业发展缓慢，输电电压按具 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。
国内现状—技术创新
2003年9月，中国第一个750千伏输变电示范工程（兰州东—
青海官亭）在西北开工建设，线路全长140千米。至2005年9月，
仅用了两年时间，世界上海拔最高、中国运行电压等级最高的750
千伏输电线路正式建成投运。
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1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交 流试验示范工程
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1000kV晋东南—南阳—荆门特高 压交流试验示范工程
特高压输电的优点
提高输送容量
单回线路的输送能力
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特高压输电的优点
缩短电气距离 提高稳定极限
➢ 交流线路的输送功率可按下式计算：
P U1U2 sinδ Xl
我国电力工业存在的主要问题是能源与负荷地理分布不均 衡：约68%的水力资源分布在西南地区，约76%的煤炭资 源分布在华北、西北地区；70%的负荷则主要集中在东部 沿海。
我国电网发展战略——西电东送，南北互供，全国联网。
目前的500KV电网在传输长度、传输能量、和限制短路电 流等方面均不能满足要求。
❖ 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。
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我国发展特高压的背景
我国在2020年发电量将达5000~5400TW·h，发电装机容 量将达到1100~1200GW，与美国2020年的预计发电量 （5500TW·h），发电装机容量（1250GW）大体相近。
达的项目核准批复文件，同年底开工建设，2008
年12月全面竣工，12月30日完成系统调试投入试
运行，2009年1月6日22时完成168小时试运行投
入商业运行，目前运行情况良好。
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1000kV晋东南—南阳—荆门特高 压交流试验示范wk.baidu.com程
工程全面实现了预期建设目标，里程碑计划如期完成，安 全实现了零事故目标，质量达到了优良级标准，文明施工 和环境保护目标圆满实现，工程投资得到了有效控制，科 技创新取得了丰富成果，设备国产化研制取得了历史性突 破。
1879年，中国上海公共租界点亮了第一盏电灯。1882年， 第一家电业公司——上海电气公司成立。
100多年来，输电电压由最初的13.8kV逐步发展到20，35，
66，110，134，220，330，345，400，500，735，750，
765，1000kV。
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电网的发展历程
输电电压一般分高压、超高压和特高压 高压（HV）：35〜220kV； 超高压（EHV）：330 〜750kV； 特高压（UHV）：1000kV及以上。 高压直流（HVDC）：±600kV及以下； 特高压直流（UHVDC）：±750kV和±800kV。
国外发展概况
瑞典
查麦斯大学高电压试验场可进行交流1000kV 电气试验，试验场内建有240m特高压试验线段。 另有180m的绝缘子试验线段．
原西德
当时对420、800及1200kV 3种电压的输电 工程的研究进行比较，结果表明：输电电压越高 ，线路走廊面积越小。随着输电距离的增加， 1200kV输电的优越性更为突出．
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。
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电网的发展历程
❖ 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。
❖ 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。
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我国电网的发展历程
❖ 2005年9月，中国在西北地区（青海官厅— 兰州东）建成了一条750kV输电线路，长度 为140.7 km。输、变电设备，除GIS外，全 部为国产。
❖ 2008年12月，晋东南—南阳—荆门1000KV 特高压交流试验示范工程是我国首条跨区 域特高压交流输电线路，始于山西长治晋 东南变电站，经河南南阳开关站，止于湖 北荆门变电站。
P U2 U2 C
Zc
L
其中:U为线电压, Zc为波阻抗,L和
C分别为单位长度上的电感和电容
一回1000kV特高压输电线路的自然功率接近500万千 瓦，约为500kV输电线路的五倍左右。
➢±800kV直流特高压输电能力可达到640万千瓦，是 ±500kV高压直流的2.1倍，是±620kV高压直流的1.7倍. 45
1974年将单相试验设备扩建为 1000～15000kV三相系统。
美国邦维尔电力局（BPA）有2处 特高压试验站。
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美国AEP-ASEA 特高压试验基地
18
国外发展概况
意大利
全国各地参 加1000kV 科研规划的 单位共有7 个试验场和 2个雷电记 录站。
意大利1000kV工程雷电冲击试验
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21
国内现状—技术创新
我国是从1986年开始立项研究交流特高压输电技 术。
在武汉建立了特高压试验研究基地，试验设备完 全具备进行各项特高压试验的条件和能力。
我国的设计和制造单位通过西北750kV工程，进 一步具备了制造特高压设备的条件和基础。
我国特高压输电技术还需在无功平衡措施、消除 潜供电弧措施、限制过电压的措施及绝缘配合、 串联电容补偿装置、外绝缘、特高压设备等问题 上进行重点技术研究。
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1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试 验示范工程
这是世界 上首条 投入商 业运行 的 1000KV 特高压 线路。
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30
我国±800kV直流输电项目建设规 划
31
云 广 直 流 工 程
32
33
34
35
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向家坝—上海±800千伏特高压直流输电示范工程
37
38
向家坝—上海±800千伏特高压直流输电示范工程
❖ 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36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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1000kV晋东南—南阳—荆门特高 压交流试验示范工程
通过工程实践，我国全面建成了世界一流的特高 压试验研究体系，全面掌握了特高压交流输电核 心技术，全面建立了特高压交流输电标准体系， 全面实现了国内电工装备制造的产业升级，全面 验证了特高压交流输电的技术可行性、设备可靠 性、系统安全性和环境友好性，全面培养锻炼了 技术和管理人才队伍。特高压交流输电在我国已 具备大规模应用条件。
1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示 范工程起于山西晋东南（长治）变电站，经河南 南阳开关站，止于湖北荆门变电站。全线单回路 架设，全长640公里，跨越黄河和汉江。变电容 量600万千伏安。系统标称电压1000千伏，最高 运行电压1100千伏。
工程于2006年8月取得国家发展和改革委员会下
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我国电网的发展历程
中国， 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线路，迅速形成东北电网
在1991年，由于前苏联解体和经济衰退，电力需 求明显不足，导致特高压线路降至500KV运行。
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前苏联1150kV输电线路地理接线 图
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国外发展概况
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，从1973年开始特高压输电的研究。
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。