特高壓輸電技術(shù)新進展

我國的能源和電力負(fù)荷的分布狀況很不均衡，具有下列特點：（1）我國的水電資源極為豐富，可開發(fā)水電資源約395GW，居世界第一位，但有2/3左右分布在西南部四川、云南、西藏三省區(qū)。（2）我國的煤炭資源蘊藏量約10000億t，占世界第三位，但也有2/3左右分布在西北部山西、陜兩、內(nèi)蒙等省區(qū)。

（3）目前我國的用電負(fù)荷約有2/3位于東部沿海地區(qū)和京廣鐵路以東的經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。

上述三個“2/3”，再加上我國幅員遼闊，重要能源基地與用電負(fù)荷中心之間大多相距800～2000km，這就決定了我國電力流向的基本格局是“大容量遠(yuǎn)距離西電東送”。正是這一情況決定了我國采用超高壓和特高壓交、直流輸電的必要性。特高壓交流輸電

提高輸電電壓是增大線路輸電容量和輸送距離、降低輸電損耗、節(jié)約線路走廊用地的首選有效措施，但也有不利的一面，諸如加大絕緣技術(shù)難度、增加絕緣投資和絕緣運行費用、產(chǎn)生新的環(huán)境影響問題等。所以通常均須按所需的輸電容量和距離來選擇合適的輸電電壓。

UHVLVHVEHV……1kV…220kV……1000kV……

分段的基本原則：從一段到下一段應(yīng)有“質(zhì)”的變化，否則只要統(tǒng)稱“高壓”即可。◆電壓等級的分段

LV——LowVoltage（低壓）;EHV——ExtraHighVoltage（超高壓）;HV——HighVoltage（高壓）;UHV——UltraHighVoltage(特高壓)第一節(jié)超高壓和特高壓的特征

◆超高壓(EHV)區(qū)別于高壓(HV)的特征：

△電暈問題的突出——EHV線路上的分裂導(dǎo)線、擴徑導(dǎo)線、防暈金具等?！鹘^緣配合的決定性因素不同：

HV——雷電過電壓；

EHV——操作過電壓。△中性點接地方式：

HV——采用非有效接地方式在技術(shù)上還是可能的；

EHV——非采用有效接地方式不可。

◆特高壓(UHV)區(qū)別于超高壓(EHV)的特征：

△空氣間隙擊穿特性的飽和現(xiàn)象：

當(dāng)氣隙長到一定程度時（約＞6m

），“棒-板”氣隙的工頻擊穿特性和操作沖擊擊穿特性都開始呈現(xiàn)“飽和現(xiàn)象”，其中最明顯的是在正極性操作沖擊下的情況：拐點處的S≈6m

，對應(yīng)的Ubd(s)≈1430kV

；這與1000kV系統(tǒng)的操作過電壓水平基本相對應(yīng)：

可見將UHV的起點選在1000kV

是合適的。

空氣的電氣（絕緣）強度

◆主要影響因素：

●電場型式:1.均勻電場—30kV/cm(3000kV/m)2.不均勻電場:最不利的情況為“棒—

板”氣隙●電壓類型和極性:最不利的情況為正極性操作沖擊

●氣隙長度(極間距離):

以電氣強度最低的“棒—板”氣隙在正極性操作沖擊電壓下的電氣強度最為重要:

d=1m時,Ubd(1)≈350kVEbd(1)≈350kV/m;d=10m時,Ubd(10)≈1800kVEbd(10)≈180kV/m≈0.5Ebd(1)

△環(huán)境影響問題的突出：

●強電場的生理-生態(tài)影響；

●電暈派生效應(yīng)的重點轉(zhuǎn)移：

EHV——起決定作用的是無線電干擾(RI)UHV——起決定作用的變成是可聞噪聲(AN)

(把AudibleNoise譯作“可聽噪聲”實在是一個失誤,

應(yīng)該譯作“可聞噪聲”）。

聽聞(聽到)看見(看到)listen

hear

looksee

可聽噪聲×可聞噪聲√可看光×可見光√

↓↓強調(diào)是人耳可聽到的噪聲,強調(diào)是人眼可看到的光線,

不是超聲波和超低頻震波不是紅外線和紫外線回鄉(xiāng)看聽×

回鄉(xiāng)見聞√

正如visiblestar不能譯成“可看星”而必須譯成“可見星”那樣，

audiblenoise也不能譯成“可聽噪聲”而必須譯成“可聞噪聲”。

*國家標(biāo)準(zhǔn)選用的竟是“可聽噪聲”,陷入誤區(qū),讓我們一起為它正名吧!

◆UHVAC輸電的電壓等級

——各國的經(jīng)驗表明：可用的交流特高壓應(yīng)處于

1000kV～1500kV的范圍內(nèi)。超過1500kV,

技術(shù)難度太大，經(jīng)濟指標(biāo)太差。

——除了經(jīng)濟比較外，還必須考慮與已有電壓等級的技術(shù)配套。例如：●意大利:400kV→1000kV

●日本：500kV→1000kV

●美國：500kV→1100kV

765kV→1500kV

●蘇/俄：500kV→1150kV

750kV→1800kV

●中國：500kV→1000kV

第二節(jié)UHVAC輸電的功能與優(yōu)點

與500kV和750kV超高壓輸電線路相比，1000kV及以上的特高壓交流輸電線路具有下列功能與優(yōu)點：●更大的輸電容量

輸電線路的自然功率P與輸電電壓U的平方成正比、與線路波阻抗Z成反比

(P=U2/Z),所以提高輸電電壓是增大線路輸電能力的首選措施。一條1000kV線路的輸電能力幾乎相當(dāng)于4～5條500kV線路?！窀h(yuǎn)的輸送距離

輸電線路的輸送距離通常受限于靜穩(wěn)極限。以輸送2000MW電力為例，如用

500kV常規(guī)線路只能送400km，而用l000kV來送，可達1300km以上?！翊蠓档洼旊姄p耗

以輸送10000MW計算，用1100kV送電時的電能損耗只有500kV時的1/5。●顯著節(jié)約線路走廊用地

線路走廊的寬度取決于導(dǎo)線布置方式、塔型、電氣安全、線路產(chǎn)生的環(huán)境影響限值等多方面因素。以輸送容量同為8GW為例，將前蘇聯(lián)所采用的1150kV線路與500kV線路作比較，所需的線路走廊寬度如表11-3所示。

表11-3線路走廊寬度比較

●顯著節(jié)省投資

在輸電總?cè)萘肯嗤那闆r下，采用l000kV來輸送比采用500kV至少可節(jié)省投資25%?！裣拗平涣飨到y(tǒng)短路容量的需要

隨著500kV電網(wǎng)規(guī)模的擴大，系統(tǒng)短路容量將不斷增大，可能出現(xiàn)短路電流超過斷路器的開斷電流上限(約為63kA)的情況。提高輸電電壓是解決這個問題的有效措施。電壓等級（kV）5001150線路結(jié)構(gòu)單回路雙回路單回路一條線路的走廊寬度（m）454590輸送8GW所需線路條數(shù)631

