2022年电力系统特高压输电系统及其关键技术 .pdf

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1、BeijingJiaotongUniversity特高压输电系统及其关键技术姓名： TYP 班级：电气 0906 学号： 09291183 指导老师：吴俊勇完成日期： 2012.5.20 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告1 一、 特高压输电简介特高压输电指的是使用1000 千伏及以上的电压等级输送电能。特高压输电是在超高压输电的基础上发展的，其目的仍是继续提高输电能力，实现大功率的中、

2、远距离输电，以及实现远距离的电力系统互联，建成联合电力系统。特高压输电具有明显的经济效益。据估计，1 条 1150 千伏输电线路的输电能力可代替56 条 500 千伏线路 ,或 3 条 750 千伏线路;可减少铁塔用材三分之一，节约导线二分之一，节省包括变电所在内的电网造价1015。1150 千伏特高压线路走廊约仅为同等输送能力的500 千伏线路所需走廊的四分之一， 这对于人口稠密、土地宝贵或走廊困难的国家和地区会带来重大的经济和社会效益。特高压输送容量大、送电距离长、线路损耗低、占用土地少。 100 万伏交流特高压输电线路输送电能的能力（技术上叫输送容量）是50 万伏超高压输电线路的5 倍。

3、所以有人这样比喻，超高压输电是省级公路，顶多就算是个国道，而特高压输电是“电力高速公路”。 1000 千伏电压等级的特高压输电线路均需采用多根分裂导线 ,如 8、12、16 分裂等，每根分裂导线的截面大都在 600 平方毫米以上 ,这样可以减少电晕放电所引起的损耗以及无线电干扰、电视干扰、可听噪声干扰等不良影响。杆塔高度约 4050 米。双回并架线路杆塔高达9097 米。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统

4、课程研究型教学报告2 二、 特高压输电系统及关键技术简介特高压输电分为特高压直流输电和特高压交流输电两种形式。1、特高压直流输电特高压直流输电（ UHVDC ）是指 800kV（ 750kV）及以上电压等级的直流输电及相关技术。特高压直流输电的主要特点是输送容量大、电压高，可用于电力系统非同步联网。在我国特高压电网建设中，将以1000kV 交流特高压输电为主形成特高压电网骨干网架，实现各大区电网的同步互联；800kV 特高压直流输电则主要用于远距离、中间无落点、无电压支撑的大功率输电工程。1、特高压直流输电设备。主要包括：换流阀、换流变压器、平波电抗器、交流滤波器、直流滤波器、直流避雷器、交流

5、避雷器、无功补偿设备、 控制保护装置和远动通信设备等。相对于传统的高压直流输电，特高压直流输电的直流侧电压更高。容量更大，因此对换流阀、 换流变压器、平波电抗器、直流滤波器和避雷器等设备提出了更高的要求。2、特高压直流输电的接线方式。UHVDC 一般采用高可靠性的双极两端中性点接线方式。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告3 3、特高压直流输电的主要技术特点。与特高压交流输电技术相比，UH

6、VDC 的主要技术特点为：（1）UHVDC 系统中间不落点，可点对点、大功率、远距离直接将电力输送至负荷中心；（2）UHVDC 控制方式灵活、快速，可以减少或避免大量过网潮流，按照送、受两端运行方式变化而改变潮流；（3）UHVDC 的电压高、输送容量大、线路走廊窄，适合大功率、远距离输电；（4）在交直流混合输电的情况下，利用直流有功功率调制可以有效抑制与其并列的交流线路的功率振荡，包括区域性低频振荡，提高交流系统的动态稳定性；（5）当发生直流系统闭锁时， UHVDC 两端交流系统将承受很大的功率冲击。2、特高压交流输电特高压交流输电是指1000kV 及以上电压等级的交流输电工程及相关技术。特高

7、压输电技术具有远距离、大容量、低损耗、节约土地占用和经济性等特点。 目前，对特高压交流输电技术的研究主要集中在线路参数特性和传输能力、稳定性、经济性以及绝缘与过电压、电晕及工频电磁场等方面。特高压交流输电有以下几个参数：1、 输电能力。输电线路的传输能力与输电电压的平方成正比，与线路阻抗成反比。一般来说，1100kV 输电线路的输电能力为名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告4 500kV

