特高壓輸電技術(shù)的研究

目錄一、建設(shè)堅強(qiáng)的國家電網(wǎng)的意義二、采用特電壓輸電的優(yōu)勢三、特高壓輸電技術(shù)的前期研究四、特高壓示范工程和規(guī)劃五、需研究的課題

一、建設(shè)堅強(qiáng)的國家電網(wǎng)的意義一、建設(shè)堅強(qiáng)的國家電網(wǎng)的意義一強(qiáng)三優(yōu)：電網(wǎng)堅強(qiáng)資產(chǎn)優(yōu)良服務(wù)優(yōu)質(zhì)業(yè)績優(yōu)秀一、建設(shè)堅強(qiáng)的國家電網(wǎng)的意義

建設(shè)堅強(qiáng)國家電網(wǎng)的總體思路是，充分利用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，在加強(qiáng)現(xiàn)有電網(wǎng)技術(shù)改造和升級的同時，以構(gòu)建特高壓電網(wǎng)為核心，完善由不同電壓等級、不同輸電方式合理配置、覆蓋各地區(qū)的國家電網(wǎng)，提高電網(wǎng)的輸配電能力和整體效率，優(yōu)化資源配置方式，為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。一、建設(shè)堅強(qiáng)的國家電網(wǎng)的意義滿足未來我國電力需求持續(xù)增長的基本保證優(yōu)化我國能源資源配置方式的現(xiàn)實途徑促進(jìn)電網(wǎng)電源協(xié)調(diào)發(fā)展的有效手段培育和發(fā)展國家級電力市場的重要條件提高電力和社會綜合效益的必然選擇電力工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的重大舉措建設(shè)堅強(qiáng)國家電網(wǎng)一、建設(shè)堅強(qiáng)的國家電網(wǎng)的意義建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為核心的堅強(qiáng)國家電網(wǎng)重大政治意義重大經(jīng)濟(jì)意義重大技術(shù)創(chuàng)新意義宏偉事業(yè)一、建設(shè)堅強(qiáng)的國家電網(wǎng)的意義我國現(xiàn)有裝機(jī)總?cè)萘亢偷?020年預(yù)計的裝機(jī)總?cè)萘?40GW2004年500GW2005年1000GW2020年一、建設(shè)堅強(qiáng)的國家電網(wǎng)的意義水能、煤炭主要分布在西部和北部，能源和電力需求主要集中在東部和中部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。

2/3的水能資源在四川、云南和西藏3/5的煤炭資源在晉陜蒙負(fù)荷中心一、建設(shè)堅強(qiáng)的國家電網(wǎng)的意義問題：一是現(xiàn)有交流500千伏跨區(qū)同步互聯(lián)電網(wǎng)聯(lián)系薄弱，系統(tǒng)穩(wěn)定水平降

低，輸電能力嚴(yán)重不足，難以滿足西部和北部能源基地大規(guī)模、遠(yuǎn)距離電力外送的需要；二是電網(wǎng)的水火互濟(jì)和跨流域補(bǔ)償能力明顯不足。

電網(wǎng)建設(shè)投資不足八五13.7%九五37.3%發(fā)達(dá)國家55%占電力投資比重一、建設(shè)堅強(qiáng)的國家電網(wǎng)的意義

電網(wǎng)是電力市場的基礎(chǔ)和載體，只有建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為核心的堅強(qiáng)國家電網(wǎng)，才能夠充分發(fā)揮大電網(wǎng)的優(yōu)勢，實現(xiàn)跨大區(qū)、遠(yuǎn)距離、大范圍的電能輸送和交易，更好地調(diào)節(jié)電力平衡，促進(jìn)全國范圍的資源優(yōu)化配置，奠定發(fā)展國家級電力市場的基礎(chǔ)。

二、采用特電壓輸電的優(yōu)勢二、采用更高一級電壓輸電的優(yōu)勢

線路的電壓等級是確定輸電系統(tǒng)傳輸能力的關(guān)鍵因素。一般來說，線路的傳輸功率與電壓的平方成正比與線路阻抗成反比。由于不同電壓等級的線路波阻抗差不多大，所以同樣長度線路的傳輸能力，近似隨其工作電壓的平方而發(fā)生變化。二、采用更高一級電壓輸電的優(yōu)勢輸送容量大:1100kV線路的輸送容量大約為500kV線路的5倍。二、采用更高一級電壓輸電的優(yōu)勢更加節(jié)約輸電走廊:

