特高压交流输电技术发展现状研究

2016-10-09 21:23周振凯国网江苏省电力公司昆山市供电公司江苏苏州215300
科技传播 2016年17期
关键词:特高压绝缘子绝缘

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特高压交流输电技术发展现状研究

周振凯
国网江苏省电力公司昆山市供电公司,江苏苏州 215300

随着全球一体化的发展,我国经济能力和工业发展水平也迅速提高。大到工厂生产,小到日常生活,电力能源成为维持人类活动正常发展的必要元素之一。新技术不断被研发,新型工程不断启动,特高压交流输电技术在电力市场的应用越来越广泛。基于此,本文将浅谈现代特高压交流输电技术的发展与应用。

特高压交流输电;发展现状;技术应用

从风力发电到水力发电再到太阳能发电,电力资源的来源越来越广,而人类将自然与科技的结合能力也越来越高。面对如此庞大的电力资源,如何将电能转化为动能,扩大电力市场,高效利用电能是我国电力研究的重点。而特高压交流输电技术具有输电容量大、距离远、损耗低、占地少等突出优势。这些优势更加优化了我国电力系统建设,推动了输电规模发展,反过来促进了特高压交流输电技术的研究。

1 特高压交流输电技术发展现状

1.1带动区域经济发展

我国地理结构复杂,很多山区、丘陵地带由于地理条件影响,居民长期受到供电紧缺的困扰。而通过线路铺设、电站分布这些电网类项目的建设,使偏远村落之间也可以通过电站而联系起来。方便了居民生活发展中的电力需求,带动这些地区经济建设,摆脱落后贫穷。

另外,虽然我国地大物博,但是资源分布并不平衡。水电资源多分布在沿海地区和东部地区,而煤炭、石油、天然气资源则多分布在西北部地区[1]。不同于以往的铁路运输,特高压电网运输缩短了运输时间,提高了运输效率,使我国能源运输方式更加优化、安全。也将西部地区的优势转变为经济优势,促进当地发展。

1.2提高电网技术稳定性

将1 000kV交流特高压线用在大型输电工程中既可以扩大输电容量,又可以加长输电距离,同时节约资金,缩小输电通道,节约土地资源。不同于以往小千伏数的输送线路,特高压交流输电技术有效避开了短路电流过多、部分地区稳定性差的电网系统安全问题。

1.3促进电工制造业技术发展

利用特高压交流输电技术优化电网系统,提高输电质量,是我国电工制造业通过技术创新,响应科技是第一生产力的重要体现之一。通过对特高压交流输电技术的研究与创新,开发特高压输电线的配套设施,减少电网运行损失,提高安全性,使我国电力科技水平再上一个台阶[2]。

2 特高压交流输电技术创新介绍

2.1外绝缘配合

由于特高压交流输电线操作电压大,耐受电压随空气间隙距离增大而呈非线性增加趋势,在饱和后外绝缘难度明显增加。再者,我国污染程度严重,附着于套管表面的污秽物体,会加剧抗绝缘配合技术的难度[3]。针对这一难题,抑制过电压操作水平,使其偏离空气间隙的饱和区,帮助绝缘尺度回归线性;或是研究污秽成分,研发含抗性绝缘套管,都可以提升绝缘率,使线路运行更加安全。

2.2潜供电流控制

由于特高压输电线路经常运用在大容量、长距离的输电工程中,其高电压、高电流的特性会使潜供电流过大,造成线路故障,影响供电稳定。为抑制该电流,我国在长距离输电过程中往往会配合设置特高压电抗器,并在电抗器中继续设置小型特高压电抗器,协助抑制电流,将潜供电流控制在安全范围内。虽然国外也有对应控制设施,如高速接地开关,但此种设施操作复杂,成本较高,更适宜于短距离输电,不符合我国国情。

