特高压交流输电技术.docx

我国特高压交流输电技术创新摘要：特高压交流输电是指1000 kV及以上电压等级的交流输电，具有输送容量大、距离远、损耗低、占地省等显著优势，是一种资源节约型和环境友好型的先进输电技术。结合晋东南南阳荆门特高压交流试验示范工程，系统介绍了我国在发展特高压交流输电方面的主要技术创新，重点包括电压控制、潜供电流控制、外绝缘配合、电磁环境控制、试验技术、成套设备、系统集成、调试运行等方面。推广应用这些新技术对于加快特高压电网发展有很大的帮助作用。关键词：特高压交流输电；过电压与绝缘配合；潜供电流；电磁环境0 引言我国能源资源与能源消费呈逆向分布，特别是西南水电、三北（西北、东北、华北北部） 风电和太阳能的大规模开发，决定了需要实施以电力为重点的能源大范围配置。我国现有500kV输电系统始建于1981年，经过30多年的发展，电网装机规模提高了15.5倍，其中水电、风电装机容量分别达到2.46 亿kW 和5700 万kW，均居世界第一。现有500kV输电系统的长距离输送能力有限、跨大区电能交换能力和接入新能源能力严重不足，不能满足清洁能源快速发展和能源大范围配置的需要，同时输电走廊紧缺、电网短路电流超标等问题愈来愈严重，客观上要求加快实现电网升级。特高压交流输电具有容量大、距离远、损耗低、占地省等显著优势，是解决我国电网和能源发展难题的重要选择1-4。围绕特高压交流输电，国际上从19世纪60年代起就开展大量研究，前苏联建成工业试验性工程，日本建成实证试验站，美国、意大利、中国也进行了试验研究，取得了一批重要成果。但由于技术、设备以及各国能源政策、电力需求变化等多方面因素影响，到21世纪初特高压交流输电仍未形成成熟的技术和装备，前苏联的特高压输电项目长期降压运行。2004年以来，国家电网公司联合各方力量，大力研究和发展特高压输电，在理论研究、技术攻关、规划设计、标准制订、设备研制、工程建设和运行管理等方面做了大量工作5-8。经过多年努力，2009年初建成投运了代表世界最高电压水平的1000kV晋东南南阳荆门特高压交流试验示范工程。“特高压交流输电关键技术、成套设备及工程应用项目”获得2012年度国家科学技术进步奖特等奖。本文结合该试验示范工程，系统介绍我国在发展特高压交流输电方面的主要技术创新，重点包括电压控制、潜供电流控制、外绝缘配合、电磁环境控制、试验技术、成套设备、系统集成、调试运行等方面，为后续工程建设参考。1 系统电压控制最高运行电压是电力系统设计和设备选型的基础。对特高压输电最高运行电压的选择，国际上曾有1050 、1100、1200 和1600kV这4 种方案9。国家电网公司针对最高运行电压对电网运行特性、网损及电晕损失、高海拔下设备外绝缘、输电能力和暂态稳定水平、特高压设备制造难度、造价的影响进行了方案比选5。大量研究计算表明，采用1100kV的最高运行电压，系统稳定水平、运行灵活性、资源配置能力均高于1050kV，输电综合损耗、单位功率投资成本都低于1050kV。同时，在绝缘设计难度、高海拔下的适应性、设备国产化可行性这几方面上，明显优于1200kV和1600kV。为此，提出了标称电压1000kV、最高电压 1100kV的电压标准，相当于我国超高压标称电压500kV、最高电压550kV的2 倍，两者匹配是合适的。目前，该电压已成为IEC 标准电压。特高压输电的电压水平高、系统影响大，加强电压控制尤为重要，对电力系统的安全性、可靠性和经济性都有很大的影响。特高压输电系统的电压控制主要包括对工频过电压、操作过电压、雷电过电压的抑制以及对系统运行电压的控制10。1 ）工频过电压。又称暂时过电压，是指线路在故障或无故障情况下甩负荷引起的电压升高，其幅值主要取决于线路长度、高抗配置、系统结构、潮流分布等，持续时间一般按秒级考虑。工频过电压水平对设备选型有直接影响。针对特高压输电线路长、容升效应大、工频过电压限制要求严的情况，通过研发和装设大容量的特高压电抗器有效限制工频过电压的幅值，同时在特殊情况下采取保护联动跳闸措施以限制工频过电压持续时间3,10。该措施成功应用于特高压交流输电试验示范工程，晋东南南阳线两侧各装设960Mvar和720Mvar特高压电抗器，南阳荆门线两侧各装设720Mvar和600Mvar特高压电抗器，同时在无故