由于我國人口眾多，土地資源更加珍貴，將來制約電網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵因素將是輸電走廊問題，由于1000kV電壓級線路每回線輸電容量大的特點，將大量節(jié)約輸電走廊數(shù)目及其占地。二、采用更高一級電壓輸電的優(yōu)勢節(jié)省線路投資和運行費用一條1100kV5條500kV一條1100kV5條500kV鋼材用量鋁材用量節(jié)省1/3節(jié)省1/2二、采用更高一級電壓輸電的優(yōu)勢另外：

1000kV級電壓輸電有利于解決500kV電網(wǎng)中出現(xiàn)的輸變電設(shè)備短路容量超標(biāo)問題。遠(yuǎn)距離、大容量輸電還可減輕鐵路、公路運輸?shù)膲毫?，減小負(fù)荷中心地區(qū)火電機(jī)群的建設(shè)規(guī)模，減輕火電帶來的環(huán)境污染等。

二、采用更高一級電壓輸電的優(yōu)勢減少發(fā)電裝機(jī)2000萬kW每年綜合節(jié)電1000億

kWh特高壓電網(wǎng)建成后

三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況八五至九五期間，在武漢高壓研究所戶外試驗場建設(shè)了一條200m的特高壓試驗線段，中間有一基特高壓真型鐵塔，為特高壓外絕緣特性研究和線路對環(huán)境影響研究進(jìn)一步創(chuàng)造了條件。三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況九五期間，武漢高壓研究所承擔(dān)了原電力部重點科研項目-——“利用工頻試驗裝置產(chǎn)生長波頭操作波研究”和“特高壓線路對環(huán)境影響的研究”，前者為特高壓外絕緣的長波頭操作波的研究提供了試驗條件，后者則在試驗線段上取得了一些實測數(shù)據(jù)。三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況特高壓輸變電設(shè)備制造及工程技術(shù)研究特高壓輸變電設(shè)備的制造能力調(diào)研分析特高壓系統(tǒng)電磁暫態(tài)和絕緣配合研究交流特高壓輸電電磁環(huán)境影響問題的研究特高壓輸變電間隙和設(shè)備的外絕緣特性三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況變壓器、并聯(lián)電抗器應(yīng)結(jié)合國情，吸收世界各國的成熟經(jīng)驗，確定適宜于我國的特高壓變壓器和并聯(lián)電抗器設(shè)備的型式，走自主研發(fā)的道路。國內(nèi)變壓器制造業(yè)只要稍加扶持，即可承擔(dān)特高壓變壓器和并聯(lián)電抗器的制造任務(wù)。解決巨型設(shè)備的運輸難題是項目的關(guān)鍵。1、關(guān)于變壓器三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況

原蘇聯(lián)特高壓變壓器三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況

日本的特高壓變壓器三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況特高壓SF6斷路器樣機(jī)已由美、日、意等國研制出來；前蘇聯(lián)1150kV壓縮空氣斷路器為六柱十二只斷口，已在系統(tǒng)中運行；日本東京電力公司建設(shè)的1000kV交流線路，變電站采用GIS開關(guān)設(shè)備，這是世界上第一個將GIS推向百萬伏級并將投入商業(yè)運行的設(shè)備。2、關(guān)于開關(guān)設(shè)備三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況1150kV等級為六柱壓縮空氣斷路器三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況

日本1100kVGIS中的雙斷口SF6斷路器三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況國內(nèi)三大廠家（西開、沈高、平高）均能生產(chǎn)550kVSF6斷路器、GIS以及隔離開關(guān)設(shè)備，目前正在開發(fā)研制800kV產(chǎn)品，并研究開發(fā)550kV單斷口斷路器技術(shù)，為特高壓開關(guān)設(shè)備作準(zhǔn)備，是國內(nèi)生產(chǎn)SF6斷路器及GIS的主導(dǎo)企業(yè)，代表了國內(nèi)制造水平。

