特高压交流输电技术

四.特高压交流输电的高电压技术问题
三.特高压交流输电系统中的操作过电压 操作过电压是确定特高压交流输电系统绝缘水平的决定因素， 降低操作过电压水平的意义十分重大。在不采取降压——限压措 施的情况下，合闸过电压的倍数（操作过电压幅值与系统最高工 作相电压幅值之比）为2.0（空载线上无剩余电荷时）或3.0（重 合闸过电压），可见要将特高压输电系统的最大操作过电压倍数 控制到1.6~1.7倍，采用单一的技术措施是非常困难的。 四.特高压交流输电的环境影响问题 输电工程的环境影响主要包括两个方面：①工频电场和磁场 对人类和动植物所产生的生理生态影响。②电晕放电及其派生效 应对环境的影响。对于特高压输电工程来说，重点应为可闻噪声 和地面电场强度。 环境影响的限制选择是一个很重要的问题，因为限制取得过 高，公众会抱怨和投诉；若限值取得过低，则线路走廊用地和工 程造价都将增大到电力企业难以接受的程度。
目录
一.特高压交流输电的优点 二.国内外特高压交流输电发展概况 三.特高压交流输电系统的特点 四.特高压交流输电的高电压技术问题
一.特高压交流输电的优点
与500kV和750kV超高压输电线路相比，1000kV及以上的特 高压输电线路具有六大功能与优点。 （1）更大的输电容量：P=U2/Z，提高输电电压是增大线路输电能 力的首选措施。一条 1000kV 线路的输电能力几乎相当于 4~5 条 500kV线路。 （2）更远的输送距离：以输送2000MW电力为例，如用500kV常 规线路只能输送400km，而用1000kV线路来送，可达1300km以 上。 （3）大幅降低输电损耗：随着输电电压的提高，在输送一定容量 时，所需的电流可成反比减小，因而电能损耗大减。以输送10GW 的容量计算，用1100kV电压送电时的电能损耗只有用500kV送电 时的1/5。 （4）显著节约线路用地走廊：以输送容量同为8GW为例，将前苏 联所用的1150kV线路同500kV线路作比较，所需的线路走廊宽度 如下表所示。
三.特高压交流输电系统的特点
导线 （5）已建成的特高压输电线路均采用等距结构（例如其分裂距 均为40cm），但美国的研究表明，若采用子导线不等距排列方 式，可以显著降低可子 特高压线路对绝缘子的电气特性、机械性能都提出了更多更 高的要求。 关于绝缘子的类型有三种可能的选择： （1）玻璃绝缘子。例如前苏联/俄罗斯1150kV线路上用的大都 是该国生产的300kN和400kN的玻璃绝缘子。 （2）瓷绝缘子。例如日本1000kV线路上用的就是该国NGK公 司生产的大吨位（300、420、540kN）瓷绝缘子。 （3）合成绝缘子。我国电力系统采用合成绝缘子虽较某些国家 为晚，但发展速度很快，在超高压交、直流线路上使用的效果也 很好。在特高压线路上当然也会考虑采用此种绝缘子，这时其自 重远较另外两种绝缘子为轻的优点将更显突出。
三.特高压交流输电系统的特点
杆塔 输电线路的杆塔型式除了取决于使用条件外，还与电压等级、 回路数、地形地质等因素有关，需进行综合技术经济比较后，择 优选用。 前苏联1150kV直线塔采用最多的带拉线的V型塔，其特点 是重量轻、塔高小（44.4m），但占地面积大。由于它国土辽阔、 土地资源极其丰富，且线路所经地区为人烟稀少的平丘草原，故 有条件采用这种塔型。 日本为节约线路走廊用地，1000kV线路采用的是双回路高 塔，塔高88~148m（平均111m）。这样大的塔高给该线的杆 塔结构设计与施工、防雷保护等方面都提出了更高的要求。 我国从自己的具体条件出发，在已建超高压线路杆塔丰富的 使用经验的基础上，在第一条特高压交流试验线路上仍选用猫头 塔或酒杯塔。
三.特高压交流输电系统的特点
四.特高压交流输电的高电压技术问题
一.潜供电弧及其熄灭 潜供电流：一次短路电流被切除后，由于两健全相导线对被 断开相导线之间的静电耦合和电磁耦合，接地弧道中仍会通过一 定大小的工频电弧电流，称为二次电流，我国称为潜供电流。 潜供电弧的自熄决定于诸多随机因素。随着线路额定电压的 提高，潜供电流越来越大，同时由于超、特高压线路一般都较长， 这进一步增大了线路的潜供电路，因此潜供电路在特高压输电系 统中是必须加以抑制的。 二.特高压交流线路的防雷保护 随着输电电压和绝缘水平的提高，线路的雷击跳闸率和总跳 闸率的绝对值是越来越小了，但是雷击跳闸次数在总跳闸次数中 所占的比重却越来越大。对750kV和1000kV及以上的超/特高 压线路耐雷性能不像想象中那么好、雷击跳闸率仍较高的事实。 为了提高其运行可靠性，必须加强研究其雷击闪络机理和防雷措 施。