需要的走廊總寬度（m）27013590國家單位電壓等級（kV）輸送功率（MW)輸電距離（km）輸電地區(qū)建成投運年份意大利ENEL/CESI10005000～6000300～400南部核電站—北部工業(yè)區(qū)原計劃為2000年，后放棄美國AEP/ASEA1500﹥5000400～500

計劃為1990年后，后未實現(xiàn)BPA11008000～10000300~400

原計劃為2000年，后未實現(xiàn)加拿大

800～1500100001200勒格朗德河—蒙特利爾已放棄前蘇聯(lián)/俄羅斯

11505500

2400西伯利亞—哈薩克斯坦—烏拉爾1985年投運396km,后共建成2362km,其中900km的一段曾以1150kV運行，累計約有4年時間1800～200020000400m試驗線段

早就放棄日本TEPCO10005000～13000南-北線：190km

南新瀉----東山梨1993年東-西線：240km

西群馬—南磐城1999年第三節(jié)國外特高壓交流輸電發(fā)展概況

——

出于不同的考慮和原因，從20世紀(jì)60年代中期開始，先后有蘇聯(lián)/俄羅斯、意大利、美國、日本、加拿大等國家開展過特高壓交流輸電方面的試驗研究或建成過試驗研究基地或工業(yè)性試驗工程。但最后都沒有以設(shè)計電壓投入商業(yè)運行。

——

各國當(dāng)年開展特高壓輸電研究的原因不盡相同。第四節(jié)我國發(fā)展特高壓交流輸電的必要性與可行性

一、我國發(fā)展特高壓交流輸電的必要性

（1）正如前面指出：我國電力流向的基本格局是“大容量遠(yuǎn)距離西電東送”。正是這一格局決定了除超高壓交、直流輸電外，我國還必須發(fā)展輸電能力更強的特高壓交、直流輸電。（2）第二節(jié)中列舉的特高壓交流(例如1000kV)輸電的種種優(yōu)點是與超高壓交流（例如500kV）輸電相比較而言的。如果與第十二章要介紹的特高壓直流（例如±800kV)輸電相比，那么無論在遠(yuǎn)距離、大容量輸電的場合，還是用作大區(qū)交流電力系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)線的場合，特高壓交流輸電其實并不占優(yōu)勢，所以有些學(xué)者認(rèn)為：只需要發(fā)展特高壓直流輸電就夠了，可不必再發(fā)展特高壓交流輸電。其實不然，在某些特定條件下，特高壓交流輸電仍具有自己的發(fā)展空間。（3）在輸送容量很大，但輸送距離不長(小于交、直流等價距離600～800km)，特別是在線路經(jīng)過人口稠密地區(qū)、線路走廊用地很難解決的情況下，采用特高壓交流輸電將明顯優(yōu)于特高壓直流輸電或多條超高壓(500kV)交流輸電線路方案。（4）輸電容量很大、輸電距離也很長，但沿途需要分供電力給當(dāng)?shù)赜脩舻那闆r。這時采用特高壓交流輸電幾乎是唯一的選擇，因為直流輸電中途落點分電的代價是難以接受的。

二、我國發(fā)展特高壓交流輸電的可行性

國內(nèi)外的經(jīng)驗均表明：每發(fā)展一級新的輸電電壓時，一般都要經(jīng)歷三個階段：●建設(shè)新輸電電壓試驗研究基地（包括試驗線段）；●建設(shè)工業(yè)性試驗線路和變電站；●建設(shè)正式的輸變電系統(tǒng)。

這三個階段一般需要10～20年時間。（1）我國從20世紀(jì)80年代起，武漢高壓研究所開始特高壓戶外試驗場的建設(shè)，到1996年正式建成投入使用，使我國有了自已有了一座初步達到世界規(guī)模的特高壓試驗研究基地。（2）我國的電工制造業(yè)已有20多年自制500kV級超高壓輸變電設(shè)備的經(jīng)驗，近年又成功研制了750kV級成套輸變電設(shè)備，這些都是我國自己試制l000kV級設(shè)備的技術(shù)基礎(chǔ)。

（3）為了更好地滿足UHVAC輸電技術(shù)的全面研究和UHV輸變電設(shè)備的帶電考核等要求，我國于2008年底在武漢市郊又新建成一座世界領(lǐng)先的特高壓交流試驗基地，為我國發(fā)展特高壓交流輸電技術(shù)提供了更好的試驗研究物質(zhì)基礎(chǔ)和科學(xué)支撐。（4）建設(shè)特高壓交流試驗工程是驗證特高壓交流輸電技術(shù)的可行性和考核特高壓輸變電設(shè)備的重要途徑。由我國自主研發(fā)、設(shè)計和建設(shè)的l000kV“晉東南—南陽—荊門”特高壓交流試驗工程于2008年底建成后投入商業(yè)運行。雖然它還帶有工業(yè)性中間試驗的性質(zhì)，但它畢竟是世界上第一個以全電壓和設(shè)計容量進行商業(yè)運行的特高壓交流輸電工程。（5）我國第二條l000kV特高壓交流線路（淮南—浙北—上海）亦已于2013年9月建成投運，它是同塔雙回路線路，全長656km,遠(yuǎn)期送電能力為10000MW，它已成為世界上電壓等級最高、輸送容量最大的商業(yè)運行交流輸電線路。

◆新建的特高壓交流試驗研究基地■2006年10月10日在武漢奠基，計劃在2006年底進行帶電試驗，2007年上半年建成?；卣嫉?33400m2,設(shè)備將由國內(nèi)20多家廠商研制提供，其綜合試驗?zāi)芰?chuàng)12項世界第一，包括：●特高壓試驗線段幾何尺寸可調(diào)和桿塔優(yōu)化試驗的功能；●模擬海拔高達5500m處外絕緣特性試驗條件的裝置；●全天候電磁環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)；●特高壓交流絕緣子串全尺寸污閃試驗?zāi)芰Γ?/p>

●特高壓GIS/AIS全電壓、全電流帶電考核場的功能；

●工頻諧振試驗裝置的電壓等級和容量；●特高壓運行、檢修、帶電作業(yè)綜合培訓(xùn)功能與條件；●全天候電磁環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，等等?！鲈囼灳€段長度：

1.單回路:1000m;2.雙回路:1000m■UHVAC設(shè)備帶電考核場：

216×58m2;

1000kV;8000A

■人工環(huán)境氣候?qū)嶒炇摇鲭姶偶嫒輰嶒炇以囼灮匚挥谖錆h市江夏區(qū)，占地200畝

一期項目:特高壓交流試驗線段設(shè)備帶電考核場環(huán)境氣候?qū)嶒炇译姶怒h(huán)境實驗室優(yōu)化調(diào)整項目:電暈籠7500kV沖擊戶外試驗場科研培訓(xùn)綜合樓