3 污秽外绝缘问题

一般来说,绝缘套管受到雨水冲洗以及冰雪覆盖等外界环境影响,需要对其进行外绝缘试验,试验的重点在于观察全电压下的可行性。因为我国特高压输电工程较少,并且研究不多,电压等级污秽电源匮乏,很多试验只能在国外进行。国外特高压交流输电问题有着较深的研究,很多研究成果值得借鉴。因为不同的绝缘积污情况,老化性以及机械性也存在差异,主要影响因素有以下几点:

1)设备外绝缘的抗污闪能力。我国各地区地理条件复杂,在污秽程度上也不同。工业污染以及环境污染的加大也促使1 200kV以上特高压输电工程的外绝缘污闪问题加剧,由此,在进行外部设计过程中,需要提高设备耐污能力。

2)复合外绝缘性能与可靠性问题。随着污染的加剧,特高压交流电、直流电工程更多采用复合绝缘子,但是需要解决一些内部缺陷以及机械疲劳、老化等问题,还要考虑到高海拔地区的复合绝缘子应用的稳定性以及各种雨水、冰雪条件对外绝缘的影响。

3)选择外绝缘串长与串型。在输电线路当中,不同长度的绝缘子设计会影响到输电稳定性,在设计中需要将塔头大小以及结构确定下来,这是设计的基础。选择性能优越的绝缘子,这种绝缘子串长也较为安全。如果选择有较差耐污性能的绝缘子将使串长增加,将使工程成本增加。由此,需要对特高压输电线路工程的各种经验进行总结,结合具体的工程要求,使用普通输电线路,但在绝缘子布置上可以尝试新的方法,比如,使用V形串联方法等。因为这种串行方法不仅能够针对不同串形外绝缘水平进行选择,还能悬垂串联。

4)高海拔与覆冰。我国很多高海拔地区外绝缘的污染更加严重,因为长期有冰雪覆盖,国外曾开展过很多这方面的试验,比如,高海拔外绝缘污闪特性短串联以及相关模型试验。在面对这些复杂环境时,加强绝缘配置研究显得至关重要。

4 特高压交流输电的应用

我国正处于工业化和城镇化快速发展时期,为带动工业发展,特高压输电技术在很多电网改造与输电工程中都有广泛应用。如一些城市间的电网设置过程中,会出现地域差异造成的负载不匀,导致变电站电压不稳,地区供电不平衡的问题。特改压输电技术的引入,改善电网结构,平衡负载,采用1000kV特高压输电线代替50kV输电线,是电流输送平稳又高效。同时特高压输电线占地面积少,在线路布置方面节省了成本,而且可以广泛输送电流,减少了由于地理距离过大一些城市供电不足的困难[4]。

为了更好地优化资源配置,有效使用自然资源,国家启动“西电东输”战略工程,合理使用云、贵、川三省水利资源,缓解了西部地区供电压力。而特高压交流输电技术在其中起到了中流砥柱的作用。以特高压输电线路为骨干的智能化电网,不仅减少了工程技术难度,提高了运营稳定性,还节省了投资成本,充分发挥电网系统能源资源优化配置的优势。推动了我国电力研究水平,由于工程建成后带来的巨大收益,还提升了我国经济地位。

5 结论

随着电力能源在我国各个行业的不断需求,解决电力问题,也成为了提高人生活水平的关键问题之一。而电力本身作为一种可以便捷使用清洁型能源,在能源工业中占有重要地位。特高压输电技术的研究及发展,不仅推动了电力的使用效率,还带动了科技发展,提高了国家经济地位。由于特高压输电线路,有助于优化自然资源配置,避免了自然环境所带来的拘束性。是很多工程可以更好地为周边地区服务,方便供电。

[1]刘振亚.中国特高压交流输电技术创新[J].电网技术,2013 (3):567-574.

[2]舒印彪,张文亮.特高压输电若干关键技术研究[J].中国电机工程学报,2007(31):1-6.

[3]周浩,余宇红.我国发展特高压输电中一些重要问题的讨论[J].电网技术,2005(12):1-9.

[4]钟一俊.特高压输电技术研究和应用综述[D].杭州:浙江大学,2008.

TM7

A

1674-6708(2016)170-0119-01

周振凯,国网江苏省电力公司昆山市供电公司。

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