一.特高压交流输电的优点
线路走廊宽度比较
电压等级（kV） 线路结构 一条线的走廊宽度（m） 输送 8GW 所需线路条数 需要的走廊总宽度 单回路 45 6 270 500 双回路 45 3 135 1150 单回路 90 1 90
（5）显著节省投资：在输电总容量相同的情况下，采用1000kV 来输送比采用500kV至少可节省投资25%。 （ 6 ）限制交流系统短路容量的需要：随着 500kV 电网规模的扩 大，系统短路容量将不断增大，可能出现短路电流超过断路器的 开断电流上限（约为63kA）的情况。提高输电电压是解决这个问 题的有效措施。
特高压交流输电技术
特高压的特征
交流输电电压系列被划分为几段，分段的原则应该是每一段都 要有区别于其他各段的特征，从一段到另一段必须要有“质”的 变化，否则分段就没有意义了。 将交流输电电压按如下格式加以分段，即： • 1kV以下——低压（LV）； • 1kV~220kV——高压（HV）； • 220kV~1000kV——超高压（EHV）； • 1000kV以上——特高压（UHV）。 “特高压”的特征： • 空气间隙击穿特性的饱和问题。 • 环境影响问题的尖锐化： 1）强电场和强磁场； 2）无线电干扰和电视干扰； 3）可闻噪声； 4）对周围景色和市容的影响。
二.国内外特高压交流输电发展概况
出于不同的考虑和原因，从20世纪60年代中期开始，先后有几 个国家对特高压交流输电技术展开了实验研究，建立了包括实验线 段在内的实验研究基地，取得了一些可贵的研究成果和经验，其中 有两个国家（前苏联和日本）后来还建成了实际工程。 美国 研究特高压输电最早的国家。由于美国不同地区存在着两种 主干输电电压， 500kV 和 765kV ，因而上一级电压也分别选择了 1100kV 和1500kV 。它们的输送距离虽均不大，但输电容量都很 大，需要采用特高压。 意大利 于1976年建成包括1000kV实验线段的Suvereto特高压试 验基地，开展和完成不少试验研究工作，受到国际上的重视。 前苏联/俄罗斯 从20世纪70年代初开始研究特高压交流输电技术， 并在 1985 年建成投运第一段 1150kV交流输电线路（长495km ）， 此后又将线路总长增为2350km，累计运行时间约有4年。
二.国内外特高压交流输电发展概况
（ 4 ）我国第二条 1000kV 特高压交流线路（淮南——浙北—— 上海）亦已于2013年9月建成投运，它是同塔双回路线路，远期 送电能力为10000MW，它已成为当今世界上电压等级最高、输 送容量最大的商业运行交流输电线路。
三.特高压交流输电系统的特点
导线 与超高压线路相比，特高压线路的导线具有以下特点： （1）特高压线路的导线结构的选定，起决定性影响的因素为导 线表面的最大电场强度和可闻噪声（超高压线路为无线电干扰）。 （2）特高压线路的分裂数n至少为8（超高压线路一般等于或少 于6）。 （3）特高压线路的三相导线可采用不同的分 裂数。例如三相导线水平布置时，中相的分裂 数可选稍大，采用8-9-8方案。 （4）特高压线路的子导线不一定均匀排列在 一个圆周上，例如为了降低导线表面的最大场 强、减小电晕损耗或干扰水平，可考虑采用非 圆排列的沉陷型结构。
二.国内外特高压交流输电发展概况
日本 为了将东京东北部和西北部的核电站发出的电力输送到东 京用电中心，在节约走廊用地的前提下，非采用特高压输电。 1978 年成立“UHV 输电特别委员会”，组织和推动相关研究， 并与1993年建成1000kV南——北线，1999年建成1000kV东— —西线。 国内 （1）我国从20世纪80年代即开始特高压交流输电方面的调研工 作，成立有关组织，开始收集资料和信息，跟踪这一技术在国外 的发展。 （2 ）与此同时，武汉高压研究所开始特高压户外实验场的建设， 到1996年正式建成投入使用，是我国有了自己达到世界规模的特 高压试验研究基地，创造了多项世界第一。 （3）2008年底在武汉市郊新建成一座世界领先的特高压交流试 验基地，与之相配合，我国还建设了特高压直流实验基地（北京 昌平）、特高压杆塔实验基地（河北霸州）、4300m高海拔实验 基地（西藏羊八井）。