試驗基地位于湖北省武漢市江夏區(qū)鳳凰山南，海拔36m。一期占地面積133400m2，靜態(tài)投資約3.5億元;二期優(yōu)化調(diào)整項目占地面積106560m2，靜態(tài)投資約1.112億元。

UHVAC試驗線段(長1000m)

圖特高壓交流單、雙回路試驗線段導(dǎo)線的相間和對地距離均大范圍可調(diào)，可開展多種特高壓塔型的研究和不同結(jié)構(gòu)導(dǎo)線的電氣、環(huán)境特性的研究。利用安裝在試驗線段上的多功能監(jiān)測裝置，可以將試驗線段雷電、污穢、覆冰、振動等綜合在線監(jiān)測參數(shù)傳送到基地中心處理裝置進行分析，深入研究線路在線監(jiān)測技術(shù)。

圖特高壓設(shè)備帶電考核場(216×58m2;1000kV;8000A)

可對特高壓套管、電壓互感器、電流互感器、避雷器、斷路器、隔離開關(guān)、支柱絕緣子、GIS管道等設(shè)備進行帶電考核。為保證特高壓設(shè)備安全運行、提升特高壓設(shè)備國產(chǎn)化制造水平、促進自主創(chuàng)新提供技術(shù)保障。

環(huán)境氣候?qū)嶒炇覉D可模擬高海拔（直至5500m）低氣壓(最低氣壓50kPa)

、低溫（最低溫度-19℃）覆冰、人工污穢試驗等條件。人工氣候罐凈空尺寸：φ20m×25m。

直徑:20m;

高度:25m.

圖人工環(huán)境氣候試驗室布置圖圖人工氣候罐內(nèi)部

◆1000kV

“晉東南—南陽—荊門”

特高壓交流試驗線路

“晉東南（山西長治變電站）—南陽（河南，開關(guān)站）—荊門（湖北，變電站）”

UHVAC輸電試驗示范工程的主要參數(shù)如下：

●額定電壓：1000kV

●

最大工作電壓：1100kV

●自然輸送功率：5000MW●全長：653.8km●海拔高度：50～1300m

●

開工時間：2007年中●投運時間：2008年底

●靜態(tài)總投資:56.88億元

●導(dǎo)線:8×LGJ-500/45（由AN決定；如按輸送功率的要求，采用

8×400mm2就夠了）

●導(dǎo)線最小對地高度:

22m（非居民區(qū)）

27m（居民區(qū)）

●平均塔高：約70m

第五節(jié)特高壓交流架空線路和輸變電設(shè)備的特點

將特高壓交流輸電技術(shù)推向工程實踐的關(guān)鍵在于架設(shè)特高壓交流架空線路和制造出合格的特高壓輸變電設(shè)備。本節(jié)內(nèi)容的重點將放在特高壓線路和輸變電設(shè)備的特點和可能的解決方案上。一、特高壓交流架空線路在對特高壓線路的導(dǎo)線、絕緣子串、空氣間隙、桿塔進行選型、設(shè)計、安裝、運行時，必須全面地綜合考慮它們的電氣特性、機械特性和經(jīng)濟指標(biāo)，它們都比超高壓線路的相應(yīng)部件更復(fù)雜、更昂貴、要求更高、影響更大。（一）導(dǎo)線

與超高壓線路相比，特高壓線路的導(dǎo)線具有以下特點：

——EHVAC線路一般采用三相導(dǎo)線分裂數(shù)相同(分裂數(shù)一般≤6)、子導(dǎo)線等距排列在一圓周上的方式。

——為了降低電暈噪聲和環(huán)境影響程度，UHVAC線路的導(dǎo)線可具有下列特點：●分裂數(shù)至少為8；●如三相導(dǎo)線為水平排列時，中相導(dǎo)線的分裂數(shù)可較大，兩邊相的分裂數(shù)可較少（例如8—9—8方案）；●子導(dǎo)線非圓排列（例如圖11-4、圖5-7）；

●子導(dǎo)線不等距排列（例如圖11-5）。圖5-3我國施工人員在1000kV試驗示范線路的8分裂導(dǎo)線上行走

圖18分裂導(dǎo)線試驗線段（美國AEP）

（二）絕緣子

特高壓交流線路的絕緣子有三種可能的選擇：

1．玻璃絕緣子：蘇/俄1150kV線路上用的就是該國生產(chǎn)的玻璃絕緣子。

直線塔：邊相：單I串——45片PS300-K型雙I串——47片PS300-K型中相：單V串——49片PS400-A型雙V串——57片PS300-K型

終端塔：4串單I串并聯(lián)

2.瓷絕緣子：日本1000kV線路上用的是NGK公司生產(chǎn)的高噸位盆型瓷絕緣子

(330、420、540、840kN)。由于它的分裂導(dǎo)線為8×810mm2，所以必須多串并聯(lián)：懸垂串：2～3串并聯(lián)耐張串：4串并聯(lián)俄羅斯認(rèn)為如采用瓷絕緣子，應(yīng)考慮用棒型瓷絕緣子。●更長的爬電距離●更少的污穢積累●更高的耐受電壓

圖可用于UHVAC線路上的三傘型瓷絕緣子

圖我國第一條1000kV交流線路的玻璃絕緣子串（兩串并聯(lián)）

3.

合成絕緣子

蘇/俄、日本建UHV線路時，合成絕緣子還問世不久,沒有足夠的運行經(jīng)驗,所以未被采用。我國電力系統(tǒng)開始采用合成絕緣子較德、美等國為晚，但發(fā)展很快，使用效果良好：

交流系統(tǒng)---已用200多萬支，用量已居世界第二位；

直流線路（±500kV）---用量已達11000多支，居世界第一位。可見在UHV線路上亦可采用，但有兩種用法：

（1）全線普遍采用；（2）僅采用于中等以上污穢地區(qū)的線段上。

我國第一條UHVAC線路選擇的是后一種用法，即潔凈區(qū)和輕污穢區(qū)用二傘型或三傘型瓷絕緣子或玻璃絕緣子，中等以上污穢地區(qū)的線段上用合成絕緣子。

圖國產(chǎn)1000kV合成線路絕緣子(210–530kN)（三）空氣間隙

人類之所以能利用架空線路輸送電力，實乃基于一個重要的自然特性，即圍繞在導(dǎo)線和絕緣子周圍的空氣是絕緣媒質(zhì)而不是導(dǎo)電媒質(zhì)。作為絕緣材料，空氣最大的優(yōu)點是取之不盡、無需資費，且其電氣強度亦不低（在均勻電場中，可達30kV/cm左右）；但它也有自己的問題和局限性，即它的電氣強度與電極型式、氣隙長度、電壓類型等因素密切相關(guān)，以電氣強度最差的“棒—板”氣隙在正極性操作沖擊下的擊穿特性為例（參閱圖11-2），當(dāng)氣隙長度d=1m時，其擊穿電壓約為350kV（平均擊穿場強≈350kV/m）；當(dāng)d=10m時，其擊穿電壓約為1800kV，相應(yīng)的平均擊穿場強變得只有180kV/m，幾乎比1m氣隙時降低了一半，只有均勻電場時的擊穿場強的6%左右。

