周振凱國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司昆山市供電公司，江蘇蘇州 215300

特高壓交流輸電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀研究

周振凱
國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司昆山市供電公司，江蘇蘇州 215300

隨著全球一體化的發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)能力和工業(yè)發(fā)展水平也迅速提高。大到工廠生產(chǎn)，小到日常生活，電力能源成為維持人類活動(dòng)正常發(fā)展的必要元素之一。新技術(shù)不斷被研發(fā)，新型工程不斷啟動(dòng)，特高壓交流輸電技術(shù)在電力市場(chǎng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛?；诖耍疚膶\談現(xiàn)代特高壓交流輸電技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

特高壓交流輸電；發(fā)展現(xiàn)狀；技術(shù)應(yīng)用

從風(fēng)力發(fā)電到水力發(fā)電再到太陽(yáng)能發(fā)電，電力資源的來(lái)源越來(lái)越廣，而人類將自然與科技的結(jié)合能力也越來(lái)越高。面對(duì)如此龐大的電力資源，如何將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，擴(kuò)大電力市場(chǎng)，高效利用電能是我國(guó)電力研究的重點(diǎn)。而特高壓交流輸電技術(shù)具有輸電容量大、距離遠(yuǎn)、損耗低、占地少等突出優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)更加優(yōu)化了我國(guó)電力系統(tǒng)建設(shè)，推動(dòng)了輸電規(guī)模發(fā)展，反過(guò)來(lái)促進(jìn)了特高壓交流輸電技術(shù)的研究。

1 特高壓交流輸電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展

我國(guó)地理結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很多山區(qū)、丘陵地帶由于地理?xiàng)l件影響，居民長(zhǎng)期受到供電緊缺的困擾。而通過(guò)線路鋪設(shè)、電站分布這些電網(wǎng)類項(xiàng)目的建設(shè)，使偏遠(yuǎn)村落之間也可以通過(guò)電站而聯(lián)系起來(lái)。方便了居民生活發(fā)展中的電力需求，帶動(dòng)這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，擺脫落后貧窮。

另外，雖然我國(guó)地大物博，但是資源分布并不平衡。水電資源多分布在沿海地區(qū)和東部地區(qū)，而煤炭、石油、天然氣資源則多分布在西北部地區(qū)［1］。不同于以往的鐵路運(yùn)輸，特高壓電網(wǎng)運(yùn)輸縮短了運(yùn)輸時(shí)間，提高了運(yùn)輸效率，使我國(guó)能源運(yùn)輸方式更加優(yōu)化、安全。也將西部地區(qū)的優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)當(dāng)?shù)匕l(fā)展。

1.2提高電網(wǎng)技術(shù)穩(wěn)定性

將1 000kV交流特高壓線用在大型輸電工程中既可以擴(kuò)大輸電容量，又可以加長(zhǎng)輸電距離，同時(shí)節(jié)約資金，縮小輸電通道，節(jié)約土地資源。不同于以往小千伏數(shù)的輸送線路，特高壓交流輸電技術(shù)有效避開了短路電流過(guò)多、部分地區(qū)穩(wěn)定性差的電網(wǎng)系統(tǒng)安全問(wèn)題。

1.3促進(jìn)電工制造業(yè)技術(shù)發(fā)展

利用特高壓交流輸電技術(shù)優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)，提高輸電質(zhì)量，是我國(guó)電工制造業(yè)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，響應(yīng)科技是第一生產(chǎn)力的重要體現(xiàn)之一。通過(guò)對(duì)特高壓交流輸電技術(shù)的研究與創(chuàng)新，開發(fā)特高壓輸電線的配套設(shè)施，減少電網(wǎng)運(yùn)行損失，提高安全性，使我國(guó)電力科技水平再上一個(gè)臺(tái)階［2］。

2 特高壓交流輸電技術(shù)創(chuàng)新介紹

2.1外絕緣配合

由于特高壓交流輸電線操作電壓大，耐受電壓隨空氣間隙距離增大而呈非線性增加趨勢(shì)，在飽和后外絕緣難度明顯增加。再者，我國(guó)污染程度嚴(yán)重，附著于套管表面的污穢物體，會(huì)加劇抗絕緣配合技術(shù)的難度［3］。針對(duì)這一難題，抑制過(guò)電壓操作水平，使其偏離空氣間隙的飽和區(qū)，幫助絕緣尺度回歸線性；或是研究污穢成分，研發(fā)含抗性絕緣套管，都可以提升絕緣率，使線路運(yùn)行更加安全。