8、输电能力的 4 倍以上，但产生的容性无功也为500kV 输电线路的 4.4 倍及以上。因此，特高压输电线路的输送功率较小时，送、受端系统的电压将升高。为抑制特高压线路的工频过电压，需要在线路两端并联电抗器以补偿线路产生的容性无功。2、线路参数特性。特高压输电线路单位长度的电抗和电阻一般分别为 500kV 输电线路的 85%和 25%左右，但其单位长度的电纳可为 500kV 线路的 1.2 倍。3、稳定性。特高压输电线路的输电能力很大程度上是由电力系统稳定性决定的。对于中、长距离输电（300km 及以上），特高压输电线路的输电能力主要受功角稳定的限制（包括静态稳定、动态稳定和暂态稳定）；对于中、

9、短距离输电（80300km ），则主要受电压稳定性的限制；对于短距离输电（80km 以下），主要受热稳定极限的限制。4、功率损耗。输电线路的功率损耗与输电电流的平方成正比，与线路电阻成正比。在输送相同功率的情况下，1000kV 输电线路的线路电流约为500kV 输电线路的 1/2，其电阻约为 500kV线路的 25%。因此，1000kV 特高压输电线路单位长度的功率损耗约为 500kV 超高压输电的 1/16。5、经济性。同超高压输电相比，特高压输电方式的输电成本、运行可靠性、功率损耗以及线路走廊宽度方面均优于超高压输电方式。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -

10、 - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告5 3、特高压直流和交流输电的优缺点比较特高压直流输电方面：经济方面优点：（1）线路造价低。对于架空输电线，交流用三根导线，而直流一般用两根， 采用大地或海水作回路时只要一根，能节省大量的线路建设费用。对于电缆，由于绝缘介质的直流强度远高于交流强度，如通常的油浸纸电缆， 直流的允许工作电压约为交流的3 倍，直流电缆的投资少得多。（2）年电能损失小。直流架空输电线只用两根，导线电阻损耗比交流输电小 ;没有感抗和容抗的无功损

11、耗;没有集肤效应，导线的截面利用充分。另外，直流架空线路的“空间电荷效应”使其电晕损耗和无线电干扰都比交流线路小。所以，直流架空输电线路在线路建设初投资和年运行费用上均较交流经济。技术方面：（1）不存在系统稳定问题，可实现电网的非同期互联，而交流电力系统中所有的同步发电机都保持同步运行。由此可见，在一定输电电压下，交流输电容许输送功率和距离受到网络结构和参数的限制，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研

12、究型教学报告6 还须采取提高稳定性的措施， 增加了费用。 而用直流输电系统连接两个交流系统，由于直流线路没有电抗，不存在上述稳定问题。因此，直流输电的输送容量和距离不受同步运行稳定性的限制.还可连接两个不同频率的系统，实现非同期联网，提高系统的稳定性。（2）限制短路电流。如用交流输电线连接两个交流系统，短路容量增大，甚至需要更换断路器或增设限流装置。然而用直流输电线路连接两个交流系统，直流系统的“定电流控制，将快速把短路电流限制在额定功率附近，短路容量不因互联而增大。（3）调节快速，运行可靠。直流输电通过可控硅换流器能快速调整有功功率，实现“潮流翻转”（功率流动方向的改变） ，在正常时能保证稳

13、定输出， 在事故情况下， 可实现健全系统对故障系统的紧急支援，也能实现振荡阻尼和次同步振荡的抑制。在交直流线路并列运行时，如果交流线路发生短路， 可短暂增大直流输送功率以减少发电机转子加速，提高系统的可靠性。（4）没有电容充电电流。直流线路稳态时无电容电流，沿线电压分布平稳， 无空、轻载时交流长线受端及中部发生电压异常升高的现象，也不需要并联电抗补偿。（5）节省线路走廊。按同电压500 kV 考虑，一条直流输电线路的走廊 40 m ，一条交流线路走廊 50 m ，而前者输送容量约为后者 2 倍，即直流传输效率约为交流2 倍。然而 ,下列因素限制了直流输电的应用范围: 名师资料总结 - - -精

14、品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告7 （1）换流装置较昂贵。这是限制直流输电应用的最主要原因。在输送相同容量时，直流线路单位长度的造价比交流低;而直流输电两端换流设备造价比交流变电站贵很多。这就引起了所谓的“等价距离”问题。（2）消耗无功功率多。一般每端换流站消耗无功功率约为输送功率的 4060,需要无功补偿。（3）产生谐波影响。换流器在交流和直流侧都产生谐波电压和谐波电流，使电容器和发电机过热、换流器的控制不稳

