超特高压知识培训

超特高压概述

——特高压交直流混合电网超特高压电网概述定义

超高压：330kV至750kV的输电线路

特高压：±800kV及以上的直流电

1000kV及以上的交流电特点

电压等级高

输电距离远、范围广

线路损耗小

交直流混合输电10.6%5.2%8.2%亿千瓦时全国用电量11.8%5.2%8.5%万千瓦最大负荷13.6%4.1%8%万千瓦全国装机发展特高压的必要性满足经济社会发展对电力的需求3我国能源资源分布图西藏台湾煤炭资源水能资源负荷中心华中西北南方华东华北东北风电基地促进能源资源更大范围优化配置4特高压电网发展规划远期目标：实现全球能源互联网电网格局：两个特高压同步电网西部（西北+川渝藏）、东部（“三华”+东北三省+内蒙古）输电方式：交、直流协调发展输电规模：1.1亿千瓦——3.7亿千瓦建设工程：“四交六直”“五交八直”

“十交两直”“十二五”特高压直流输电工程序号项目起点落点电压等级（千伏）输送容量(万千瓦)长度（公里）1锦屏～苏南锦屏苏南±80072020832哈密～河南哈密郑州±80076022103溪洛渡～浙江溪洛渡浙西±80076016804宝清～唐山宝清唐山±80076015005酒泉～湖南酒泉湘潭±80076023006呼盟～山东呼盟青州±80076016007陕西～山东彬长临沂±80076012008哈密北～重庆哈密重庆±80076023009宁东-浙江宁东绍兴±800760200010锡盟～江苏锡盟泰州±800760160011蒙西～湖北蒙西武汉±800760145012陇东～江西陇东新余±800760140013准东～成都准东成都±1100105026876一、高压直流输电概述——基本原理特高压直流输电（UHVDC）原理交流输电系统的技术问题输电距离的限制稳定性问题潮流难于控制

振荡与摇摆一、高压直流输电概述——背景交流输电系统的技术问题交变的电磁场：无功问题恒定的电磁场：没有无功问题一、高压直流输电概述——背景线路造价低输电损耗小输送容量大限制短路电流节省线路走廊实现非同步电网互联功率调节控制灵活直流输电的优点12换流设备较昂贵换流站消耗无功功率多换流器产生谐波影响换流器过载能力低缺乏直流开关对地下（或海中）物体产生电磁干扰和电化学腐蚀直流输电的缺点1330%～

50%Pd(整流器）40%～

60%Pd(逆变器)短期过载（2h）：1.1p.u.暂时过载（3-10s）：1.25-1.5p.u.经济效益性——等价距离

等价距离：UHVDC与UHVAC总投资费用相等时，输电线路的长度。特高压交流输电是指1000千伏及以上的交流输电，具有输电容量大、距离远、损耗低、占地少等突出优势。特高压交流输电1、特高压交流输电的发展2、特高压交流输电的关键技术3、特高压交流输电的优势4、特高压交流输电的特点目录国内特高压交流输电的发展国外特高压交流输电的发展美国、前苏联、日本、意大利等国于60年代开始研究1000~1200kV特高压交流输电技术前苏联在1981~1994年共建成1150kV输电线路2364km，苏联解体后，降压为500kV运行。日本于1973年开始研究，建设了3条1000kV同杆并架双回路输电线路向东京电网送电。意大利于20世纪60年代规划在南部建设大容量核电站，经研究采用1000kV电压等级向北部供电。美国因没有发展长距离大容量输电工程的必要，暂时停止了特高压输电的试验。特高压交流输电的关键技术1、特高压电网的无功补偿及电压控制技术2、特高压电网的内部过电压保护3、外部过电压及其保护4、特高压电网的绝缘配合5、特高压架空输电线路的导线、金具与杆塔无功补偿及电压控制技术特高压线路的一个显著特点是线路电容产生的无功功率很大。

