特高压PPT课件

1、.,1,特高压交直流输电与特高压电气设备,电气0822班 44号 赵敏,.,2,特高压电网简介,在我国，特高压电网是指交流1000千伏及以上和直流正负800千伏以上的输电网络。特高压能大大提升我国电网的输送能力。据国家电网公司提供的数据显示，一回路特高压直流电网可以送万千瓦电量，相当于现有千伏直流电网的到倍，而且送电距离也是后者的到倍，因此效率大大提高。此外，据国家电网公司测算，输送同样功率的电量，如果采用特高压线路输电可以比采用千伏超高压线路节省的土地资源。,.,3,目前中国已经建成的超高压是西北电网750千伏的交流实验工程。首个国内最高电压等级特高压交流示范工程，是我国自主研发、设计和建设

2、的具有自主知识产权的1000千伏交流输变电工程晋东南南阳荆门特高压交流试验示范工程，全长640公里，纵跨晋豫鄂三省，其中还包含黄河和汉江两个大跨越段。线路起自山西1000kV晋东南变电站，经河南1000kV南阳开关站，止于湖北1000kV荆门变电站。,.,4,首条特高压电网奠基,.,5,直流方面，四川向家坝上海800千伏特高压直流输电示范工程正在紧张施工中，这是目前规划建设的世界上电压等级最高、输送距离最远、容量最大的直流输电工程。 国家电网公司在2010年8月12日首度公布，到2015年建成华北、华东、华中（“三华”）特高压电网，形成“三纵三横一环网”。 同日，国家电网宣布世界上运行电压最高

3、的1000千伏晋东南南阳荆门特高压交流试验示范工程已通过国家验收，这标志着特高压已不再是“试验”和“示范”阶段，后续工程的核准和建设进程有望加快。,.,6,特高压输电的特点,输送容量大； 送电距离长； 线路损耗低； 节约土地资源； 工程投资省； 联网能力强；,.,7,特高压输电线路参数特性,输电线路的基本电气参数是电阻（R）、电抗（X）、电纳（B）和电导（G）。他们决定了输电线路和电网的特性。对于超高压、特高压的输电线路来说，电阻主要影响线路的功率损耗。电导代表绝缘子的泄露电阻和电晕损失，也要影响功率损耗。泄露和电晕功率的损耗与电阻功率损耗相比，通常要小的多，一般在稳态分析时，可忽略不计。 超

4、高压、特高压输电线路的电感式决定电网潮流，即有功和无功分布的主要因素，影响输电线路的电压降落和电力系统的稳定性能。 超高压、特高压输电线的线间电容和线对地电容与电容器板间建立的电容式类似的。线路电容在交流电压作用下使线路产生交流充电和放点电流，称为电容电流。输电线的电容电流不仅影响电线的电压降落，而且也影响电线的电压降落，而且也影响输电效率和电力系统的有功和无功分布。,.,8,单位长度线路参数,特高压输电线路与其他输电线路一样，在进行电力系统分析时，用串联的电阻的R和电抗X，以及并联的电纳B和电导G进行模拟。正常运行方式下，输电线路，无论按分布参数，还是按集中参数考虑，可用形网络和T形网络等值

5、。在电力系统分析时，一般用形网络，代表单位长度输电线或整个输电线的阻抗和导纳及其电压和电流的关系。,.,9,形等值电路图,.,10,交流电流通过导线，其电流密度由导线中心向导线表层逐渐增加，称为交流电流的集肤效应。为了使电流在导线内尽可能均匀分布，充分利用导线截面，降低线路电阻，为了减少电晕对环境的影响，在超高压、特高压输电线中不宜采用大截面实心导线，而用数根小截面的子导线，彼此用绝缘支架分隔开且捆绑成导线束，构成一相导线，称为分裂导线。,.,11,分裂导线参数对特高压输电能力的影响,分裂导线每相子导线的数目、分裂导线的直径、子导线间距和相间距离直接决定电容和电抗的大小，因而非常明显的影响特高