15、定，对通信系统产生干扰。（4）就技术和设备而言，直流波形无过零点，灭弧困难。目前缺乏直流开关而是通过闭锁换流器的控制脉冲信号实现开关功能。若多条直流线路汇集一个地区，一次故障也可能造成多个逆变站闭锁，而且在多端供电方式中无法单独地切断事故线路而需切断全部线路，从而会对系统造成重大冲击。（5）从运行维护来说，直流线路积污速度快、污闪电压低，污秽问题较交流线路更为严重。 与西方发达国家相比， 目前我国大气环境相对较差， 这使直流线路的清扫及防污闪更为困难。设备故障及污秽严重等原因使直流线路的污闪率明显高于交流线路。（6）不能用变压器来改变电压等级。直流输电主要用于长距离大容量输电、 交流系统之间异

16、步互联和海底电缆送电等。与直流输电比较，现有的交流 500kV 输电（经济输送容量为1 000 kW, 输送距离为 300500 km ）已不能满足需要，只有提高电压等级，采用特高压名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告8 输电方式，才能获得较高的经济效益。特高压交流输电方面：主要优点：（1）提高传输容量和传输距离。随着电网区域的扩大，电能的传输容量和传输距离也不断增大。所需电网电压等级越高

17、， 紧凑型输电的效果越好。（2）提高电能传输的经济性。输电电压越高输送单位容量的价格越低。（3）节省线路走廊和变电站占地面积。 一般来说，一回 1150 kV输电线路可代替 6 回 500 kV 线路。采用特高压输电提高了走廊利用率。（4）减少线路的功率损耗 , 就我国而言 , 电压每提高 1，每年就相当于新增加 500 万 kW 的电力，500kV 输电比 1200kV 的线损大5 倍以上。（5）有利于连网，简化网络结构，减少故障率。特高压输电的主要缺点是系统的稳定性和可靠性问题不易解决。自 1965-1984 年世界上共发生了6 次交流大电网瓦解事故，其中4次发生在美国， 2 次在欧洲。这

18、些严重的大电网瓦解事故说明采用交流互联的大电网存在着安全稳定、 事故连锁反应及大面积停电等难以解决的问题。特别是在特高压线路出现初期，不能形成主网架，线路负载能力较低， 电源的集中送出带来了较大的稳定性问题。下级电网名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告9 不能解环运行， 导致不能有效降低受端电网短路电流，这些都威胁着电网的安全运行。另外，特高压交流输电对环境影响较大。由于交流特高压和高压直

19、流各有优缺点，都能用于长距离大容量输电线路和大区电网间的互联线路，两者各有优缺点。 输电线路的建设主要考虑的是经济性， 而互联线路则要将系统的稳定性放在第一位。随着技术的发展， 双方的优缺点还可能互相转化。两种输电技术将在很长一段时间里并存且有激烈的竞争。下面用一个特高压交流输电系统典例来说明特高压输电的相关技术。A、背景介绍。东京电力公司是日本最大电力公司，供电区域达3.9 万平方公里，包括东京都及其周边区域(大东京市 )。 2008 财年净供电量为 289TWh ，占日本全国供电总量的33%东京电力公司的电力系统有下述几个特点：第一，电力需求集中在大东京市。第二，由于近几十年大型发电站的选

20、址越来越困难，新的发电站选址必需远离拥挤的城市， 建设在偏远地区。基于上述情况，为保证稳定的电力供应，围绕东京周边地区已经建设了2000 多公里550KV 双回路输电线路，如图 1 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告10 图1 从19世纪70年代中期，东京电力公司开始不断扩建550KV 电网；复杂交错的输电线路的安全难以保证。除此之外，为了增加550KV 输电线路的数量，还要求解

21、决系统短路容量问题。因此，东京电力公司决定建设输电容量比 550KV 输电线路大 3-4 倍的 1100kV 输电线路，如图2 所示为同输电容量不同电压等级输电通道数量比较。图2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告11 在升级完成以后， 550kV 电网的几个断路器将在通常运行情况下停运，以减少短路电流，如图3所示。图3 B、系统设计。在 1100kV 系统中，输电线路和变电站的经济性

