浅谈特高压输电工程关键技术

张芳余 张 国 任 磊

国网山西省电力公司检修分公司

浅谈特高压输电工程关键技术

张芳余 张 国 任 磊

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随着国民经济的持续高速增长，电力需求日益旺盛，电力工业的发展速度加快。在这种背景下，要求输电工程具有更高的输电能力和输电效率，实现安全可靠、经济合理的大容量、远距离送电。到2020年，我国特高压电网将形成以“三华”特高压同步电网为中心，满足大煤电、大水电、大核电和大可再生能源基地电力输送，交直流协调发展的坚强网络平台。特高压直流输电是满足这种要求的关键技术之一。本文将特高压输电工程中的关键技术内容进行阐述，仅供参考。

特高压；输电工程；技术应用

根据中国的能源分布可知，能源消耗与地域能源资源呈逆向分布。相对于其他形式的能量传输而言，电力能源的传输外送具有无可比拟的优势。在发展特高压电网的过程中，目前而临的能源分布和电力能源的传输的局面亟待解决。随着国民经济持续不断的发展，能源消费日益增长，建设以特高压为骨干的电网输电系统己成为我国电网发展的必然趋势。特高压电网除具有大容量和远距离传输的优势，还具有较高的安全性、可靠性、灵活性、运行维护方便等优点。

1 建设特高压直流输电线路的意义

随着经济的迅猛发展，世界各国的用电量日益增长。其中所有发达国家的发电量都能满足其负荷的需求，他们能做到大功率、高电压、长距离的输送电能。而在我国供电能力却远远跟不上负荷的需求，电力行业的落后直接影响了我国经济的快速发展。我国的国情决定了在未来很长的一段时期里还需长期进行基础建设和基础工业的建设，这需要强大的电力能源来做为快速发展经济建设的坚实后盾。在电力输送技术中，特高压直流输电具有输送距离长、容量大、控制灵活、调度方便的优点。电力能源与负荷之间的超远距离和超大负载正需要这种输电方式。在输电过程中，通过换流器把交流变为直流，再通过高压线输送到下一个换流站转换成交流电，最后并入电网。特高压直流输电与交流输电相比具有输送方式灵活、损耗低、输电走廊占用少、可控性高等特点。除此之外，特高压直流输电方式还对电网的安全、可靠、稳定运行提供了有力保障。正是基于特高压直流输电的种种优点，使得世界各国对此不断的研究、应用与发展。

2 关键技术分析

2.1 设备的应用

换流变压器是直流输电工程中的主要设备之一，它不仅参与了换流器的交流电与直流电的相互转变，而且承担着改变交流电压数值、抑制直流短路电流的作用。此外还可以削弱交流系统侵入直流系统的过电压，减少换流器注入交流系统的谐波，同时实现交、直流系统的电器隔离。

无功补偿设备在直流输电系统中换流器所需的无功功率只能采取无功就地补偿原则。在换流站中加装足够容量的无功补偿装置。常见的无功补偿装置有：机械投切式无功补偿装置，静止无功补偿装置同步调相机等。

滤波器按照其在直流输电中的用途可分为交流滤波器和直流滤波器，分别接在交、直流母线上，抑制换流器产生的谐波注入交流系统或直流线路。按照其连接方式还可分为串联滤波器、并联滤波器。按电源特性分为有源滤波器和无源滤波器。

直流输电线路是指直流正极、负极传输导线、金属返回线以及直流接地极引线，其作用是为整流站向逆变站传送直流电流后直流功率提供通路。

2.2 高电压与绝缘技术

在进行电能输送时，不论是在一般的电压等级下还是强电等级下，电压和绝缘都是相辅相成的关系，当电压升高时绝缘也要升高。如果绝缘不随电压等级相应提高，就会出现设备被烧毁、电网稳定运行状态遭到破坏，严重时还会导致人员伤亡等重大事故的发生。在普通绝缘不能保证电气设备与输电线路绝缘的前提下，就必须考虑使用复合材料来代替普通的瓷质和玻璃绝缘。但在选择绝缘材料的同时，也要和当地的气候条件、环境条件等复合判断。比如在气候比较湿润的南方它对绝缘子的表面要求就比较高。在污染比较严重的地区，由于绝缘套管、绝缘子表面等受到污浊的情况比较严重，因此在这些地区若使用一般材质的绝缘，就会出现击穿、短路、设备烧毁、严重的导致人员伤亡等。因此在不同环境气候下对绝缘套管、穿墙套管、绝缘子表面的材质要求也相对较高、较特殊。在我国的西电东输工程中，由于我国的地势西高东低，对于高海拔地区，也要把海拔对绝缘的影响考虑进去。总之，在提升电压等级的同时务必提升设备的绝缘性能，二者是密不可分的。

2.3 控制保护技术

在电力系统中，任何系统都离不开控制和保护系统的支持。在直流输电系统中最为重要的就是控制保护技术。其中，控制保护里包含了软硬件平台、直流控制保护设计、触发控制、直流保护等。除此之外，传统的保护也是必要的，比如高压输电线路上的防雷线、架线铁塔上的避雷针、换流站里的避雷针、避雷器、接地网、变压器的防雷保护等。在特高压直流输电线路中的换流站里有很多的变压器，对应着就有很多的晶闸管来控制这些线路。在这个复杂的系统中必须有一个安全可靠的控制保护操作系统来保障它的正常运作，一旦出现故障不会造成设备损坏、大面积停电以及人员伤亡等事故。

2.4 运行管理技术

特高压设备承担着传递能源和信息的任务，其运行状态的检测和维护检修技术的水平对特高压的安全运行至关重要。设备的运行状态检测，特别是在线监测技术的应用能够有效地预测安全事故的发生，对运维水平的提高有重要意义。然而我国在线监测技术方面的研究还不够成熟，故对目前在线监测技术的考核和评价，应选择可靠性较强的状态检测与检修技术，对相应的技术内容提出符合我们要求的意见。而对电网存在的风险需从强化安全稳定控制措施、优化网架结构、优化运行方式、重视风险管理4个方而提高特高压电网应对风险的能力。

综上所述，除了要掌握特高压直流输电工程中的关键技术外，还应结合工程环境、自然条件等具体问题具体分析，才能保证供电网络安全、可靠、有效的运行。

[1]肖登明，董越，黄东海.我国特高压输电工程的GIS技术[J].高电压技术，2006，12：115-117.

[2]赵功展.特高压直流输电工程关键技术应用分析[J].企业技术开发，2014，32：121-122.