圖11-7典型氣隙（棒—板）在正極性操作沖擊下的擊穿特性

“棒-板”氣隙在正極性操作沖擊和工頻電壓下的擊穿特性具有顯著的“飽和現(xiàn)象”，從圖11-7中的擊穿特性曲線可以看到，飽和現(xiàn)象開始變得明顯的拐點大致處于d＝5～6m的范圍內(nèi)。圖11-8實際氣隙與典型氣隙在正極性操作沖擊下的擊穿特性比較上—6分裂導(dǎo)線-桿塔；中—8分裂導(dǎo)線-桿塔；下—棒-板（上、中兩條短曲線為我國武漢高壓所的實測結(jié)果）

架空線路上的空氣間隙包括導(dǎo)線對地的空氣間隙、平行導(dǎo)線之間的空氣間隙、導(dǎo)線對桿塔的空氣間隙等。從圖11-8可見，不同電極形狀的長氣隙在操作沖擊下的擊穿特性差別甚大，可見用典型電極（“棒-棒”、“棒-板”）擊穿特性來代替實際電極（例如導(dǎo)線-桿塔”）擊穿特性的辦法在特高壓的情況下會造成很大的誤差和浪費，因而根據(jù)具體條件進行實際氣隙擊穿特性的實驗研究實為必不可少。（四）桿塔

我國從自己的具體條件出發(fā)，在已建超高壓線路桿塔豐富的使用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，在第一批特高壓交流線路上仍會選用導(dǎo)線水平排列的酒杯型和三角排列的貓頭型直線塔。邊相絕緣子串采用Ⅰ串、中相采用V串方案；水平排列的酒杯型桿塔兩邊相間的距離約46m，三角形排列的貓頭型桿塔兩邊相間的距離約32m。耐張塔采用干字型鐵塔。如圖11-11所示。圖11-11我國第一條UHVAC線路的典型桿塔

二、特高壓輸變電設(shè)備

實現(xiàn)UHV輸電的關(guān)鍵還在于相關(guān)設(shè)備(諸如UHV變壓器、UHVGIS、UHV電抗器等)的制造能力。

——發(fā)展特高壓,設(shè)備是關(guān)鍵。制造特高壓輸變電設(shè)備首先要解決的當(dāng)然是它們的絕緣問題。眾所周知，隨著電氣設(shè)備所需絕緣水平的提高，設(shè)備制造的難度和造價并非簡單地按比例增大，這里也存在一個超線性的快速增長問題。由此可知，對于特高壓輸變電設(shè)備來說，適當(dāng)選擇應(yīng)有的絕緣水平具有何等重要的意義。還應(yīng)指出：特高壓設(shè)備的絕緣水平不僅指它們的操作沖擊和雷電沖擊耐受電壓，而是還要考慮它們長期運行時可能受到的最大工作電壓和短時工頻電壓升高的要求，保證其內(nèi)絕緣不致遭受長期局部放電的損害，其外絕緣不致發(fā)生污閃事故。參考國際電工委員會(IEC)對特高壓設(shè)備絕緣水平所提出的建議方案和各國曾經(jīng)采用過的絕緣水平，我國第一個l000kV特高壓交流試驗工程的設(shè)備所采用的絕緣水平如表11-5所示。表11-51000kV特高壓交流設(shè)備的絕緣水平設(shè)備名稱雷電沖擊耐受電壓（kV,峰值）操作沖擊耐受電壓(kV,峰值)工頻耐受電壓(kV,有效值)變壓器、電抗器2250(截波2400)18001100(5min)GIS(斷路器、隔離開關(guān))240018001100(lmin)支柱絕緣子、隔離開關(guān)(敞開式)225018001100(lmin)開關(guān)設(shè)備斷口間2400+9001675+9001100+635(lmin)

保變首臺特高壓變壓器

沈變首臺特高壓變壓器

（一）變壓器特高壓電力變壓器具有:容量很大、絕緣水平很高、體積和重量很大、導(dǎo)致其運輸問題極其嚴(yán)峻、對它的運行可靠性要求極高、短路阻抗較大等特點。

UHV

電抗器

圖特高壓變壓器、電抗器等大型設(shè)備的運輸問題極其嚴(yán)峻平高電氣1100kVGIS沈高電氣1100kVHGIS西開電氣1100kVHGIS（二）開關(guān)設(shè)備和GIS

圖南陽開關(guān)站的1000kVC相HGIS[新東北（沈陽）高壓電氣公司制造]正在進行現(xiàn)場耐壓試驗

第六節(jié)特高壓交流輸電中的若干高電壓技術(shù)問題

一、潛供電弧及其熄滅

雖然在超高壓電網(wǎng)中就有這個問題了，但到了特高壓領(lǐng)域，它變得更加尖銳和嚴(yán)重了，因為特高壓線路的輸送容量很大，全線斷開停電的后果極其嚴(yán)重，故對快速單相自動重合閘的成功發(fā)揮作用寄予厚望。但另一方面，正由于線路額定電壓很高、線路又很長，所以潛供電流的數(shù)值大、恢復(fù)電壓也更高，因而潛供電弧不易熄滅，導(dǎo)致單相重合閘不能很快完成，甚至徹底失敗，供電可靠性就難以保證了。正如前面第八章中所指出：在電力系統(tǒng)發(fā)生的事故中，因線路的雷擊跳閘所引起者占有很大的比重，最常見的故障形式是沿絕緣子串表面的單相對地閃絡(luò)。如能采取措施使單相閃絡(luò)后出現(xiàn)的工頻電弧很快自熄，就能使雷擊閃絡(luò)不至于發(fā)展成停電事故，從而可大大提高電網(wǎng)運行的可靠性。工頻電弧的熄滅取決于弧道恢復(fù)場強和電弧電流的充分抑制。對于中性點非有效接地的配電線路，前者決定于絕緣子串的泄漏比距，而單相工頻電弧電流乃是兩個健全相對地電容電流之和，稱為電網(wǎng)電容電流。前面第九章已介紹過，如果此配電網(wǎng)中線路總長度不太大，這一電容電流較小，接地電弧一般能夠自熄，配電網(wǎng)中性點采用不接地方式即可，如電容電流較大，電弧不能自熄，就要采用中性點經(jīng)消弧線圈接地的方式了。表示，并由靜電（相間電容）感應(yīng)分量和電磁（相間互感）感應(yīng)分量兩部分構(gòu)成。如果