22、、高可靠性及进行环保考量是非常必要的。为实现1100kV 的传输系统，复杂精密的系统设计技术是必须的，以应对由高电压引起的一系列现象。对特高压交流输电来讲，意味着更大的充电功率（MVA）和更小的线路阻抗。图 4给出了 1100kV 系统设计的一种基本概念。图4 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告12 技术及解决方案如下：?网络问题的解决方案：技术措施如二次电弧的熄灭?高性能避雷器的绝缘

23、配合问题，如变电站设备的雷电冲击电压的耐忍值(LIWV) 和限制操作过电压?输电线路设计，如减小输电杆塔的尺寸、其磁场效应，电晕噪音和风噪音。?变电站设计，紧凑型变电设备和高可靠性设备在1100kV 系统中，二次电弧的熄灭小于一秒，但不采用特殊的测量手段是难以估量的，因为由健全相的静电导致产生更高的电压。用高速接地开关（ HSGS ）可以达到这一目的。在相对较短的无换位的输电线路中不装设电抗器。故障线路的高速接地开关（HSGS ）在故障消除后闭合以强行熄灭二次灭弧，然后快速打开使系统恢复。高速接地开关（ HSGS）在机械与电气上的高可靠性设计，使其发生故障时候不会给整个网络系统造成致命的后果。

24、图5为高速接地开关（HSGS）运行的时间序位图。图5 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告13 精密的绝缘配合是特高压系统必须的，而且应在整个特高压输电线路和变电站中进行技术经济优化。图6显示了在 1100kV 系统中的一个新实现的绝缘配合。对于变电站，通过装设高性能避雷器，设定合理的雷电冲击电压的耐忍值(LIWV)可有效减少雷电过电压。 对于输电线路，通过装设合闸 /分闸电阻及采用高性

25、能避雷器有效地降低了操作过电压水平 ,合理的过电压设计水平正被确定。这种金属氧化物避雷器(MOSA) 是1100kV 系统绝缘配合中的一项关键技术。 如图7所示，它具有良好的保护特性当残余电压为1620kV （1.80pu ）在电流为20kA （V20kA ）时，较常规避雷器有更平滑的伏安（V-I）特性，高电压下更长的工作寿命，及更高的放电能力。图6 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告

26、14 图7 因此可以将相地间的绝缘水平成功控制在了1.6-1.7pu 的水平，如图8所示，小于常规应用于 550kV 输电线路的 2.0pu 水平。这些在缩小线路相间电气间隙的设计使杆塔高度可以降低，采用常规 550kV 绝缘技术，杆塔高度为一百四十三米， 采用新的方法杆塔高度可将降低到110 米。图9显示了按设计进行的实际建造中的特高压输电线路。图8 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报

27、告15 图9 特高压变电站。 由于变电站往往建在偏远的山地丘陵地区，在变电站设计中， 设备尺寸和重量的减少可以降低变电站建设，设备运输和环境的成本。因此可以采用六氟化硫气体绝缘断路器等器件。三、 中外特高压输电发展情况简介截至2004年底，我国发电总装机容量已达到440 GW ，预计到2005年底总容量将超过 500GW ，到2020年约为 1 000GW ，电网面临持续增加输送能力， 将大规模电力从发电厂安全可靠地输送到终端用户的艰巨任务。其次， 我国能源分布和负荷中心分布极不平衡，水能、煤炭主要分布在西部和北部， 能源和电力需求主要集中在东部和中部名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载

28、- - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告16 经济发达地区，不可避免地要采用大容量、远距离方式输电。再者，由于我国长江三角洲及珠江三角洲大型负荷中心地区人口密度高，通道资源问题日益突出。 目前，我国电网骨干网架主要以 500 kV 交流和 500 kV 直流系统为主，较大幅度增加电力输送能力和规模受到严重制约，为实现“西电东送、南北互供、全国联网”的战略目标，亟需吸收国际上特高压输电的经验， 加快建设电压等级更高、 网架结构更强、资

29、源配置规模更大的特高压骨干电网，提高输电走廊利用率， 促进我国电力产业技术升级和可持续发展。20 世纪60 年代以来，前苏联、美国、日本、意大利等国家先后制定了特高压输电计划2,3（见表1），相继建成了特高压输电试验室、试验场，对特高压输电可能产生的许多问题如过电压、外绝缘、可听噪声、无线电干扰、生态影响等进行了大量研究并取得了积极成果。 CIGRE 专题工作组在综合分析各国对特高压技术的研究工作后指出：特高压技术没有难以克服的技术问题。IEEE对 800 kV 、 1 000 kV 和 1 200 kV 等级直流输电的研究表明， 800 kV 级直流输电是可行的方案。国家额定电压 /kV 规