在交流特高压输电线路输送功率较小时，并联电容产生的无功功率大于串联阻抗消耗的无功功率，电网无功过剩过大，电压上升，危及设备和系统的安全；

当发生不对称接地故障或三相甩负荷，线路上将产生工频过电压，值越大，危害越大。内部过电压保护内部过电压保护为了限制内部过电压，采取以下措施：（1）对于工频过电压，采用高压并联电抗器补偿高压线路充电电容，并使用可以调节或可靠的并联电抗器；使用良导体地线和金属氧化物避雷器来限制工频过电压。（2）对于潜供电流，采用有高压并联电抗器的线路，在高压并联电抗器中性点加装小电抗器对相间电容和相间对地电容进行补偿，减小潜供电流和恢复电压。（3）对于操作过电压，一般采用性能优越的金属氧化物避雷器(MOA)来限制操作过电压。也可加装合闸电阻断路器。外部过电压保护

特高压电网所面临的外部过电压主要是雷电过电压，它是带电雷云快速放电而在输电系统中产生的一种幅值很高的电压。分为直击雷过电压和感应雷过电压。（1）可能在输电线路上产生的雷电过电压主要有几下几种类型：雷电反击过电压雷电绕击过电压雷电感应过电压（2）特高压线路防护雷电过电压的措施降低绕击过电压。降低雷电反击过电压以及雷电跳闸率。绝缘配合（1）特高压架空输电线路的绝缘方式。特高压架空输电线路的高电压导体需要用绝缘子与不同电位的导体、杆塔、构架、大地等隔离开来，绝缘子的形式主要分电瓷、玻璃和有机绝缘3种类型。（2）特高压变电站内的绝缘方式。支撑、悬挂、包容母线等裸露高压导体的绝缘方式主要采用各种绝缘子；变压器、高压并联电抗器等设备采用油纸混合绝缘，绕组用绝缘纸包缠起来放在装有绝缘油的油箱中；断路器主要采用SF6气体绝缘形式；敞开式电流、电压互感器，避雷器，套管等设备可采用油纸混合绝缘或SF6气体绝缘形式架空输电线路的导线、金具与杆塔（1）导线的选择在晋东南-荆门1000kV特高压交流输电工程中，导线采用8分裂LGJ-500/35型钢芯铝绞线，架设两根底线。一为铝包钢绞线，一为光缆。线别型号截面直径计算重量计算拉断力安全系数导线LGJ-500/35531.3730.01642119.52.5地线JLB20A-170172.517.01152203.38-光缆OPGW-150176.517.51183201.5-安全系数：

导、地线的设计安全系数是指导、地线拉断力与导地线在弧垂最低点的最大张力的比值：其中：K为导、地线的设计安全系数，为导、地拉断力（N），为导、地线在弧垂最低点的最大张力（N）。最大张力通常出现在覆冰、最低气温或最大风速运行工况下。根据《110kV~750kV架空输电线路设计规范》（GB50545-2010）中要求，导、地线在弧垂最低点的设计安全系数不应小于2.5，悬挂点的设计安全系数不应小于2.25。地线的设计安全系数不应小于导线的设计安全系数。

架空输电线路的导线、金具与杆塔（2）杆塔的选择在晋东南-荆门1000kV特高压交流输电线路中，选用酒杯形直线塔、猫头形直线塔和干字形耐张塔。架空输电线路的导线、金具与杆塔（3）杆塔金具杆塔金具的主要作用是把导线连接起来组成通电回路，通过绝缘子将导线悬挂于杆塔上，并保护导线和绝缘子免受高电压的伤害，同时使电晕和无线电干扰控制在合理的水平。特高压交流输电的优势

（4）走廊利用率高以输送容量同为8GW为例，前苏联所用的1150kV线路同500kV线路作比较，所需线路走廊宽度如下表：特高压交流输电的优势线路走廊宽度比较电压等级（kV）5001150线路结构单回路双回路单回路一条线走廊宽度454590输送8GW所需线路条数631需要的走廊总宽度27013590特高压交流输电的主要特点1）特高压交流输电中间可以落点；2）电网是等值转动惯量加大；3）特高压交流线路必须装设并联电抗器；4）特高压交流输电，可为直流多馈入的受端电网提供坚强的电压和无功支撑。（1）特高压直流输电的突出优点：输电电压高、输送容量大、线路走廊窄，适合大功率、远距离输电场合；利用特高压直流输电实现大区互联也具有优势，可减小或避免大量穿越功率，可按送、受两端运行方式变化而改变潮流，能方便控制潮流方向和大小。（2）特高