中性點有效接地的高壓和超、特高壓輸電線路則不然，雷擊閃絡(luò)之后出現(xiàn)的單相故障電流（一次工頻短路電流Primarycurrent）很大，可達數(shù)千安以至數(shù)萬安，如此巨大電流的電弧一般是不可能自熄的，對此目前普遍采用單相自動重合閘，在其動作的第一階段，故障相兩側(cè)的斷路器跳閘，切除一次短路電流，如果這時接地電弧能順利自熄了，斷路器第二階段的單相重合動作即可獲成功，線路恢復(fù)正常運行，但是實際情況則往往不然，其原因在于：一次短路電流被切除后，由于兩條健全相導(dǎo)線對被開斷相導(dǎo)線之間存在靜電耦合和電磁耦合，接地弧道中仍會通過一定大小的工頻電弧電流，稱為二次電流（Secondarycurrent），我國稱為潛供電流，用Iq表示，并由靜電（相間電容）感應(yīng)分量Ij和電磁（相間互感）感應(yīng)分量Id兩部分構(gòu)成。如果Iq過大，電弧仍不能自熄，單相重合將會失敗，造成三相跳閘和全線停電，進而危及全網(wǎng)的穩(wěn)定運行，因此研究單相重合過程中潛供電流的大小和抑制方法，保證潛供電弧的順利熄滅和故障相的成功重合，顯得十分重要。

潛供電流I

q(＝

Ij＋Id

)的大小直接決定了潛供電弧的自熄速度，而后者又決定著自動重合閘的速度和無電流間歇時間。超、特高壓線路一般很長，Iqm需加抑制，目前加快潛供電弧熄滅主要有兩種措施：

（1）在高壓并聯(lián)電抗器的中性點對地加裝小電抗（圖11-13）前蘇聯(lián)/俄羅斯的1150kV線路采用的就是這種方法，我國許多500kV電網(wǎng)中也廣泛應(yīng)用此法。具體的做法是：利用線路中已有的三個單星形接線的并聯(lián)電抗器(感抗XL)，在其中性點對地之間接入一小容量電抗器XN，如圖11-15(a)所示。這種四極接線方式可等效為圖11-15(b)、(c)所示的兩組并聯(lián)電抗器，取其中的XLM=1/ωCml，即可形成相間并聯(lián)諧振（隔斷相間電容聯(lián)系）而抑制Ij。經(jīng)推導(dǎo)得XL/XN=TC/Cm－3，C為導(dǎo)線正序電容，C=C0+3Cm，T為電抗器的正序?qū)Ъ{對線路正序容納的補償度，即T=1/XLωCl?？梢?，應(yīng)有T≥3Cm/C≈1/3,否則XN為容抗，這是不容許的。

（2）采用高速接地開關(guān)

日本、意大利、韓國等國采用高速接地開關(guān)（HSGS）來熄滅潛供電弧，其作用原理如圖11-14所示。

故障相兩端斷路器跳閘后，接地故障點流過的潛供電流維持著二次電?。礉摴╇娀。?，這時兩端的高速接地開關(guān)快速合閘，潛供電流立即轉(zhuǎn)移到兩端閉合的接地開關(guān)上去，故障點的潛供電弧迅速熄滅；緊接著快速打開接地開關(guān)，使其強制切斷潛供電流；然后再重合兩端斷路器，恢復(fù)正常運行。這種方法已能可靠地做到在1s以內(nèi)完成整個重合閘過程。二、特高壓交流線路的防雷保護

——各國EHV/UHV線路的運行經(jīng)驗表明：盡管它們的絕緣水平已很高，但仍不可能完全耐雷，實際雷擊跳閘率往往遠(yuǎn)大于設(shè)計值。當(dāng)然，隨著輸電電壓和絕緣水平的提高，線路的雷擊跳閘率和總跳閘率的絕對值是越來越小了，但是雷擊跳閘次數(shù)在總跳閘次數(shù)中所占的比重卻越來越大，以前蘇聯(lián)的線路運行經(jīng)驗為例:雖然它的1150kV線路的總跳閘率約為

500kV線路的25%,約為750kV線路的65%,但雷擊跳閘在其總跳閘中所占比重竟高達94%，可見特高壓輸電線路也不是完全耐雷的。

——對750kV與1000kV及以上線路的耐雷性能不像想象中那么好、雷擊跳閘率仍較高的事實，曾提出過不同的解釋和分析，但大多數(shù)研究者認(rèn)為：它們的雷害事故的主因應(yīng)是繞擊跳閘。在輸電線路防雷技術(shù)的發(fā)展過程中，有關(guān)避雷線對導(dǎo)線的屏蔽作用的評估方法曾經(jīng)歷三個階段：計算繞擊率的第一個公式只考慮一個因素

——保護角；后來又引入桿塔高度ht

的影響，計算公式變成式（8-7）的形式。進入特高壓的范疇，需要再加上一個新因素，即導(dǎo)線上的工作電壓已如此之高，與雷云極性相反的導(dǎo)線上會提前出現(xiàn)向上發(fā)展的迎面先導(dǎo)而引起繞擊，從而增大繞擊率。這一新因素在俄羅斯1999年制訂的

《6～1150千伏電網(wǎng)雷電和內(nèi)部過電壓防護導(dǎo)則》所提出的繞擊率關(guān)系式中得到了反映：式中

Un

——線路額定電壓，kV;△h——導(dǎo)地線懸點高度差,m;△d——導(dǎo)地線水平方向位移,m;

hgw

——避雷線懸點高度,m;

rc

——導(dǎo)線半徑（如為分裂導(dǎo)線，則為等效半徑）,m;

hav.c——導(dǎo)線平均對地高度，m。仔細(xì)分析上式的內(nèi)涵，我們不難發(fā)現(xiàn)它反映了三個影響因素：一是保護角α［＝tan－1

（△d/△h）］；二是避雷線懸點高度（hgw），即桿塔高度（ht）；三是與導(dǎo)線上出現(xiàn)迎面先導(dǎo)有關(guān)的幾個參數(shù)（Un,rc,hav.c），因為它們一起決定著導(dǎo)線表面的電場強度Em,即：

Pα＝F(α,ht

，Em)

由上述可知，隨著線路額定電壓的提高，繞擊率會增大，這就可以闡釋為什么電壓等級很高的超/特高壓線路仍不可能做到完全耐雷?？偟膩碚f，特高壓交流輸電線路的防雷保護具有以下特點：（1）由于桿塔與避雷線對地高度都很大，線路落雷次數(shù)顯著增多、感應(yīng)雷擊過電壓分量也增大；（2）導(dǎo)地線間的空氣間距增大，耦合系數(shù)變?。唬?）由于桿塔高、導(dǎo)線上的工作電壓又很高，導(dǎo)致繞擊率增大；（4）由于線路絕緣水平已很高，雷擊塔頂或其附近避雷線而引起反擊的雷電流（耐雷水平）已很大，出現(xiàn)概率很小，所以特高壓線路的反擊跳閘率不大，遠(yuǎn)小于500kV線路；（5）在特高壓線路上，檔中導(dǎo)地線間的氣隙長度并沒有按電壓成比例增大，因而雷擊檔中避雷線而導(dǎo)致導(dǎo)地線間氣隙被擊穿的可能性增大，在某些情況下會成為不可忽略的因素；（6）由于線路本身的造價已很高，因而為改善其耐雷性能而采取的各種技術(shù)措施（諸如減小保護角、有選擇地加裝線路避雷器、加裝引弧金具、降低桿塔接地電阻等）都不會顯著影響線路的經(jīng)濟指標(biāo)；（7）特高壓交流輸電線路的桿塔埋入地下的部分及其基礎(chǔ)的尺寸都很大，成為良好的自然接地極，因而即使在土壤電阻率較大的地區(qū)，也不難將桿塔接地電阻降至10～15Ω以下。三、特高壓交流輸電系統(tǒng)中的操作過電壓