30、划前苏联1150 北哈萨克到乌拉尔，联结西伯利亚、哈萨克和乌拉尔三个联合电力系统， 2 500 km 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告17 美国1100 将怀俄明州和蒙大拿州的巨型火电厂和调峰水电厂的 810 GW电力送到西部负荷中心， 1 000 km ，计划1990 年代投运1500 在俄亥俄、印第安纳和西弗吉尼亚州的现有电网上建设，每段300400 km ，计划1990年代投运

31、日本1000 新泻柏山奇核电厂至山梨县，供东京地区用，电装机容量 8 GW，250 km ，计划1990年代投运意大利1000 将南部核电站 510 GW电力送到北部米兰工业区， 300400 km，计划1990年代投运名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告18 加拿大1000 将拉格勒朗德河的 10 GW 电力送到魁北克城及蒙特利尔地区， 1 200 km 巴西1000 将西南电网的 2

32、0 GW 水电送到南部电网， 1 5002 000 km 国家发展改革委员会于2005 年2 月16 日印发了关于开展百万伏交流、 80 万伏级直流输电技术前期研究工作的通知，对特高压输变电技术前期研究工作进行了全面部署，这标志着我国特高压电网工程的全面启动。南方电网公司4,5提出近期启动“一直一交”工程建设，即云南昆西北广东广州增东第一回800 kV 直流输电工程，输电距离约 1 500 km ，输电容量 5 GW ，要求2005 年完成可行性研究，2010年前建成投产；云南昭通广西桂林广东龙门惠东1 000 kV 交流输变电工程， 线路长度约 1 320 km ，线路输电能力约 45 GW

33、，“十一五”末建成投产。南方电网公司的总体目标为：从云南丽江经贵州、广西，建设2回1 000 kV 交流输电通道通向广第 6 期关志成等 . 中国特高压输电工程及相关的关键技术15东；从云南永平经广西建设 3回1 000 kV 交流输电通道通向广东；“十一五”末建成云南至广东第一回800 kV 直流输电通道； “十二五”末建成糯扎渡至广东 800 kV 直流输电通道；在广东电网围绕珠三角地区惠东龙门佛岗四会新兴形成 1 000 kV 双回半环网网络，并结合大型电厂名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -

34、- - - - - - 第 19 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告19 的建设，向粤东、粤西延伸。到2030 年前，南方电网将形成特高压的“五交二直”网架结构。国家电网公司6-8提出近期启动“两交一直”工程建设，两条交流输电工程都是1 000 kV 级别的，一条是陕北晋东南南阳荆门武汉的中线工程，另一条是淮南皖南浙北上海的东线工程；一条直流输电工程是800 kV 的金沙江一期水电外送工程。同国外相比较，我国特高压技术的研究状况仍需进一步加强。1 000 kV 级交流有现成的工程经验可以参照，但考虑到我国的实际情况（高海拔、重污秽等） ，不宜照搬国

35、外的建设经验，应加强自主研发能力，特别是针对我国特有的问题进行技术攻关。16 南方电网技术研究 2005 年第 1 卷目前，800 kV 级直流国际上没有现成的工程经验可循， 以往的研究工作都是基于试验室进行的，工程实施过程中必然会遇到一些技术问题， 尤其是下列关键技术值得深入探讨，以期促进工程的顺利实施 9-18。(1) 过电压与绝缘配合。由于长间隙绝缘放电的非线性，因此限制特高压输电系统过电压对于降低工程造价和保证系统安全稳定运行具有重要意义。a) 限制特高压输电系统工频暂态过电压的幅值和持续时间的措施。根据工频过电压的幅值和持续时间，研究是否要采取不同于 500 kV 或 750 kV

36、输电系统的特殊措施：利用新的继电保护方案缩短工频暂态过电压的持续时间；利用新的继电保护方案改变断路器分闸次序， 降低过电压幅值。 确定最大工频暂态过电名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告20 压的水平。b) 特高压输电线路潜供电流和恢复电压限制措施的研究。研究确定潜供电流和恢复电压的水平及单相重合闸无电流间歇时间。采用高速接地开关来消除特高压系统的潜供电流的可行性及方案。如果为限制工频暂