2、關(guān)于開關(guān)設(shè)備三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況

我國特高壓開關(guān)設(shè)備宜優(yōu)先選用GIS并研制開發(fā)罐式SF6斷路器，斷路器的斷口數(shù)爭取做到雙斷口，其操動機(jī)構(gòu)的操作功應(yīng)不大于可以接受的水平，每相配一臺操動機(jī)構(gòu)。2、關(guān)于開關(guān)設(shè)備三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況首先開發(fā)550kV單斷口罐式SF6斷路器，然后在此基礎(chǔ)上發(fā)展特高壓斷路器和GIS，是一條比較現(xiàn)實、經(jīng)濟(jì)的途徑。2、關(guān)于開關(guān)設(shè)備三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況西安西電電力電容器有限公司和桂林電力電容器總廠具有1000kV及以下電壓等級CVT的設(shè)計、生產(chǎn)和研發(fā)能力，750kV及以下產(chǎn)品出廠試驗?zāi)芰Γ?000kV產(chǎn)品整套試驗?zāi)芰ι行韪脑?。?000kVCVT產(chǎn)品該兩廠家具有月生產(chǎn)3臺套的能力，并有多臺1000kV及以上試驗用分壓器的生產(chǎn)和使用經(jīng)驗。3、關(guān)于CVT及電容器三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況電容器產(chǎn)品，西安西電電力電容器有限公司、錦州電力電容器廠和桂林電力電容器總廠均有超高壓、特高壓電容器的設(shè)計、生產(chǎn)、研發(fā)能力和試驗?zāi)芰?，并?00kV電容器裝置的運行經(jīng)驗。該三廠生產(chǎn)能力較大，對保證供貨有較好保證，因此，較適合作超高壓、特高壓電容器的供貨廠商。

3、關(guān)于CVT及電容器三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況國外已經(jīng)有特高壓金屬氧化物避雷器投入運行，因此如果我國要建設(shè)特高壓輸變電工程的話，可以保障特高壓金屬氧化物避雷器的設(shè)備供應(yīng)。高壓金屬氧化物避雷器國產(chǎn)化完全有可能。4、關(guān)于金屬氧化物避雷器三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況國內(nèi)外均有能力對百萬伏級輸電線路用絕緣子進(jìn)行供貨。國外廠家如日本NGK公司、法國SEDIVER公司均有能力對百萬伏級輸電線路用絕緣子進(jìn)行供貨。國內(nèi)廠家如大連電瓷廠、NGK唐山電瓷有限公司，自貢SEDIVER公司、南京電瓷廠、天津DIELVE絕緣子有限公司均有能力對百萬伏級輸電線路用絕緣子進(jìn)行供貨。應(yīng)優(yōu)先選用高噸位、空氣動力型的絕緣子。

5、關(guān)于絕緣子三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況復(fù)合絕緣子則可選用東莞高能實業(yè)有限公司、山東淄博泰光電力器材有限公司、襄樊國網(wǎng)絕緣子股份有限公司、廣州MPC國際電工有限公司的產(chǎn)品。輕級污穢地區(qū)可優(yōu)先選用瓷、玻璃絕緣子；重污區(qū)包括Ⅲ級、Ⅳ級污區(qū)的全部線段和主網(wǎng)骨干線路以及交通不便利地區(qū)應(yīng)優(yōu)先采用復(fù)合絕緣子。

