交流特高电压输电技术的研究

特高压输电技术的研究

目录一、建设坚强的国家电网的意义二、采用特电压输电的优势三、特高压输电技术的前期研究四、特高压示范工程和规划五、需研究的课题

一、建设坚强的国家电网的意义一、建设坚强的国家电网的意义一强三优：电网坚强资产优良服务优质业绩优秀一、建设坚强的国家电网的意义

建设坚强国家电网的总体思路是，充分利用先进技术和设备，在加强现有电网技术改造和升级的同时，以构建特高压电网为核心，完善由不同电压等级、不同输电方式合理配置、覆盖各地区的国家电网，提高电网的输配电能力和整体效率，优化资源配置方式，为国民经济发展提供安全、经济、优质的电力服务。一、建设坚强的国家电网的意义满足未来我国电力需求持续增长的基本保证优化我国能源资源配置方式的现实途径促进电网电源协调发展的有效手段培育和发展国家级电力市场的重要条件提高电力和社会综合效益的必然选择电力工业技术创新的重大举措建设坚强国家电网一、建设坚强的国家电网的意义建设以特高压电网为核心的坚强国家电网重大政治意义重大经济意义重大技术创新意义宏伟事业一、建设坚强的国家电网的意义我国现有装机总容量和到2020年预计的装机总容量440GW2004年500GW2005年1000GW2020年一、建设坚强的国家电网的意义水能、煤炭主要分布在西部和北部，能源和电力需求主要集中在东部和中部经济发达地区。

2/3的水能资源在四川、云南和西藏3/5的煤炭资源在晋陕蒙负荷中心一、建设坚强的国家电网的意义问题：一是现有交流500千伏跨区同步互联电网联系薄弱，系统稳定水平降

低，输电能力严重不足，难以满足西部和北部能源基地大规模、远距离电力外送的需要；二是电网的水火互济和跨流域补偿能力明显不足。

电网建设投资不足八五13.7%九五37.3%发达国家55%占电力投资比重一、建设坚强的国家电网的意义

电网是电力市场的基础和载体，只有建设以特高压电网为核心的坚强国家电网，才能够充分发挥大电网的优势，实现跨大区、远距离、大范围的电能输送和交易，更好地调节电力平衡，促进全国范围的资源优化配置，奠定发展国家级电力市场的基础。

二、采用特电压输电的优势二、采用更高一级电压输电的优势

线路的电压等级是确定输电系统传输能力的关键因素。一般来说，线路的传输功率与电压的平方成正比与线路阻抗成反比。由于不同电压等级的线路波阻抗差不多大，所以同样长度线路的传输能力，近似随其工作电压的平方而发生变化。二、采用更高一级电压输电的优势输送容量大:1100kV线路的输送容量大约为500kV线路的5倍。二、采用更高一级电压输电的优势更加节约输电走廊:

由于我国人口众多，土地资源更加珍贵，将来制约电网发展的关键因素将是输电走廊问题，由于1000kV电压级线路每回线输电容量大的特点，将大量节约输电走廊数目及其占地。二、采用更高一级电压输电的优势节省线路投资和运行费用一条1100kV5条500kV一条1100kV5条500kV钢材用量铝材用量节省1/3节省1/2二、采用更高一级电压输电的优势另外：

1000kV级电压输电有利于解决500kV电网中出现的输变电设备短路容量超标问题。远距离、大容量输电还可减轻铁路、公路运输的压力，减小负荷中心地区火电机群的建设规模，减轻火电带来的环境污染等。