操作過電壓是確定特高壓交流輸電系統(tǒng)絕緣水平的決定性因素。無論從減輕特高壓線路和輸變電設(shè)備的絕緣難度，或者從縮減整個系統(tǒng)的建設(shè)費用來說，降低操作過電壓水平（減小其倍數(shù)）的意義都十分重大。對各種電壓等級輸電系統(tǒng)中的操作過電壓倍數(shù)的控制目標(biāo)為：

500kV2.0~2.5p.u.750kV2.0p.u.1000kV及以上1.6~1.7p.u.

首先應(yīng)該指出：特高壓交流輸電系統(tǒng)中各種操作過電壓在產(chǎn)生原因和發(fā)展機理上與超高壓輸電系統(tǒng)差別不大。對特高壓系統(tǒng)絕緣水平影響最大的仍是切斷和合上空載線路時出現(xiàn)的切空線和合空線過電壓。隨著現(xiàn)代斷路器制造水平的提高和性能的改善，現(xiàn)在已能生產(chǎn)出在開斷空載線路時不會出現(xiàn)觸頭間電弧重燃的斷路器，從而使切空線過電壓的危害性大減。這樣一來，合空線過電壓就上升為影響特高壓輸電系統(tǒng)絕緣水平的首要因素。

正象第九章第二節(jié)所介紹的那樣，在不采取降壓-限壓措施的情況下，合閘過電壓的倍數(shù)為2.0（空載線上無剩余電荷時）或3.0（重合閘過電壓），可見要將特高壓輸電系統(tǒng)的最大操作過電壓倍數(shù)控制到1.6～1.7倍，實在是非常困難的。為此，應(yīng)綜合采取多種技術(shù)措施：（1）首先，應(yīng)采用高壓并聯(lián)電抗器或可控高壓并聯(lián)電抗器，并選用合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運行方式來降低和限制工頻電壓升高；（2）隨著制造水平的提高，現(xiàn)代金屬氧化物避雷器的保護性能不斷改善，已成為限制操作過電壓的主要手段之一；（3）在斷路器內(nèi)裝設(shè)阻值為400～600Ω的合閘電阻來降低合閘過電壓；（4）采用斷路器的相角控制技術(shù)來實現(xiàn)等電位合閘，更能有效地降低合閘過電壓。各國實際采用的措施不盡相同，結(jié)果得出的操作過電壓水平如表11-9所示。國別及機構(gòu)美國AEP蘇/俄NIIPT日本TEPCO意大利CESI中國(擬議值)

額定電壓（kV）15001150100010001000最高工作電壓（kV）15751200110010501100工頻電壓升高（p.u.）1.31.41.3~1.51.351.3~1.4操作過電壓（p.u.）1.61.6~1.81.6~1.71.71.6(線路側(cè)1.7)表11-9各國UHVAC系統(tǒng)所控制的內(nèi)部過電壓水平四、特高壓交流輸電的環(huán)境影響問題隨著輸電電壓的提高和公眾環(huán)境意識的增強，輸電工程的環(huán)境影響問題越來越受到人們的關(guān)注，并成為決定工程設(shè)計方案和建設(shè)費用的重要因素。為妥善解決特高壓交流輸電的環(huán)境影響問題，美國、前蘇聯(lián)、日本、意大利和我國均曾建立相應(yīng)的試驗研究基地，開展過大量的試驗研究工作。輸電工程的環(huán)境影響主要包括兩個方面：（1）電暈放電及其派生效應(yīng)對環(huán)境的影響；（2）工頻電場和磁場對生理生態(tài)的影響。對于特高壓輸電工程來說，重點應(yīng)為可聞噪聲和地面電場強度二項。環(huán)境影響的限值選擇是一個很重要的問題，因為如限值取得過高，環(huán)保部門將難以接受，公眾也會抱怨或投訴；若限值取得過低，則線路走廊用地和工程造價都將增大到電力部門難以接受的程度。（一）工頻電場和磁場對生理生態(tài)的影響特高壓輸電工程的額定電壓很高、輸電容量（或額定電流）也很大，因而導(dǎo)線周圍的工頻電場和磁場都比超高壓輸電工程更強。工頻電場和磁場對人和動植物的生理生態(tài)影響的程度取決于電場強度和磁場強度的大小，如何控制特高壓輸電工程的電磁環(huán)境是一個很重要的問題。美國、前蘇聯(lián)/俄羅斯、日本、意大利和我國都對這一問題進行過許多試驗研究，并得出了一些初步結(jié)論。

1.工頻電場輸電線路周圍的工頻電場可以通過計算和實測進行分析研究。在環(huán)境評估中，通常采用離地面1.0～1.5m處的電場強度的垂直分量作為評價量。線路下地面最大電場強度一般出現(xiàn)在邊相導(dǎo)線外側(cè)附近。提高導(dǎo)線對地高度是減小地面電場強度最有效的辦法，在單回路時將三相導(dǎo)線布置成倒三角形，在雙回路時將導(dǎo)線按逆相序布置，也能夠有效地減小地面電場強度和線路走廊寬度。線路下工頻電場強度的限值原則上應(yīng)遠(yuǎn)小于對人和動物產(chǎn)生有害影響的電場強度閾值，但各國都從自己的具體國情和環(huán)保政策出發(fā)，規(guī)定出不同的電場強度限值，如表11-10所示。

2．工頻磁場

國際上有較多國家認(rèn)為工頻磁感應(yīng)強度的限值應(yīng)為0.1mT（長時間暴露）和1mT（短時間暴露）。針對超/特高壓輸電線路的塔高、導(dǎo)線對地高度和不同的額定電流所進行的計算表明：線路下方離地1m處的工頻磁感應(yīng)強度均小于20~35μT，可見工頻磁場基本上不會產(chǎn)生危害影響。國

