浅析特高压输电技术研究和应用

王明渊，黄珣，李冰

（国网冀北电力有限公司经济技术研究院，北京100038）

浅析特高压输电技术研究和应用

王明渊，黄珣，李冰

（国网冀北电力有限公司经济技术研究院，北京100038）

随着经济的快速发展，人们的各项生活、生产活动对电能的需求不断增加，电网的建设规模不断扩大，对电网的供电可靠性提出了更高的要求。从当前我国的基本国情分析，电网输送距离不断扩大、对于容量的需求也不断增加，因此加强建设特高压输电网络，并加快研究和推广特高压输电技术，成为我国电力行业的重要发展任务。论文分析了特高压输电技术的研究现状，并对其研究成果进行了探讨，最后针对特高压输电技术的应用提出了几点建议。

电网；特高压；输电技术；研究；应用

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.037

1 引言

电力行业是我国国民经济的重要支柱产业，为各行各业的发展提供必需的电力能源保障。随着城市化和工业化进程的不断加快，特高压输电需求不断提高，为满足现代化建设的需要，需要采取高效、先进的输电技术，为大规模、大容量的电力输送提供可靠保障。目前，国内外对于特高压输电技术的研究日渐成熟，我国的电力行业需要针对国家电网建设和发展的规划，提高对特高压骨干网架建设的重视程度，对特高压输电技术进行深入研究和切实应用，例如外绝缘配合、无功平衡、潜供电流等方面的研究，从而实现对电能资源的优化配置及管理，为建设国家坚强电网奠定良好的基础，推动电力行业的快速发展。

2 特高压输电技术研究现状分析

2.1 特高压输电技术简析

特高压电网指的是交流达到1000kV电压等级和直流达到±800kV电压等级的输电网络，其中特高压交流电网是国家电网的骨干电网，承担着跨区域输电、水火电互济调节和优化全国能源配置的重要任务[2]。特高压输电技术的基本含义是能够承载1000kV交流和±800kV电压电网的输送电力能力，主要包括交流特高压输电技术和直流特高压输电技术。由于特高压输电本身的特殊性质，电压安全隐患很多，例如无线电干扰、电磁场影响、噪音危害等，对此，国内外专家对特高压输电技术进行了深入的研究，并取得了一定成效[3]。

2.2 国内外研究现状分析

2.2.1 国外研究和发展概况

国外对于特高压输电技术的研究早在20世纪50年代就开始了，美国、前苏联、日本、意大利等国家在该研究领域处于领先地位。20世纪60年代，美国、前苏联、日本对1000kV-1200kV长达1000m的特高压交流输电线路进行了试验，并取得了一定的技术成果。之后，美国对特高压输电技术方面的研究进步十分迅速，在雷电冲击绝缘、无线电噪声干扰、变压器线路、断路器设计等方面的研究日渐成熟；俄国建设了长达2364km的1150kV电压等级的特高压输电线路；日本通过建设600km的输电线路，实现了1座火电站和3座核电站对东京地区的电力输送[1]。同时，一些国家通过先进的检测技术，研究了特高压电场对生态环境、自然植物、动物等的影响，并明确了对特高压输电技术的控制方案，以减少对环境的影响。

2.2.2 国内研究和应用概况

相对于国外，我国的特高压输电技术的研究起步较晚，在2004年国家电网公司将国家“坚强电网”的核心战略目标定为1800kV直流和100kV交流的特高压输电网络建设。在之后的发展过程中，国家电网公司发挥模范、带头作用，与其他电力通力合作、共同研究，借鉴国外先进的技术和经验，以“晋东南一南阳一荆门”和“四川向家坝一上海奉贤”的交直流输电线路为基础，进行了近200多项全面综合的特高压输电技术研究，并取得了很多突破性成果，其中“晋东南一南阳一荆门”经过运行考核，申报了240项专利研发成就，7项成为世界级成就。此外，我国还形成了一套完善的特高压输电线路项目设计施工和维护运行的相关技术规范和标准，建立了具有较强实验能力和较高技术水平的特高压实验研究体系，并在世界范围处于领先地位。

2.3 特高压输电技术研究的重要意义

2.3.1 提高电网的安全性、可靠性

将1000kV特高压输电网用于远距离输电工程，可以有效减小电网的短路电流。以1000万kW的电能输送为例，经过1000kV特高压线路进行远距离传输之后，节省的电量通过计算分析，相当于本地17台60万kW的机组所产生的短路电流。因此，采用特高压输电技术，对电网进行分层、分区的布局管理，可以对电网结构实现优化，从而彻底解决短路电流超标问题，有效提高整个电网运行的安全性和可靠性。

2.3.2 降低电网运行成本

特高压输电技术的应用，在实现大容量、远距离送电的基础上，能够有效降低电网的运行成本。相关的研究发现，1条1000kV特高压输电线路的输电能力与5条500kV线路的输电能力相当，降低了10%～15%的电网建设成本，实现了电网运行的经济性。由于华北和西南地区煤矿资源、水资源丰富，是电力生产的主要区域，而华东和华中地区则需要大量的电能供应，这就需要进行西电东送的工程，特高压输电技术具有重要的应用价值。

3 特高压输电技术研究成果

3.1 特高压电压标准的确定

从我国的实际国情出发，综合分析百万伏级特高压电网的输送容量和距离需求，考虑到标称电压不同时输变电设备的投资波动、网络布置的海拔高度、气候条件的影响、电磁干扰等各方面的因素，并参考国际上的特高压输电技术研究成果，将1000kV定为我国的特高压标称电压。1000kV特高压电压标准的确定，为我国特高压输电技术的进一步研究奠定了良好的基础。