6、压输电能力。研究表明，子导线数和相间距离不变，直径大的输电能力强；分裂导线直径和相间距离不变，子导线多的输电能力强；直径和子导线数不变，相间距离短的输电能力强。特高压线路包括杆塔结构的物理参数设计，在满足绝缘设计和终端设备的比较合理成本情况下，在分裂导线参数设计时，应仔细考虑优化导线结构尽可能做到小的电抗值，以避免输电能力的大量损失。,.,12,特高压电网的稳定性,特高压输电的显著特点是输送比超高压线路大得多的功率。为了包括特高压电网在内的整个电力系统安全稳定运行，通常采用双回特高压输电线路将发电中心或送点端系统的电力输送到远方的负荷中心。 特高压输电线路必须满足电力系统功角稳定，包括静态稳定

7、、暂态稳定、动态稳定和电压稳定的要求。,.,13,根据特高压输电的性能特点，稳定性的要求是：,1、当一回输电线路发生可能出现的严重故障，主要是靠近输电线路送端发生三相短路时，继电保护和断路器正常动作，跳开故障线路，切除故障，电力系统应能保持暂态稳定。 2、故障线路跳开、切除故障后，剩下的 一回线路能保持原双回路的输送功率在静态稳定极限范围内，有一定静态稳定裕度，短时内保持电力系统稳定运行，保证电力系统人员在故障后重新调整电力系统潮流，使电力系统各输电线路有接近正常运行状态的静态稳定裕度。 3、故障线路跳开、切除故障后，剩下的一回线路保持原双回线路输送功率在小干扰电压稳定极限范围内，并留有一定的

8、稳定裕度。 4、在电力系统大方式运行条件下，特高压输电受端系统发生单台大机组突然跳闸，根据故障后的潮流分布，特高压输电线路对于可能增加的功率输送，应留有短时的静态稳定裕度和电压稳定所需的短时有功和无功输送裕度确保受端电压在稳定裕度范围内。,.,14,特高压输电的经济性,特高压输电与超高压输电经济性比较，一般用输电成本进行比较，比较2个电压等级输送同样的功率和同样的距离所用的输电成本。有2种比较方法：一种是按相同的可靠性指标，比较它们的一次投资成本；另一种是比较它们的寿命周期成本。这2种比较方法都需要的基本数据是：构成2种电压等级输电工程的统计的设备价格及建筑费用。对于特高压输电和超高压输电工程

9、规划和设计所进行的成本比较来说，设备价格及其建筑费用可采用统计的平均价格或价格指数。2种比较方法都需要进行可靠性分析计算，通过分析计算，提出输电工程的期望的可靠性指标。利用寿命周期成本方法进行经济性比较还需要有中断输电造成的统计的经济损失数据。,.,15,运行成本比较,一回1100 kV特高压输电线路的输电能力可达到500 kV 常规输电线路输电能力的4 倍以上，即4-5回500 kV输电线路的输电能力相当于一回1 100 kV输电线路的输电能力。显然，在线路和变电站的运行维护方面，特高压输电所需的成本将比超高压输电少得多。线路的功率和电能损耗，在运行成本方面占有相当的比重。在输送相同功率情况

10、下，1 100 kV线路功率损耗约为500 kV线路的1/16左右。所以，特高压输电在运行成本方面具有更强的竞争优势。,.,16,输变电主设备费用比较,1100KV输电每KV安的主要输电费用比500KV低，变电站一个间隔的设备费仅为500KV的50%，输电线路的建设成本仅为500KV的60%，只有发电机直接升压到1100KV的升压变压器比500KV高50%。,.,17,特高压电网的雷电过电压与保护,线路的雷电过电压防护包括绕击和反击防护，变电站的雷电过电压防护包括直击雷和侵入波的防护。 1、特高压线路的雷电过电压防护由于特高压输电线路杆塔高度高，导线上工作电压幅值很大，比较容易从导线上产生向上