家電場強度限值（kV/m）場

合捷

克10線路跨越公路處日

本3人口稠密區(qū)波

蘭10前蘇聯(lián)/俄羅斯15非公眾活動區(qū)10跨越公路處5公眾活動區(qū)南

非10美國明尼蘇達州8蒙大拿州7跨越公路處紐約州11跨越私人公路處7跨越公路處俄勒岡州9人們?nèi)菀捉咏膮^(qū)域丹

麥10農(nóng)業(yè)區(qū)5交通繁忙的區(qū)域西班牙20德

國20表11-10各國規(guī)定的輸電線路附近離地面1m處的電場強度限值（二）電暈放電及其派生效應(yīng)如果把超/特高壓輸電線路設(shè)計成在好天氣時不出現(xiàn)電暈放電，將不符合經(jīng)濟原則。所以超/特高壓線路在正常運行時往往都有一定程度的電暈放電，它的一些派生效應(yīng)（電暈損耗、無線電干擾、可聞噪聲等）就會產(chǎn)生一定的環(huán)境影響，這往往成為導(dǎo)線設(shè)計的主要依據(jù)。對750kV及以下的超高壓線路而言，起決定作用的通常是無線電干擾（RI），因為這時只要能滿足RI方面的要求，可聞噪聲（AN）方面一般就不會有什么問題；但對于特高壓線路來說，可聞噪聲卻上升為控制因素了。關(guān)于特高壓交流輸電線路設(shè)計時應(yīng)采用的可聞噪聲限值，國際上尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。美國根據(jù)公眾的調(diào)查數(shù)據(jù)，曾提出一個Perry準(zhǔn)則，即認(rèn)為在離線路中心線30m處的AN水平若為52.5dB(A)以下則基本上不會有投訴；若為52.5~59.0dB(A)，只會有少量投訴；若達到59dB(A)以上，將有大量投訴。有關(guān)各國自行決定的設(shè)計取值如表11-11所示。為了滿足設(shè)計取值的要求，可從分裂導(dǎo)線的分裂數(shù)、子導(dǎo)線排列方式、三相導(dǎo)線的布置方式、桿塔型式等方面采取措施。

表11-11可聞噪聲的設(shè)計取值國別額定電壓（kV）導(dǎo)線分裂方式測量點到邊相的距離可聞噪聲設(shè)計取值[dB(A)]蘇/俄11508×φ24.1mm45m55日本10008×φ38.4mm8×φ34.8mm線路下方50美國110015009×φ42.4mm未定走廊邊緣38m5555意大利10008×φ31.5mm4×φ56.25mm15m56~58

雖然各國的規(guī)定各不相同，但可大致歸納為：

●電場強度的最大限值：10~15kV/m；●跨越公路處的限值：7~10kV/m；

●公眾活動區(qū)或民房旁：≤5kV/m。

參考各國的規(guī)定，并結(jié)合我國的國情和超高壓線路長期運行所積累的經(jīng)驗，可將我國已采用和擬采用的環(huán)境影響各項限值綜合列表如下：

表11-11我國已采用和擬采用的環(huán)境影響限值額定電壓(kV)5007501000地面1.0m處工頻電場強度限值（kV/m）非公眾活動區(qū)101110公眾活動區(qū)444地面1.0m處工頻磁感應(yīng)強度限值（mT）0.10.10.1線路邊沿處無線電干擾限值[dB]55(15m)55~58(15m)55(20m)線路邊沿處可聞噪聲限值[dB(A)]——55~58(15m)55(20m)

為了滿足環(huán)境保護的要求、符合各項環(huán)境影響限值的規(guī)定，各國的具體做法不盡相同，但在降低可聞噪聲和無線電干擾方面，比較一致的做法是增大分裂數(shù)（n≥8）和減小導(dǎo)線表面電場強度；在改善線路下的工頻電磁環(huán)境方面，可采取增大導(dǎo)線對地高度、選用三相導(dǎo)線倒三角布置和緊湊型桿塔等措施。選擇合適的分裂距，也有利于線路電磁環(huán)境的達標(biāo)。第十二章直流輸電中的高電壓技術(shù)一、引言

在輸電技術(shù)的發(fā)展史上，最初出現(xiàn)的工程就是用直流來輸送電力的，不過那時的直流輸電沒有換流環(huán)節(jié)，而是從直流發(fā)電機通過直流線路直接送到直流負(fù)荷，即發(fā)電、輸電和用電均為直流電。此后隨著三相交流發(fā)電機、變壓器和感應(yīng)電動機的發(fā)明與應(yīng)用，發(fā)電和用電兩個環(huán)節(jié)很快就被交流電所取代，因為它的優(yōu)點太明顯了，再加上交流電壓可以很方便地用變壓器加以改變，因而使輸電這個環(huán)節(jié)也變成以交流為主了。

但是，由于直流輸電仍具有交流輸電所不能替代的某些作用和優(yōu)點，因而并未消失。在發(fā)電與用電兩個環(huán)節(jié)均采用交流電的情況卜，要采用直流來輸電，勢必要解決換流問題，因此直流輸電的發(fā)展必然與換流技術(shù)的進步密不可分。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)的用可控硅元件（又稱晶閘管）組成的可控硅換流閥取代了原先的汞弧閥后，直流輸電進人了一個全新的快速發(fā)展階段?，F(xiàn)代直流輸電技術(shù)建立在四大知識板塊的基礎(chǔ)之上，它們是：●電力電子學(xué)（特別是可控硅換流技術(shù)）●電力系統(tǒng)●高電壓技術(shù)●自動控制技術(shù)。

國外已建成投運的±500kV及以上直流輸電工程和我國已建成及建設(shè)中的直流輸電工程分別見表12-1和表12-2。

關(guān)于直流輸電電壓等級的分段問題，到目前為止尚無定論。較多專家建議將±300～±600kV劃為超高壓，±600kV以上（例如±750kV、±800kV等）為特高壓。從表12-1和表12-2可以看出：我國在全世界超高壓直流輸電工程總量中已占有很大的比重，而且已建成4條世界上電壓最高、輸送功率最大的±800kV特高壓直流輸電線路。直流輸電在我國“西電東送”中已發(fā)揮了重要的作用，我國已成為名符其實的直流輸電大國。就發(fā)展前景來說，我國將建設(shè)更多的±500kV超高壓直流輸電和±800kV特高壓直流輸電線路。甚至可能進一步發(fā)展±1000kV特高壓直流輸電技術(shù)。

類別工程名稱換流站地址額定電壓（kV）額定容量（MW）輸電距離（km）計劃建成時間

舟山舟山—鎮(zhèn)海100501987

葛南葛洲壩—南橋±500120010461990

天廣天生橋—廣州±50018009862001

三常龍泉—政平±50030008902003

三廣江陵—鵝城±50030009752004

貴廣Ⅰ回安順—肇慶±50030008992004

靈寶Ⅰ靈寶12036002005

三滬宜都—華新±500300010882007

貴廣Ⅱ回興仁—深圳±500300011942007

高嶺Ⅰ高嶺125150002008

靈寶Ⅱ靈寶166.775002009

云廣楚雄—穗東±800500013732009

向上復(fù)龍—奉賢±800640020712010

呼遼伊敏—穆家±50030009002010

寶德寶雞—德陽±50030005742010

葛滬荊門—楓涇±500300011062011

寧東銀川—青島±660400013482011

青藏格爾木—拉薩±40012001038.72011

錦蘇±80072002093.52012

高嶺Ⅱ高嶺125150002012

黑河黑河1257500

建設(shè)中溪洛渡右岸—廣東±500640012232013

溪洛渡—浙西±800800016712012.7.28.開工

±800500014512014

表12-1國外±500kV及以上直流輸電工程

工程名稱國家額定電壓（kV）額定功率（MW）輸電距離（km）投運時間CaboraBassa南非±533192014561975/1998Inga-Shaba剛果±500112017001981NelsonRiver(Bipole2)加拿大±50020009301985InterMountain美國±50019207851986PacificIntertie(Expansion)美國±500110013621989Itaipu巴西±600630015901990East-SouthInterconnectionⅡ印度±500200014501989/2003/2007Rihand-Delhi印度±50015688141992PacificIntertie(Upgrading)美國±50020001360