37、态过电压和系统无功平衡的需要而必须采用可控高压电抗器，则为限制潜供电流和恢复电压而必须研究对中性点小电抗采取特殊措施。c) 限制特高压系统各类型的操作过电压的措施。包括线路和变电站（换流站）合闸过电压，线路单相重合闸过电压，线路接地故障发生和消除过电压及解列过电压。d) 防雷措施的研究。雷击跳闸是前苏联特高压线路跳闸的主要原因。若采用同塔双回线路，则要研究其雷电性能和改善措施。要进行特高压变电所 （换流站）雷电侵入波过电压的特殊性和限制措施的研究，特高压系统线路侧和母线侧避雷器参数选择。e) 绝缘间隙距离的确定。要进行特高压线路杆塔在工频电压（直流电压）、 操作过电压和雷电过电压下的绝缘间隙距

38、离的研究，特高压变电站（换流站）内在工频电压（直流电压）、操作过电压和雷电过电压下的相 （极）地、相（极）间电气间隙距离的研究。f) 特高压设备绝缘水平和绝缘配合原则的研究，对变电（换流）设备的价格和安全都有重大影响。g) 特高压输电在高海拔地区的过电压与绝缘配合研究。提出高海拔地区交直流绝缘配合参数，为绝缘设备的开发和制造提名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告21 供技术支持。(2)

39、外绝缘特性。为优化我国特高压输电系统的线路设计，要结合我国国情， 对特高压线路实际的杆塔、 导线等布置进行绝缘特性的补充验证试验。 特别是要重点研究在高海拔、 重污秽条件下的外绝缘特性，建立相应的海拔修正关系。a) 特殊杆塔空气间隙的工频（直流） 、冲击电压放电的补充验证试验。根据实际设计中遇到的特殊杆塔，如耐张塔、转角塔等杆塔，进行工频（直流） 、冲击电压放电的补充验证试验。b) 变电（换流）间隙的冲击电压放电特性。针对变电站（换流站）采用的母线分裂方式和管型母线以及屏蔽环，进行相（极）间操作冲击试验，求取相应曲线为设计提供依据。c) 长串绝缘子的工频（直流）污秽闪络试验。在特高压线路拟定的

40、走廊内，研究特高压线路所使用的大盘径绝缘子积污规律，包括积污速率、灰密特征、上下表面不均匀积污规律；同时比较不同伞型绝缘子在特高压电场下积污的优劣。研究特高压长串绝缘子串长与污耐压的关系； 并联串数对特高压长串污耐压的影响；不同布置方式对长串污耐压的影响，特别是V 形串。d) 高海拔及严酷自然环境条件下（污秽、覆冰、覆雪、强辐射）外绝缘特性及采用复合绝缘的可行性。(3) 电晕特性。当靠近导线表面的电位梯度超过空气击穿强度时，输电线路上就会产生电晕损失。 其直接后果是影响输电的经济性和用户电能的质量。为名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - -

41、- - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告22 了对输电线路做出更完善的设计， 有必要研究电晕损失的特性和导线结构的起晕电压。a) 不同天气情况下的电晕损失。根据线路沿线的气象条件以及不同杆塔形式和导线分裂方式，计算在不同天气情况下线路的电晕损失。b) 不同导线起晕电压的试验。 对分裂导线的不同子导线截面下进行起晕电压的试验，确定特高压最佳分裂方式。c) 绝缘子串起晕电压试验。 对不同类型的绝缘子串在真实布置下进行绝缘子串起晕电压试验，确定绝缘子的选型。d) 金具起晕电压试验。 对线路

42、选用的金具进行金具起晕电压试验，确定金具的选型。e) 根据工程需要， 开展高海拔地区设备电晕特性的研究，确定起晕电压的海拔校正。(4) 特高压环境问题。高压线路和变电站（换流站）对环境和生态的影响一直是世界各国十分关注的课题之一。 虽然研究表明高压输电线路对环境的影响可以限制在允许的水平， 但特高压输电系统的环境标准涉及到系统投资的经济性问题，环境的标准取得越高，系统的投资将会越大，甚至会成倍增长。因此，需要结合我国国情，对实际布置的线路及变电站（换流站）的设备对环境的影响进行研究，选取我国对环境影响的限值。a) 特高压线路走廊问题。依据环境控制指标， 通过研究特高压输电线路导线排列方式，使得