二、采用更高一级电压输电的优势减少发电装机2000万kW每年综合节电1000亿

kWh特高压电网建成后

三、我国特高压输电技术研究概况三、我国特高压输电技术研究概况八五至九五期间，在武汉高压研究所户外试验场建设了一条200m的特高压试验线段，中间有一基特高压真型铁塔，为特高压外绝缘特性研究和线路对环境影响研究进一步创造了条件。三、我国特高压输电技术研究概况九五期间，武汉高压研究所承担了原电力部重点科研项目­——“利用工频试验装置产生长波头操作波研究”和“特高压线路对环境影响的研究”，前者为特高压外绝缘的长波头操作波的研究提供了试验条件，后者则在试验线段上取得了一些实测数据。三、我国特高压输电技术研究概况特高压输变电设备制造及工程技术研究特高压输变电设备的制造能力调研分析特高压系统电磁暂态和绝缘配合研究交流特高压输电电磁环境影响问题的研究特高压输变电间隙和设备的外绝缘特性三、我国特高压输电技术研究概况变压器、并联电抗器应结合国情，吸收世界各国的成熟经验，确定适宜于我国的特高压变压器和并联电抗器设备的型式，走自主研发的道路。国内变压器制造业只要稍加扶持，即可承担特高压变压器和并联电抗器的制造任务。解决巨型设备的运输难题是项目的关键。1、关于变压器三、我国特高压输电技术研究概况

原苏联特高压变压器三、我国特高压输电技术研究概况

日本的特高压变压器三、我国特高压输电技术研究概况特高压SF6断路器样机已由美、日、意等国研制出来；前苏联1150kV压缩空气断路器为六柱十二只断口，已在系统中运行；日本东京电力公司建设的1000kV交流线路，变电站采用GIS开关设备，这是世界上第一个将GIS推向百万伏级并将投入商业运行的设备。2、关于开关设备三、我国特高压输电技术研究概况1150kV等级为六柱压缩空气断路器三、我国特高压输电技术研究概况

日本1100kVGIS中的双断口SF6断路器三、我国特高压输电技术研究概况国内三大厂家（西开、沈高、平高）均能生产550kVSF6断路器、GIS以及隔离开关设备，目前正在开发研制800kV产品，并研究开发550kV单断口断路器技术，为特高压开关设备作准备，是国内生产SF6断路器及GIS的主导企业，代表了国内制造水平。

2、关于开关设备三、我国特高压输电技术研究概况

我国特高压开关设备宜优先选用GIS并研制开发罐式SF6断路器，断路器的断口数争取做到双断口，其操动机构的操作功应不大于可以接受的水平，每相配一台操动机构。2、关于开关设备三、我国特高压输电技术研究概况首先开发550kV单断口罐式SF6断路器，然后在此基础上发展特高压断路器和GIS，是一条比较现实、经济的途径。2、关于开关设备三、我国特高压输电技术研究概况西安西电电力电容器有限公司和桂林电力电容器总厂具有1000kV及以下电压等级CVT的设计、生产和研发能力，750kV及以下产品出厂试验能力，1000kV产品整套试验能力尚需改造。对1000kVCVT产品该两厂家具有月生产3台套的能力，并有多台1000kV及以上试验用分压器的生产和使用经验。3、关于CVT及电容器三、我国特高压输电技术研究概况电容器产品，西安西电电力电容器有限公司、锦州电力电容器厂和桂林电力电容器总厂均有超高压、特高压电容器的设计、生产、研发能力和试验能力，并有500kV电容器装置的运行经验。该三厂生产能力较大，对保证供货有较好保证，因此，较适合作超高压、特高压电容器的供货厂商。

3、关于CVT及电容器三、我国特高压输电技术研究概况国外已经有特高压金属氧化物避雷器投入运行，因此如果我国要建设特高压输变电工程的话，可以保障特高压金属氧化物避雷器的设备供应。高压金属氧化物避雷器国产化完全有可能。4、关于金属氧化物避雷器三、我国特高压输电技术研究概况国内外均有能力对百万伏级输电线路用绝缘子进行供货。国外厂家如日本NGK公司、法国SEDIVER公司均有能力对百万伏级输电线路用绝缘子进行供货。国内厂家如大连电瓷厂、NGK唐山电瓷有限公司，自贡SEDIVER公司、南京电瓷厂、天津DIELVE绝缘子有限公司均有能力对百万伏级输电线路用绝缘子进行供货。应优先选用高吨位、空气动力型的绝缘子。