11、先导，相当于导线向上伸出的导电棒，从而引起避雷线屏蔽性能变差。这一点不但可从电气几何理 论上得到解释， 运行情况也提供了佐证。前苏联的特高压架空输电线路运行期间内曾多次发生雷 击跳闸，基本原因是在耐张转角塔处雷电绕击导线。日本特高压架空输电线路在降压运行期间雷 击跳闸率也很高，据分析是线路遭到侧面雷击引起了绝缘子闪络。理论分析和运行情况均表明，特高,.,18,压输电线路雷击跳闸的主要原因是避雷线屏蔽失效，雷电绕击导线造成的。 因此采用良好的避雷线屏蔽设计，是提高特高压输电线路耐雷性能的主要措施。同时还应该考虑到特高压输电线路导线上工作电压对避雷线屏蔽的影响。对于山区，因地形影响 (山坡、峡谷)

12、，避雷线的保护可能需要取负保护角 。 2. 特高压变电站的雷电过电压保护根据我国 110500 千伏变电站多年来的运行经验， 如果特高压变电站采用敝开式高压配电装置，可直接在变电站构架上安装避雷针或避雷线作为直击雷保护,.,19,装置；如果采用半封闭组合电器 (HGIS)或全封闭组合电器(GIS)，进出线套管需设直击雷保护装置，而 GIS 本身仅将其外壳接至变电站接地网即可。与超高压变电站一样，特高压变电站电气设备也需考虑由架空输电线路传入的雷电侵入波过电压的保护，其根本措施在于在变电站内适当的位置设置避雷器。由于限制线路上操作过电压的要求，在变电站出线断路器的线路侧和变压器回路均需要安装避雷

13、器。至于变电站母线上是否要安装避雷器，以及各避雷器距被保护设备的距离，则需通过数字仿真计算予以确定。,.,20,特高压电网的内部过电压及限制措施,由于特高压系统线路输送容量大、距离更长，自身的无功功率高，这使得： 1、在甩负荷时可能导致严重的暂时过电压。 2、在正常运行负荷变化时将给无功调节、电压控制以及单相重合闸潜供电弧熄灭等造成的一系列问题。 我国目前特高压内部过电压暂取下值： 1、工频过电压：限制在1.3P.U以下，在个别情况下线路侧可短时（持续时间不大于0.3S）允许在1.4P.U.以下。2、相对地统计操作过电压（出现概率为2%的操作过电压）：对于变电站、开关站设备应限制在1.6P.U

14、.以下。对于长线路的线路杆塔部分限制在1.7P.U.以下。3、相间统计操作过电压：对于变电站、开关站设备应限制在2.6P.U.以下。对于长线路的线路杆塔部分限制在2.8P.U.以下。,.,21,工频过电压及其限制措施,特高压的电网工频过电压主要考虑单相接地三相甩负荷和无接地三相甩负荷两种工频过电压。 影响工频过电压主要有以下几方面： 1、空载长线路的电容效应及系统阻抗的影响。 2、线路甩负荷效应。 此时影响工频过电压的因素有（1）甩负荷前线路输送潮流，特别是向线路输电无功潮流的大小，它决定了电源电动势E的大小。一般来讲，向输电线路输送无功越大，电源的电动势E也越高，工频过电压也相对较高；（2）

15、馈电电源的容量，它决定了电源的等值阻抗，电源容量越小，阻抗越大，可能出现工频过电压越高。 （3）线路长度，线路长,.,22,度愈长，线路充电的容性无功越大，工频过电压愈高。 3、线路单相接地故障的影响。 4、影响工频电压升高的另一个因素是甩负荷后发电机转速的增加及自动电压调节器（AVR）和调速器也会对工频过电压有所影响。 当线路一端单相接地甩负荷时，上述的四个因素都要起作用，造成比较高的工频过电压。但由于有接地故障存在，这种幅值较高的单相接地甩负荷工频过电压持续的时间较短（不超过0.1S),.,23,采取的措施,1、使用高压并联电抗器补偿高压线路充电电容。 2、考虑使用可调节或可控高抗。 3、