43、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告23 满足环境要求的特高压输电线路走廊土地占有最小化。b) 特高压线路的可听噪声。特高压线路的可听噪声是特高压输电的特有问题，而且高压输电的低频噪声问题也是近年来环境保护和环境纠纷的一个突出的问题。要进行特高压输电的噪声研究， 寻求解决导线分裂和排列方式以及相应的降低噪声的措施。c) 特殊条件下特高压线路的电场分布。根据对已运行超高压输电线路的环境影响

44、的调查，坏天气情况下输电线路下方电场分布变化成为新的环保问题，对邻近民房的畸变场预估、测量和评价也是一个新的环保问题，因此有必要开展特殊条件下特高压线路电场分布研究。d) 特高压变电站（换流站）电磁骚扰源和二次设备干扰防护问题。继500 kV 变电站（换流站）保护设备抗干扰技术要求提出后，我国500 kV 变电站（换流站）二次保护设备已基本实现现场下放， 要针对特高压变电站 （换流站开展电磁骚扰源和二次设备干扰防护问题研究，以实现特高压二次设备现场下放。(5) 特高压设备的相关问题。近年来，随着我国电网技术装备水平的不断提高，相关设备制造企业的技术水平和国产化能力也不断提升。目前，500 kV

45、 输变电设备已基本实现国产化，同时具备生产500 kV 直流主设备、直流控制保护的能力，800 kV 级直流线路、绝缘子、金具完全可以实现国产化国内电工设备制造厂对变压器、电抗器、换流阀、电容器、导线、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告24 金具等主要特高压输变电设备，均具有一定的研制能力和供货能力，设备国产化也取得较大突破， 为特高压设备研发和制造打下了良好基础。总体来看， 我国在推

46、进特高压电网建设过程中，经过组织技术攻关，实施示范工程，对部分关键技术采用技术引进、消化完善等措施后，逐步实现特高压交流设备和800 kV 级直流设备国产化是完全有可能的。a) 特高压主设备规范的制定。建立完善的特高压交流和特高压直流设备的技术规范，指导设备制造厂家的设计和生产。b) 特高压设备交接及预防性试验的研究。制定完善的电气设备监造导则、现场交接试验方法和标准、 现场预防性试验方法和规程及现场试验设备技术条件等。c) 特高压设备检修技术的研究。研究设备检修方式对系统可靠性指标的影响，全面调查和评估现有的在线监测技术， 在此基础上研究基于状态检修的变电站（换流站）、线路检修试验规程，优化

47、系统的检修方式，提出特高压工程检修项目、周期、工具及标准规范等。d) 特高压设备的带电考核。特高压设备在挂网运行之前最好进行一段时间的带电考核，这对于保证系统的安全可靠运行具有重要意义。研究特高压交直流设备带电考核试验回路的建设方案，应使试制的样机满足带电考核的各种需要。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告25 参考文献1 RL.Cresap ，W.A.Mittelstadt,D.N.S

48、cott,，C.W.Taylor,operating Experience With Modulation of the Pacific HVDC Intertia IEEE Trans- ，Pas-97 ，1053 1059，1976. 2 PSarmaMaruvada Corona Performance of Highvoltage Transmission Lines Research Studies Press LTD ，2000. 3 Chamia M.HVDC：a major option for electricity networksJ.IEEE Power Review，2

49、000,20(2) ：14-16 。4 刘振亚特高压电网 M北京：中国经济出版社，2005。5 朱鸣海能源 ?全国联合电网 ?特高压输电 J 高电压技术，2000，26(2)：2830。6 黄道春，魏远航，钟连宏等我国发展特高压直流输电中一些问题的探讨 J电网技术， 2007 ，31(8)：612。7 李兴源编著 ,高压直流输电系统 ,科学出版社 ,2010 年 02 月。8 周静，马为民，石岩，韩伟+_800kV 直流输电系统的可靠性及其提高措施 J电网技术， 2007 ，31(3)：712。9 刘振亚主编 ,，特高压直流输电技术研究成果专辑（2008 年） ，中国电力出版社 ,2009 年

50、 09 月。10 万启发浅谈我国交流特高压输电前景J 高电压技术，1999，25(2)：30-34。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26 页，共 27 页 - - - - - - - - - 电力系统课程研究型教学报告26 11 赵畹君主编 ,高压直流输电工程技术，中国电力出版社，2004年 08 月。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页