5、关于绝缘子三、我国特高压输电技术研究概况复合绝缘子则可选用东莞高能实业有限公司、山东淄博泰光电力器材有限公司、襄樊国网绝缘子股份有限公司、广州MPC国际电工有限公司的产品。轻级污秽地区可优先选用瓷、玻璃绝缘子；重污区包括Ⅲ级、Ⅳ级污区的全部线段和主网骨干线路以及交通不便利地区应优先采用复合绝缘子。

5、关于绝缘子三、我国特高压输电技术研究概况电站用支柱绝缘子，国外现已具备百万伏级输变电站用支柱绝缘子的供货能力。如德国罗森塔尔公司、日本NGK公司知多工厂、法国SEDIVER公司均有能力供货。国内目前虽只做到800kV等级，但唐山高压电瓷厂、抚顺电瓷厂、西安西电高压电瓷有限公司（原西安高压电瓷厂）、西安双佳高压电瓷厂已具备开发生产1100kV的支柱瓷绝缘子的能力。5、关于绝缘子三、我国特高压输电技术研究概况对于百万伏级输变电站用套管，国内目前还无能力制造百万伏级的特高压套管，因此，只能采用国外产品。如瑞典ASEA公司、美国GE公司、英国BUSHING公司、意大利PASSONI&VILLA、德国等均有能力制造765kV电压等级以上的套管。5、关于绝缘子三、我国特高压输电技术研究概况我国特高压线路导线的结构型式宜采用8分裂导线，分导线间距为40cm，分裂直径1.04m左右。分导线截面采用400～630mm2是比较适宜的，局部地区也可能采用更大截面的导线。我国已开发生产了720mm2的大截面导线。特高压线路金具中最重要的是间隔棒。间隔棒宜采用阻尼型柔性间隔棒型式，在导线上宜采用不等距安装方式。6、关于特高压导线、金具和杆塔三、我国特高压输电技术研究概况特高压交流输电线路导线的布置方式主要有三相导线水平排列、垂直排列和三角形排列。特高压输电线路的塔型选择主要从经济角度来选择。从我国国情出发，将来我国特高压线路宜采用拉线塔，局部地区可采用自立式铁塔。6、关于特高压导线、金具和杆塔三、我国特高压输电技术研究概况6、关于特高压导线、金具和杆塔建议特高压系统的过电压水平：工频暂态过电压1.3p.u(1s)，1.4p.u(0.2s)操作过电压1.6p.u特高压MOA的额定电压可选826kV，标称放电电流20kA，雷电冲击（20kA）残压1620kV，操作冲击（2kA）残压1400kV。三、我国特高压输电技术研究概况7、关于电磁暂态和绝缘配合三、我国特高压输电技术研究概况特高压变压器雷电冲击水平可选2250kV，操作冲击水平1675kV，工频耐压1100kV（5min）和950kV(1h)。特高压断路器、隔离开关等设备雷电冲击水平宜取2250kV，操作冲击水平1800kV，工频耐压1100kV(1min)和950（30min）。7、关于电磁暂态和绝缘配合三、我国特高压输电技术研究概况电抗器绝缘水平可选雷电冲击2250kV；操作冲击1800kV（或1675kV）；工频1100kV(5min)和950kV(1h)。线路空气间隙距离可选工频2.4～2.6m；操作波和雷电冲击6.5m(中相)和6.2m(边相)。