5、關(guān)于絕緣子三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況電站用支柱絕緣子，國外現(xiàn)已具備百萬伏級輸變電站用支柱絕緣子的供貨能力。如德國羅森塔爾公司、日本NGK公司知多工廠、法國SEDIVER公司均有能力供貨。國內(nèi)目前雖只做到800kV等級，但唐山高壓電瓷廠、撫順電瓷廠、西安西電高壓電瓷有限公司（原西安高壓電瓷廠）、西安雙佳高壓電瓷廠已具備開發(fā)生產(chǎn)1100kV的支柱瓷絕緣子的能力。5、關(guān)于絕緣子三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況對于百萬伏級輸變電站用套管，國內(nèi)目前還無能力制造百萬伏級的特高壓套管，因此，只能采用國外產(chǎn)品。如瑞典ASEA公司、美國GE公司、英國BUSHING公司、意大利PASSONI&VILLA、德國等均有能力制造765kV電壓等級以上的套管。5、關(guān)于絕緣子三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況我國特高壓線路導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)型式宜采用8分裂導(dǎo)線，分導(dǎo)線間距為40cm，分裂直徑1.04m左右。分導(dǎo)線截面采用400～630mm2是比較適宜的，局部地區(qū)也可能采用更大截面的導(dǎo)線。我國已開發(fā)生產(chǎn)了720mm2的大截面導(dǎo)線。特高壓線路金具中最重要的是間隔棒。間隔棒宜采用阻尼型柔性間隔棒型式，在導(dǎo)線上宜采用不等距安裝方式。6、關(guān)于特高壓導(dǎo)線、金具和桿塔三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況特高壓交流輸電線路導(dǎo)線的布置方式主要有三相導(dǎo)線水平排列、垂直排列和三角形排列。特高壓輸電線路的塔型選擇主要從經(jīng)濟(jì)角度來選擇。從我國國情出發(fā)，將來我國特高壓線路宜采用拉線塔，局部地區(qū)可采用自立式鐵塔。6、關(guān)于特高壓導(dǎo)線、金具和桿塔三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況6、關(guān)于特高壓導(dǎo)線、金具和桿塔建議特高壓系統(tǒng)的過電壓水平：工頻暫態(tài)過電壓1.3p.u(1s)，1.4p.u(0.2s)操作過電壓1.6p.u特高壓MOA的額定電壓可選826kV，標(biāo)稱放電電流20kA，雷電沖擊（20kA）殘壓1620kV，操作沖擊（2kA）殘壓1400kV。三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況7、關(guān)于電磁暫態(tài)和絕緣配合三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況特高壓變壓器雷電沖擊水平可選2250kV，操作沖擊水平1675kV，工頻耐壓1100kV（5min）和950kV(1h)。特高壓斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備雷電沖擊水平宜取2250kV，操作沖擊水平1800kV，工頻耐壓1100kV(1min)和950（30min）。7、關(guān)于電磁暫態(tài)和絕緣配合三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況電抗器絕緣水平可選雷電沖擊2250kV；操作沖擊1800kV（或1675kV）；工頻1100kV(5min)和950kV(1h)。線路空氣間隙距離可選工頻2.4～2.6m；操作波和雷電沖擊6.5m(中相)和6.2m(邊相)。

7、關(guān)于電磁暫態(tài)和絕緣配合三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況操作沖擊放電特性受間隙形狀的影響較大，實際輸電線路空氣間隙的電氣強(qiáng)度遠(yuǎn)比棒對板空氣間隙的放電電壓高，“飽和”問題對選擇特高壓輸電線路空氣間隙的影響不大。模擬桿塔的正極性雷電沖擊的放電電壓比相同間隙距離的棒對板間隙正極性雷電沖擊的放電電壓高，且與距離的關(guān)系呈線性關(guān)系。8、關(guān)于變電間隙和設(shè)備的外絕緣特性三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況對于特高壓輸電系統(tǒng)，無論是運行線路還是變電站,都應(yīng)按照其所在地區(qū)的污穢程度、污穢耐受電壓目標(biāo)值、絕緣子型式的選擇和絕緣子串布置的方式與長度等幾個方面進(jìn)行耐污設(shè)計。在較高電壓的操作沖擊電壓下，高海拔對放電電壓的影響變小。也就是說，相對地操作沖擊電壓2000kV且在3000m時的海拔校正因數(shù)相當(dāng)于電壓較低時（如1000kV）的1000m時的海拔校正因數(shù)。這一點對高海拔下的特高壓輸電外絕緣是非常有利的。8、關(guān)于變電間隙和設(shè)備的外絕緣特性三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況根據(jù)國內(nèi)外的研究結(jié)果，特高壓輸電線路電磁環(huán)境參數(shù)的確定指標(biāo)如下：1）0.5MHz、邊相導(dǎo)線投影20m處，特高壓輸電線路在的無線電干擾水平應(yīng)控制在55