SylmarEastValveReconstruction美國±50082512001995Chandrapur-Padghe印度±50015007361998SAPEI意大利±5001000435(420km電纜)

Fenno-Skan2瑞典-芬蘭500800303(200km電纜)

紀(jì)伊海峽日本±500280051(架空)+51(電纜)2000NeptuneRTS美國500660105(電纜)2007Ekibastuz-Tambov俄羅斯±75060002414未建成投運Ballia-BhiwadiInterconnector印度±50025008002010RioMadeira巴西±600315025002012Mundra-Haryana印度±50025009602012North-EestAgra印度±800600017282014

表12-2

中國直流輸電工程一覽表

類別工程名稱換流站地址額定電壓（kV）額定容量（MW）輸電距離（km）投運時間計劃建成時間

已建成投運

舟山舟山—鎮(zhèn)海1005054(其中電纜12)1987

葛南葛洲壩—南橋±500120010461990

天廣天生橋—廣州±50018009862001

三常龍泉—政平±50030008902003

三廣江陵—鵝城±50030009752004

貴廣Ⅰ回安順—肇慶±50030008992004

靈寶Ⅰ靈寶12036002005

三滬宜都—華新±500300010882007

貴廣Ⅱ回興仁—深圳±500300011942007

高嶺Ⅰ高嶺125150002008

靈寶Ⅱ靈寶166.775002009

云廣楚雄—穗東±800500013732009

向上復(fù)龍—奉賢±800640020712010

呼遼伊敏—穆家±50030009002010

寶德寶雞—德陽±50030005742010

葛滬荊門—楓涇±500300011062011寧東銀川—青島±660400013482011

青藏格爾木—拉薩±40012001038.72011

錦蘇裕隆—同里±80072002093.52012

高嶺Ⅱ高嶺125150002012

黑河黑河12575002012

溪洛渡右岸—廣東昭通—從化±5006400(同塔雙回)12232013溪洛渡—浙西雙龍—武義±800800016712012.7.28.開工糯扎渡—廣東普洱—江門±800500014512014

建設(shè)中

為了更好地說明和理解直流輸電中的高電壓技術(shù)問題，必須先對直流輸電系統(tǒng)的構(gòu)成、優(yōu)缺點和特點、應(yīng)用場合等問題有基本的認(rèn)識。

一、直流輸電系統(tǒng)的構(gòu)成圖12-1直流輸電系統(tǒng)接線示意圖

直流輸電系統(tǒng)由整流站、直流線路和逆變站三部分組成，如圖12-1所示。圖中交流電力系統(tǒng)Ⅰ和Ⅱ通過直流輸電系統(tǒng)相連。交流電力系統(tǒng)提供換流器正常工作所必需的交流電源，圖中已設(shè)定交流電力系統(tǒng)Ⅰ為送電端，Ⅱ為受電端。這個直流輸電系統(tǒng)是這樣工作的：由交流系統(tǒng)Ⅰ送出交流功率給整流站的交流母線，經(jīng)換流變壓器1，送到整流器，把交流功率變換成直流功率，然后由直流線路把直流功率輸送給逆變站內(nèi)的逆變器，逆變器把直流功率變換成交流功率，再經(jīng)換流變壓器2，將交流功率送入受電端的交流電力系統(tǒng)Ⅱ。

整流站與逆變站統(tǒng)稱換流站，整流器與逆變器統(tǒng)稱換流器。第一節(jié)直流輸電系統(tǒng)概述

直流輸電系統(tǒng)的構(gòu)成可分為二端系統(tǒng)和多端系統(tǒng)兩大類。由于直流斷路器至今仍處于應(yīng)用研究階段，從而限制了多端直流輸電系統(tǒng)的發(fā)展。到目前為止，世界各國已建和在建的直流輸電工程除個別外，都是二端直流輸電系統(tǒng)。它的構(gòu)成又可分為單極、雙極和無直流線路三類，具體的構(gòu)成方式及特點如表12-3所示。單極系統(tǒng)只有一根極導(dǎo)線，回流可以通過大地（包括海水）回路（一極—地制），也可以通過金屬回路（兩線制）。極導(dǎo)線的極性可正可負(fù)，但實際上往往采用負(fù)極性，因為負(fù)極性導(dǎo)線引起的電暈無線電干擾和可聞噪聲均較輕，而且由于雷電大多數(shù)為負(fù)極性，因此負(fù)極性線路雷擊閃絡(luò)的概率也較小。雙極系統(tǒng)有兩根極導(dǎo)線，極性一正一負(fù)，而電壓絕對值相同，兩端中性點接地（大地回路）或用中性線相連（金屬回路）。當(dāng)一極發(fā)生故障時，另一健全極仍可繼續(xù)正常運行，輸送一半甚至更多的電力，這是它的一大優(yōu)點和特點，也是國內(nèi)外已建直流輸電工程大多采用這一方案的主要原因。此外，在分期建設(shè)的情況下，可先建其中的一極，并先以單極運行，以便盡早收益和實現(xiàn)分期投資。背靠背換流站是一種無直流線路的特殊二端直流輸電系統(tǒng)，它主要用來聯(lián)結(jié)兩個非同步運行（不同頻率或頻率雖相同、但相位不同步）的交流電力系統(tǒng)，因而又稱非同步聯(lián)絡(luò)站，如果兩個交流系統(tǒng)的頻率不同時（例如50Hz和60Hz），也可稱為變頻站。類別構(gòu)成示意圖說明采用此方式的工程舉例單極一線—地制（a）這種方式的線路投資較省，但大地回流所經(jīng)之處，會造成埋在地下或放在地面的金屬管道及其他設(shè)施發(fā)生電化腐蝕，還可能對鄰近的通信系統(tǒng)及交流電力系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。果特蘭島康梯—斯堪撒丁島溫哥華島（Ⅰ期）兩線制(b)它以低絕緣導(dǎo)線代替大地（海水）回路，從而可避免大地（海水）回流方式所帶來的腐蝕、干擾等問題，但會增加線路投資，因而大多用于雙極系統(tǒng)分期建設(shè)過程中作為一種過渡