3.2 绝缘子串放电研究

在特高压输电线路受到雷击等电压冲击时，如果气候干燥，绝缘子串的空气间隙长度对其放电特性起到决定作用；如果处于阴雨等湿润条件下，放电现象不会出现在绝缘子表面，只会存在于其空气间隙中。通过对绝缘子串的操作冲击试验研究发现，绝缘子串的长度如果达到7m，在雨、雪等恶劣条件下，其放电电压和干闪电压无明显变化。由于分裂导线的位置高度的不同，在V型塔中的V型绝缘子串的操作冲击闪络电压要明显低于I型绝缘子串，因此在特高压输电线路中绝缘子串的操作冲击绝缘水平十分重要。

3.3 串联电容补偿研究

在特高压输电线路中，串联补偿技术具有十分重要的应用价值。在输电线路中串联装置主要涉及电容设备，对线路起到控制、保护等作用，串联电容的补偿作用可以改变线路感抗，从而实现对潮流的分布控制，优化电压质量；能够减小阻尼偏小引起的低频功率震荡，从而改善电力系统的运行电压；在电力系统受到冲击情况时，串联电容可以改变晶闸管的触发角，对电容的补偿度进行调整，从而提高电力系统的平稳性。

3.4 无功平衡研究

特高压输电线路输电距离较长，所产生的潮流变化也很大，因此面临很多无功平衡问题。这就需要针对特高压输电线路，科学、合理地选择高、低压电容器和电抗器，此外还可以配置可控电抗器等设备，对电力系统进行无功平衡。特高压输电线路的电抗器补偿度一般低于90%，防止工频谐振的问题发生，从而实现大潮流电能的输送。在线路轻载情况下，线路的无功功率由线路的长度决定，线路越长无功功率越高，这种情况往往需要变压器第三绕组的低压并联电抗器进行补偿；在线路负荷较大时，线路的潮流超过自然功率，就要装设低压并联电容器来吸收无功功率。

4 特高压输电技术的应用建议

4.1 提前规划，精心部署

特高压输电技术的应用基础就是良好的规划与部署，相关电力部门需要结合电网的区域性建设情况，认真、负责地做好电网建设的前期规划工作，并且保障各个地区的电网规划与国家特高压电网规划之间的一致性。电力部门要加强对于特高压电力技术的推广和应用，合理利用国家的相关建设资金，精心部署建设项目的相关技术设备、技术人员、施工人员、管理人员等，做好电网的建设与维护。

4.2 科学管理，提高效率

特高压输电网络的建设、管理与维护是电力系统安全、稳定运行的重要工作内容，尤其是管理方面涉及众多的因素，如果管理不当，很可能引发各种安全事故，对电网以及社会造成严重的经济损失，因此，相关部门必须加强科学化管理，建立和完善相关的管理体系，加强员工的责任意识和安全意识，对电网的建设和维护中的各项工作进行严格的规范化管理[4]。

4.3 以人为本，提高素质

特高压输电技术需要随着科技的不断进步进行调整和规范，这就需要电力方面的工作人员不断学习和完善自身的知识，因此，电力部门需要结合各个岗位的实际工作需求，进行人才的储备和培养。首先，严格把关上岗考核环节，聘请具有专业技术和能力的人，从而为建设高素质人才队伍奠定基础；其次，通过定期的技术培训和专业知识讲座活动，提高电力人员的专业素质和综合技能；最后，电力部门之间要加强合作交流，委派一些技术人员，参加一些外国的电力交流会议，从而吸收和借鉴先进的特高压输电技术的研究成果和应用经验。

5 结语

总而言之，随着社会的不断进步，各行各业的发展需要强大的电力能源做保障，这就要加快建设国家电网特高压骨干电网，将特高压输电技术推广到电力系统中，实现大容量、长距离的输电需求。在科技的推动下，相关电力部门要加强对特高压输电技术的研究与应用，充分借鉴国外先进的技术经验，推动电力行业的可持续发展，为我国国民经济的发展奠定良好的基础。

【1】孙秋芹.特高压输电线路潜供电弧的动态物理特性与抑制技术研究[D].济南：山东大学，2012.

【2】杨冬.特高压输电网架结构优化与未来电网结构形态研究[D].济南：山东大学，2013.

【3】卞玉萍,康宇斌.红外、紫外检测技术在特高压输电线路中的应用[J].华北电力技术，2012（2）:23-26.

【4】邓辉.特高压直流输电换流变压器保护及充电试验研究[D].长沙：湖南大学，2012.

Analysis on the Research and Application of UHV Transm ission Technology

WANG M ing-yuan,HUANG Xun,LI Bing
(EconomicandTechnicalResearch Instituteof StateGrid JibeiElectricPowerCo.Ltd.,Beijing100038,China)

With the rapid development of economy,the demand for electricity and productive activities of people increases constantly and the construction scale of state grid expands continuously,which puts forward higher requirements to the reliability of the power grid.From the analysis of the current basicnational condition of our country,the power transm ission distance has expanded as well as the demand for capacity has increased.So it is an important task to strengthen the construction of UHV power transmission network,and accelerate researching and promoting the UHV transmission technology.This paper analyzes the current research situation of UHV power transmission technology,discusses the research results,and finally puts forward some suggestions for the application of UHV transmission technology.

power grid;UHV;transmission technology;research;application

TM 714.3

A

1007-9467（2016）08-0072-02

2016-07-24

王明渊（1989～），男，山西太谷人，工程师，从事变电工程项目建设管理研究。