58dB之間；2）非公眾活動區(qū)域或農(nóng)業(yè)區(qū)域，特高壓輸電線下1.5m高處的工頻場強(qiáng)最大值應(yīng)控制在10kV/m以內(nèi)；9、特高壓輸電電磁環(huán)境影響問題三、我國特高壓輸電技術(shù)研究概況3）在邊相投影15m處，特高壓輸電線路的噪聲水平應(yīng)控制在55

58dB之間。特高壓輸電線路電磁環(huán)境的研究，國內(nèi)外已作了大量的研究工作，但由于我國目前還未建成一條相應(yīng)線路，且我們的試驗數(shù)據(jù)是在單相加壓的情況下得到的。還需對試驗線段施加三相電壓，同時考慮改變線路參數(shù)來進(jìn)一步開展特高壓線路的電磁環(huán)境研究工作。。

9、特高壓輸電電磁環(huán)境影響問題四、特高壓示范工程和規(guī)劃

特高壓交流示范工程簡介工程一：晉城至荊州單回線路，線路長600km，建設(shè)晉城和荊州兩座變電站以及南陽開關(guān)站，計劃2006年開工，2007年投運。工程二：同桿雙回架設(shè)，線路長度2×750km，初期降壓500kV運行，計劃2007年投運。四、特高壓示范工程和規(guī)劃

四、特高壓示范工程和規(guī)劃晉城1000kV變電站主變壓器：本期1組，遠(yuǎn)期2組

1000kV出線：本期1回，遠(yuǎn)期8－10回

500kV出線：本期4－6回，遠(yuǎn)期10－12回四、特高壓示范工程和規(guī)劃南陽1000kV變電站主變壓器：本期開關(guān)站，遠(yuǎn)期2組

1000kV出線：本期2回，遠(yuǎn)期6－8回

500kV出線：遠(yuǎn)期10－12回四、特高壓示范工程和規(guī)劃荊州1000kV變電站主變壓器：本期1組，遠(yuǎn)期2組

1000kV出線：本期1回，遠(yuǎn)期8－10回

500kV出線：本期2回，遠(yuǎn)期10－12回四、特高壓示范工程和規(guī)劃每組變壓器容量：暫按3000MVA考慮每回1000kV線路輸送容量：暫按5000MVA考慮1000kV母線通流功率：暫按20000－25000MVA考慮四、特高壓示范工程和規(guī)劃變電站主接線2個備選方案：

GIS設(shè)備方案：一個半斷路器接線敞開式設(shè)備方案：雙斷路器接線四、特高壓示范工程和規(guī)劃

特高壓電網(wǎng)規(guī)劃交流特高壓應(yīng)用的重點一是在華北~華中~華東同步電網(wǎng)中構(gòu)筑南北方向大容量通道和四川經(jīng)華中腹地到華東的東西方向大容量通道，晉東南、陜北、蒙西、錫盟煤電基地匯集接入上述通道；二是建立華東、華北和華中電網(wǎng)受端特高壓網(wǎng)架。對于西南水電送華東應(yīng)優(yōu)先采用±800kV級直流輸電方式。四、特高壓示范工程和規(guī)劃在華北、華中和華東構(gòu)建比較堅強(qiáng)的交流特高壓網(wǎng)架，蒙西、陜北、晉東南和內(nèi)蒙錫盟煤電基地以交流特高壓分散接入南北方向多條大通道上，淮南坑口電站和徐州坑口電站也接入特高壓輸電網(wǎng)架中間樞紐點上，在東部受端建設(shè)一定容量的支撐電源，主要是沿海核電。

四、特高壓示范工程和規(guī)劃四川水電的部分容量通過3回百萬伏級交流向華中和華東輸送，形成樂山~重慶~恩施~荊州~武漢~蕪湖~杭北~上海東西方向的輸電通道。交流特高壓輸電線路應(yīng)優(yōu)先考慮按同塔雙回路建設(shè)。四、特高壓示范工程和規(guī)劃金沙江一期溪洛渡和向家壩水電站、二期烏東德和白鶴灘水電站送電華東、華中，錦屏水電站送電華東，寧夏和關(guān)中煤電基地送電華東、呼盟煤電基地送電京津地區(qū)均采用±800kV級直流。