16、使用良导体接地。 4、使用线路两端联动跳闸或过电压继电保护。 5、使用金属氧化物避雷器限制短时高幅值工频过电压成为可能。 6、选择合理的系统结构和运行方式，以降低工频过电压。 以上措施视具体情况而定。,.,24,操作过电压及其措施,操作过电压时决定特高压输电系统绝缘水平的重要依据。特高压系统主要考虑三种类型的操作过电压：合闸（包括单相重合闸）、分闸和接地短路过电压。 1、限制特高电压电网操作过电压主要措施 （1）金属氧化物避雷器 （2）断路器合闸电阻限制合闸过电压 （3）考虑使用控制断路器合闸相角方法降低合闸过电压 （4）考虑使用断路器分闸电阻限制甩负荷分闸过电压的可行性 （5）选择适当的运行

17、方式以降低操作过电压。,.,25,特高压电网合闸、分闸操作过电压,合闸操作过电压 1、仅使用MOA限制合闸过电压 2、使用MOA及控制合闸相角方式限制电流 分闸操作过电压 1、甩负荷分闸操作过电压 2、故障清楚后的转移过电压,.,26,特高压电网的绝缘与绝缘配合,绝缘配合技术是考虑运行环境和过电压保护装置特性的基础上， 科学合理地选择电网中电气装置的绝缘水平。在此过程中，权衡设备造价，维修费用和故障损失，力求用合理的成本获得较好的经济利益。 直流输电线路的绝缘配合设计就是要解决线路杆塔和档距中央各种可能的间隙放电，包括导线对杆塔，导线对避雷线，导线对地，以及不同极导线之间的绝缘选择和相互配合，

18、其具体内容是：针对不同工程和大气条件等选择绝缘子型式和确定绝缘子串片数， 确定塔头空气间隙。,.,27,特高压电网绝缘的分类,特高压输电线路的绝缘可以分为两类：一类是导线与杆塔或大地之间的空气间隙，另一类则是绝缘子。由于电压等级的提高，特高压输电工程对绝缘子提出了更高的要求，如高机械强度，防污闪，提高过电压耐受能力和降低无线电干扰等。,.,28,特高压输电线路的绝缘子,线路的绝缘配置主要指两个方面，第一为绝缘子的配置，第二为考虑风偏后绝缘子悬挂处的带电金属部件对塔身的距离。目前国内多按爬距法选择绝缘子片数，对于特高压线路，一般超过50片，绝缘子串长度在 10 米以上。对于重污秽地区，绝缘子串长

19、超过 15 米甚至更长， 严重影响线路的经济性。 由于国内合成绝缘子技术的提高和使用经验的积累，在交流特高压线路上使用合成绝缘子的比例将显著提高。空气间隙耐受操作电压幅值与间隙长度的关系是一条饱和曲线。在间隙长度为 6 米， 耐 压为 1600千伏左右开始进入明显饱和区。具体耐压水平与间隙形状和气压水平关联。对于试验示范工程来说，中相 V 串的间隙均为 6.5 米。,.,29,特高压设备绝缘的主要特点,一是运行电压高。为了降低设备尺寸和造价，通过采用大容量高性能的避雷器等措施， 降低过电压水平和设备试验绝缘水平，运行电压与试验水 平的比值同超高压相比有显著增加。二是设备的重要性提高。特高压线路

20、输送容量可达 500千瓦，单组变压器容量为 300 千瓦，要求设备具有更高的可靠性。三是设备尺寸比较大。,.,30,特高压变电站与特高压电气设备,1、特高压变电站配电装置 特高压变电站配电装置主要型式及其特点： 特高压配电装置主要可分为户外敞开式配电装置和户外气体绝缘封闭配电装置（GIS）两种型式。 2、特高压电力变压器 特高压变压器主要有发电机升压变压器（两绕组）和自耦变压器两类 。,.,31,特高压电力变压器的特点： （1）容量很大，一般三相容量都在1000MVA以上，甚至达到几千兆伏安。 （2）绝缘水平高，基准绝缘水平高，一般在19502250KV之间或更高。 由于容量大和绝缘水平高，其重量与体积必然大。设计和制造时需要考虑运输的条件，一般为单相结构。 3、特高压开关设备 特高压开关设备的器件主要有断路器，隔离开关和接地开关等，以及由上述产品与其他电器产品的组,.,3