论文部分内容阅读
【摘 要】随着经济的快速发展，人们的各项生活、生产活动对电能的需求不断增加，电网的建设规模不断扩大，对电网的供电可靠性提出了更高的要求。从当前我国的基本国情分析，电网输送距离不断扩大、对于容量的需求也不断增加，因此加强建设特高压输电网络，并加快研究和推广特高压输电技术，成为我国电力行业的重要发展任务。论文分析了特高压输电技术的研究现状，并对其研究成果进行了探讨，最后针对特高压输电技术的应用提出了几点建议。
【关键词】电网;特高压;输电技术;研究;应用
1 引言
随着国民经济的持续快速发展，我国电力工业呈现加速发展态势，近几年发展更加迅猛。按照在建规模和合理开工计划，全国装机容量 2010 年達到 9.5 亿千瓦，2020 年达到 14.7 亿千瓦;用电量 2010 年达到 4.5 万亿千瓦时，2020 年达到 7.4 万亿千瓦时。电力需求和电源建设空间巨大，电网面临持续增加输送能力的艰巨任务。同时我国资源分布不均匀，全国四分之三的可开发水资源在西南地区，三分之二的煤炭资源分布在西北地区，而经济发达的东部地区集中了三分之二的用电负荷。大容量、远距离输电成为我国电网发展的必然趋势。
同时，特高压输电具有明显的经济效益。特高压输电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约 10%-15%。特高压线路输电走廊仅为同等输送能力的 500k V 线路所需走廊的四分之一，这对人口稠密、土地宝贵或走廊困难的国家和地区带来重大的经济社会效益。
2 特高压输电
电力对人类有着重要意义，是当前人类社会主要能源，日常生活离不开电能，工业生产更离不开电能，一旦停电生活中的电器便无法使用，企业也不得不面临停产，可见到电能对人类的重要性。特高压输电是当前全球最先进的输电技术。众所周知，电的传输需要依靠电线完成。通常情况下发电厂都会建设在较远的地方，发电厂会将电能传输给电网，电网在传输给用户，这个过程便称为输电。传统500kV电网存在电流短路过大、稳定性差、消耗大、容量小等问题。特高压输电是超高压输电基础上发展起来的全新电力技术，有效解决了传统500kV电网中存在的不足和缺陷，实现了大功率远距离输电。并且特高压输电经济性较强，实践证明一条特高压输电线路可代替五到六条500kV线路，可减少铁塔用材三分之一，节约导线用材二分之一，电网建设成本整体降低百分之二十左右，占地面积减少百分之三十。由于我国人口众多，电力需求量较大，进行特高压输电建设十分有必要，这对于缓解土地资源紧缺问题，提高供电质量，实现供电经济效益和社会效益都有着重要意义。虽然我国特高压输电研究起步较晚，但目前已取得了很多研究成果。二零一三年，我国建设了世界第一条1000千伏同塔双回特高压交流工程，该工程的建设标志着我国特高压输电技术已达到了国际水平。
3.特高压直流输电面临的问题
1）过电压及绝缘问题。目前，我国已投入运行的特高压直流工程电压由为±800kV，输送容量较大，约为±500kV输电容量的2倍，随着换流站和线路绝缘部分的投资比例逐渐增大，一旦线路发生绝缘故障，带来的系统扰动问题和损失将很严重，因此过电压保护以及绝缘配合问题将是特高压直流输电亟需解决的问题。另外，我国西部水电资源由于地处海拔较高，存在很严重的污秽、履冰等问题，系统要想稳定运行，需要高质量及合理优化的过电压保护和绝缘配合。
2）电磁环境问题。高压直流输电线路运行时在导线周围空间附近会产生离子流场，导线下合成的场强对人体产生有害影响。线路或换流站设备产生的无线电会对无线电通信工程正常接收产生干扰，干扰产生的过高噪声会使附近居民产生烦躁不安的感觉。
3）控制保护问题。控制保护问题是高压直流输电的核心问题。其关键技术有：软硬件平台控制技术、阀触发控制、直流保护设计、直流控制保护系统设计。直流输电系统故障很大程度是控制保护系统故障造成的。由于特高压直流输送电能过大，对直流保护系统的相关要求也更严格。因此需深入开展控制算法与鲁棒、智能控制等多种先进算法相结合的研究工作，避免多回直流落点相对集中时发生换相失败的现象，充分利用直流附加控制作用，灵活快速的提升系统稳定性。
4 特高压输电关键技术
（1）潜供电弧。特高压输电线路与传统500kV线路有着很大差异。由于特高压线路中恢复电压高，且潜供电流大。因此特高压输电线路运行中会出现潜供电弧，潜供电弧的产生易造成单相合闸的无电间歇时间和成功率下降。想要有效解决潜供电弧问题，应在特高压线路中安装串联补偿装置。实践证明串联电容补偿能够有效解决潜供电弧问题，增强特高压线路稳定性。