7、关于电磁暂态和绝缘配合三、我国特高压输电技术研究概况操作冲击放电特性受间隙形状的影响较大，实际输电线路空气间隙的电气强度远比棒对板空气间隙的放电电压高，“饱和”问题对选择特高压输电线路空气间隙的影响不大。模拟杆塔的正极性雷电冲击的放电电压比相同间隙距离的棒对板间隙正极性雷电冲击的放电电压高，且与距离的关系呈线性关系。8、关于变电间隙和设备的外绝缘特性三、我国特高压输电技术研究概况对于特高压输电系统，无论是运行线路还是变电站,都应按照其所在地区的污秽程度、污秽耐受电压目标值、绝缘子型式的选择和绝缘子串布置的方式与长度等几个方面进行耐污设计。在较高电压的操作冲击电压下，高海拔对放电电压的影响变小。也就是说，相对地操作冲击电压2000kV且在3000m时的海拔校正因数相当于电压较低时（如1000kV）的1000m时的海拔校正因数。这一点对高海拔下的特高压输电外绝缘是非常有利的。8、关于变电间隙和设备的外绝缘特性三、我国特高压输电技术研究概况根据国内外的研究结果，特高压输电线路电磁环境参数的确定指标如下：1）0.5MHz、边相导线投影20m处，特高压输电线路在的无线电干扰水平应控制在55

58dB之间；2）非公众活动区域或农业区域，特高压输电线下1.5m高处的工频场强最大值应控制在10kV/m以内；9、特高压输电电磁环境影响问题三、我国特高压输电技术研究概况3）在边相投影15m处，特高压输电线路的噪声水平应控制在55

58dB之间。特高压输电线路电磁环境的研究，国内外已作了大量的研究工作，但由于我国目前还未建成一条相应线路，且我们的试验数据是在单相加压的情况下得到的。还需对试验线段施加三相电压，同时考虑改变线路参数来进一步开展特高压线路的电磁环境研究工作。。

9、特高压输电电磁环境影响问题四、特高压示范工程和规划

特高压交流示范工程简介工程一：晋城至荆州单回线路，线路长600km，建设晋城和荆州两座变电站以及南阳开关站，计划2006年开工，2007年投运。工程二：同杆双回架设，线路长度2×750km，初期降压500kV运行，计划2007年投运。四、特高压示范工程和规划

四、特高压示范工程和规划晋城1000kV变电站主变压器：本期1组，远期2组

1000kV出线：本期1回，远期8－10回

500kV出线：本期4－6回，远期10－12回四、特高压示范工程和规划南阳1000kV变电站主变压器：本期开关站，远期2组

1000kV出线：本期2回，远期6－8回

500kV出线：远期10－12回四、特高压示范工程和规划荆州1000kV变电站主变压器：本期1组，远期2组

1000kV出线：本期1回，远期8－10回

500kV出线：本期2回，远期10－12回四、特高压示范工程和规划每组变压器容量：暂按3000MVA考虑每回1000kV线路输送容量：暂按5000MVA考虑1000kV母线通流功率：暂按20000－25000MVA考虑四、特高压示范工程和规划变电站主接线2个备选方案：

GIS设备方案：一个半断路器接线敞开式设备方案：双断路器接线四、特高压示范工程和规划

特高压电网规划交流特高压应用的重点一是在华北~华中~华东同步电网中构筑南北方向大容量通道和四川经华中腹地到华东的东西方向大容量通道，晋东南、陕北、蒙西、锡盟煤电基地汇集接入上述通道；二是建立华东、华北和华中电网受端特高压网架。对于西南水电送华东应优先采用±800kV级直流输电方式。四、特高压示范工程和规划在华北、华中和华东构建比较坚强的交流特高压网架，蒙西、陕北、晋东南和内蒙锡盟煤电基地以交流特高压分散接入南北方向多条大通道上，淮南坑口电站和徐州坑口电站也接入特高压输电网架中间枢纽点上，在东部受端建设一定容量的支撑电源，主要是沿海核电。

四、特高压示范工程和规划四川水电的部分容量通过3回百万伏级交流向华中和华东输送，形成乐山~重庆~恩施~荆州~武汉~芜湖~杭北~上海东西方向的输电通道。交流特高压输电线路应优先考虑按同塔双回路建设。四、特高压示范工程和规划金沙江一期溪洛渡和向家坝水电站、二期乌东德和白鹤滩水电站送电华东、华中，锦屏水电站送电华东，宁夏和关中煤电基地送电华东、呼盟煤电基地送电京津地区均采用±800kV级直流。