（2）线路的无线电干扰。由于线下无线电干扰会对测量准确性造成影响，为保障测量结果，可使用几何平均法去除端部反射带来的测量误差。另外，实践证明，以1MHz频率进行测量，测量结果准确性较高，但易受到天气影响，这种情况下应充分利用长串绝缘子。长串绝缘子抗干扰性能较好，能够有效保障测量结果准确性。
（3）绝缘配合。绝缘配合指电网中电气装置绝缘方式的合理选择。在特高压输电中绝缘方式选择影响因素是过电压保护装置饱和度以及电气设备上电压。合理选择绝缘方式对特高压输电至关重要，尤其高海拔地区，对电压与绝缘的合理配合要求更高。不同海拔线路放电特性存在差异，只有正确配合绝缘才能获得最小安全距离与组合空气间隙。
（4）过电压限制。过电压增大不仅会影响正常供电，还会对导致电气装置损坏，甚至导致设备烧毁，引起火灾。因此在特高压输电中必须严格控制电压情况，保障整个线路的稳定运行。避免过电压超过定额电压，可采用限制工频暂态过电压、限制操作过电压的方式来实现。
（5）无功平衡措施。特高压线路中的无功平衡问题非常明显，尤其随着充电功率的不断升高，矛盾不断加剧。电抗器的电感值假如是不变的，可能会影响正常运行时的容升效应，这个时候特高压线路的输送能力就会受到影响。想要有效解决无功平衡这一问题，必须对线路中的可控电抗器的技术要求、操作过电压的作用、参数及对潜供电流和工频进行仔细的研究。
（6）外绝缘。为了能够更好地进行外绝缘特高压线路的维护与设计，了解清楚各个设备的外绝缘以及外绝缘特高压线路的电极的空气等的放电特性。对于不同的海拔，放电特性是不一样的，需要对其进行适当的修正。而且特高压线路都是需要防雷的，在进行防雷的时候要结合正确的绝缘配合原则去进行，获得最小安全距离和组合的空气间隙。
5 结论
为了加强我国特高压输电技术，应该加大对特高压输电线路的研究并加强特高压设施的检测工作，我国电力企业对特高压输电线路的试验基地建设不仅提高了我国特高压输电的技术，还为今后我国特高压输电线路的试验创造了环境。
参考文献：
[1]安军，柴旭峥，王骅.采用柔性直流输电优化河南电网运行的前瞻性研究[J].电网技术，2016，01：86-91.
[2]汤广福，贺之渊，庞辉.柔性直流输电技术在全球能源互联网中的应用探讨[J].智能电网，2016，02：116-123.
[3]章霄微.带并补电抗器超/特高压输电线路单相瞬时故障拍频特性研究[J].电力自动化设备，2014，34（5）：72-78.
[4]杨一鸣.柔性直流输电技术的现状及应用前景分析[J].高电压技术，2014，40（8）：2429-2439
【关键词】电网;特高压;输电技术;研究;应用
1 引言
随着国民经济的持续快速发展，我国电力工业呈现加速发展态势，近几年发展更加迅猛。按照在建规模和合理开工计划，全国装机容量 2010 年達到 9.5 亿千瓦，2020 年达到 14.7 亿千瓦;用电量 2010 年达到 4.5 万亿千瓦时，2020 年达到 7.4 万亿千瓦时。电力需求和电源建设空间巨大，电网面临持续增加输送能力的艰巨任务。同时我国资源分布不均匀，全国四分之三的可开发水资源在西南地区，三分之二的煤炭资源分布在西北地区，而经济发达的东部地区集中了三分之二的用电负荷。大容量、远距离输电成为我国电网发展的必然趋势。
同时，特高压输电具有明显的经济效益。特高压输电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约 10%-15%。特高压线路输电走廊仅为同等输送能力的 500k V 线路所需走廊的四分之一，这对人口稠密、土地宝贵或走廊困难的国家和地区带来重大的经济社会效益。
2 特高压输电
电力对人类有着重要意义，是当前人类社会主要能源，日常生活离不开电能，工业生产更离不开电能，一旦停电生活中的电器便无法使用，企业也不得不面临停产，可见到电能对人类的重要性。特高压输电是当前全球最先进的输电技术。众所周知，电的传输需要依靠电线完成。通常情况下发电厂都会建设在较远的地方，发电厂会将电能传输给电网，电网在传输给用户，这个过程便称为输电。传统500kV电网存在电流短路过大、稳定性差、消耗大、容量小等问题。特高压输电是超高压输电基础上发展起来的全新电力技术，有效解决了传统500kV电网中存在的不足和缺陷，实现了大功率远距离输电。并且特高压输电经济性较强，实践证明一条特高压输电线路可代替五到六条500kV线路，可减少铁塔用材三分之一，节约导线用材二分之一，电网建设成本整体降低百分之二十左右，占地面积减少百分之三十。由于我国人口众多，电力需求量较大，进行特高压输电建设十分有必要，这对于缓解土地资源紧缺问题，提高供电质量，实现供电经济效益和社会效益都有着重要意义。虽然我国特高压输电研究起步较晚，但目前已取得了很多研究成果。二零一三年，我国建设了世界第一条1000千伏同塔双回特高压交流工程，该工程的建设标志着我国特高压输电技术已达到了国际水平。
3.特高压直流输电面临的问题
1）过电压及绝缘问题。目前，我国已投入运行的特高压直流工程电压由为±800kV，输送容量较大，约为±500kV输电容量的2倍，随着换流站和线路绝缘部分的投资比例逐渐增大，一旦线路发生绝缘故障，带来的系统扰动问题和损失将很严重，因此过电压保护以及绝缘配合问题将是特高压直流输电亟需解决的问题。另外，我国西部水电资源由于地处海拔较高，存在很严重的污秽、履冰等问题，系统要想稳定运行，需要高质量及合理优化的过电压保护和绝缘配合。
2）电磁环境问题。高压直流输电线路运行时在导线周围空间附近会产生离子流场，导线下合成的场强对人体产生有害影响。线路或换流站设备产生的无线电会对无线电通信工程正常接收产生干扰，干扰产生的过高噪声会使附近居民产生烦躁不安的感觉。
3）控制保护问题。控制保护问题是高压直流输电的核心问题。其关键技术有：软硬件平台控制技术、阀触发控制、直流保护设计、直流控制保护系统设计。直流输电系统故障很大程度是控制保护系统故障造成的。由于特高压直流输送电能过大，对直流保护系统的相关要求也更严格。因此需深入开展控制算法与鲁棒、智能控制等多种先进算法相结合的研究工作，避免多回直流落点相对集中时发生换相失败的现象，充分利用直流附加控制作用，灵活快速的提升系统稳定性。
4 特高压输电关键技术
（1）潜供电弧。特高压输电线路与传统500kV线路有着很大差异。由于特高压线路中恢复电压高，且潜供电流大。因此特高压输电线路运行中会出现潜供电弧，潜供电弧的产生易造成单相合闸的无电间歇时间和成功率下降。想要有效解决潜供电弧问题，应在特高压线路中安装串联补偿装置。实践证明串联电容补偿能够有效解决潜供电弧问题，增强特高压线路稳定性。
（2）线路的无线电干扰。由于线下无线电干扰会对测量准确性造成影响，为保障测量结果，可使用几何平均法去除端部反射带来的测量误差。另外，实践证明，以1MHz频率进行测量，测量结果准确性较高，但易受到天气影响，这种情况下应充分利用长串绝缘子。长串绝缘子抗干扰性能较好，能够有效保障测量结果准确性。
（3）绝缘配合。绝缘配合指电网中电气装置绝缘方式的合理选择。在特高压输电中绝缘方式选择影响因素是过电压保护装置饱和度以及电气设备上电压。合理选择绝缘方式对特高压输电至关重要，尤其高海拔地区，对电压与绝缘的合理配合要求更高。不同海拔线路放电特性存在差异，只有正确配合绝缘才能获得最小安全距离与组合空气间隙。
（4）过电压限制。过电压增大不仅会影响正常供电，还会对导致电气装置损坏，甚至导致设备烧毁，引起火灾。因此在特高压输电中必须严格控制电压情况，保障整个线路的稳定运行。避免过电压超过定额电压，可采用限制工频暂态过电压、限制操作过电压的方式来实现。
（5）无功平衡措施。特高压线路中的无功平衡问题非常明显，尤其随着充电功率的不断升高，矛盾不断加剧。电抗器的电感值假如是不变的，可能会影响正常运行时的容升效应，这个时候特高压线路的输送能力就会受到影响。想要有效解决无功平衡这一问题，必须对线路中的可控电抗器的技术要求、操作过电压的作用、参数及对潜供电流和工频进行仔细的研究。
（6）外绝缘。为了能够更好地进行外绝缘特高压线路的维护与设计，了解清楚各个设备的外绝缘以及外绝缘特高压线路的电极的空气等的放电特性。对于不同的海拔，放电特性是不一样的，需要对其进行适当的修正。而且特高压线路都是需要防雷的，在进行防雷的时候要结合正确的绝缘配合原则去进行，获得最小安全距离和组合的空气间隙。
5 结论
为了加强我国特高压输电技术，应该加大对特高压输电线路的研究并加强特高压设施的检测工作，我国电力企业对特高压输电线路的试验基地建设不仅提高了我国特高压输电的技术，还为今后我国特高压输电线路的试验创造了环境。
参考文献：
[1]安军，柴旭峥，王骅.采用柔性直流输电优化河南电网运行的前瞻性研究[J].电网技术，2016，01：86-91.
[2]汤广福，贺之渊，庞辉.柔性直流输电技术在全球能源互联网中的应用探讨[J].智能电网，2016，02：116-123.
[3]章霄微.带并补电抗器超/特高压输电线路单相瞬时故障拍频特性研究[J].电力自动化设备，2014，34（5）：72-78.
[4]杨一鸣.柔性直流输电技术的现状及应用前景分析[J].高电压技术，2014，40（8）：2429-2439