2.2潛供電流控制

由于特高壓輸電線路經(jīng)常運(yùn)用在大容量、長(zhǎng)距離的輸電工程中，其高電壓、高電流的特性會(huì)使?jié)摴╇娏鬟^(guò)大，造成線路故障，影響供電穩(wěn)定。為抑制該電流，我國(guó)在長(zhǎng)距離輸電過(guò)程中往往會(huì)配合設(shè)置特高壓電抗器，并在電抗器中繼續(xù)設(shè)置小型特高壓電抗器，協(xié)助抑制電流，將潛供電流控制在安全范圍內(nèi)。雖然國(guó)外也有對(duì)應(yīng)控制設(shè)施，如高速接地開關(guān)，但此種設(shè)施操作復(fù)雜，成本較高，更適宜于短距離輸電，不符合我國(guó)國(guó)情。

3 污穢外絕緣問(wèn)題

一般來(lái)說(shuō)，絕緣套管受到雨水沖洗以及冰雪覆蓋等外界環(huán)境影響，需要對(duì)其進(jìn)行外絕緣試驗(yàn)，試驗(yàn)的重點(diǎn)在于觀察全電壓下的可行性。因?yàn)槲覈?guó)特高壓輸電工程較少，并且研究不多，電壓等級(jí)污穢電源匱乏，很多試驗(yàn)只能在國(guó)外進(jìn)行。國(guó)外特高壓交流輸電問(wèn)題有著較深的研究，很多研究成果值得借鑒。因?yàn)椴煌慕^緣積污情況，老化性以及機(jī)械性也存在差異，主要影響因素有以下幾點(diǎn)：

1）設(shè)備外絕緣的抗污閃能力。我國(guó)各地區(qū)地理?xiàng)l件復(fù)雜，在污穢程度上也不同。工業(yè)污染以及環(huán)境污染的加大也促使1 200kV以上特高壓輸電工程的外絕緣污閃問(wèn)題加劇，由此，在進(jìn)行外部設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要提高設(shè)備耐污能力。

2）復(fù)合外絕緣性能與可靠性問(wèn)題。隨著污染的加劇，特高壓交流電、直流電工程更多采用復(fù)合絕緣子，但是需要解決一些內(nèi)部缺陷以及機(jī)械疲勞、老化等問(wèn)題，還要考慮到高海拔地區(qū)的復(fù)合絕緣子應(yīng)用的穩(wěn)定性以及各種雨水、冰雪條件對(duì)外絕緣的影響。

3）選擇外絕緣串長(zhǎng)與串型。在輸電線路當(dāng)中，不同長(zhǎng)度的絕緣子設(shè)計(jì)會(huì)影響到輸電穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)中需要將塔頭大小以及結(jié)構(gòu)確定下來(lái)，這是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。選擇性能優(yōu)越的絕緣子，這種絕緣子串長(zhǎng)也較為安全。如果選擇有較差耐污性能的絕緣子將使串長(zhǎng)增加，將使工程成本增加。由此，需要對(duì)特高壓輸電線路工程的各種經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，結(jié)合具體的工程要求，使用普通輸電線路，但在絕緣子布置上可以嘗試新的方法，比如，使用V形串聯(lián)方法等。因?yàn)檫@種串行方法不僅能夠針對(duì)不同串形外絕緣水平進(jìn)行選擇，還能懸垂串聯(lián)。

4）高海拔與覆冰。我國(guó)很多高海拔地區(qū)外絕緣的污染更加嚴(yán)重，因?yàn)殚L(zhǎng)期有冰雪覆蓋，國(guó)外曾開展過(guò)很多這方面的試驗(yàn)，比如，高海拔外絕緣污閃特性短串聯(lián)以及相關(guān)模型試驗(yàn)。在面對(duì)這些復(fù)雜環(huán)境時(shí)，加強(qiáng)絕緣配置研究顯得至關(guān)重要。

4 特高壓交流輸電的應(yīng)用

我國(guó)正處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時(shí)期，為帶動(dòng)工業(yè)發(fā)展，特高壓輸電技術(shù)在很多電網(wǎng)改造與輸電工程中都有廣泛應(yīng)用。如一些城市間的電網(wǎng)設(shè)置過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)地域差異造成的負(fù)載不勻，導(dǎo)致變電站電壓不穩(wěn)，地區(qū)供電不平衡的問(wèn)題。特改壓輸電技術(shù)的引入，改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，平衡負(fù)載，采用1000kV特高壓輸電線代替50kV輸電線，是電流輸送平穩(wěn)又高效。同時(shí)特高壓輸電線占地面積少，在線路布置方面節(jié)省了成本，而且可以廣泛輸送電流，減少了由于地理距離過(guò)大一些城市供電不足的困難［4］。

為了更好地優(yōu)化資源配置，有效使用自然資源，國(guó)家啟動(dòng)“西電東輸”戰(zhàn)略工程，合理使用云、貴、川三省水利資源，緩解了西部地區(qū)供電壓力。而特高壓交流輸電技術(shù)在其中起到了中流砥柱的作用。以特高壓輸電線路為骨干的智能化電網(wǎng)，不僅減少了工程技術(shù)難度，提高了運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定性，還節(jié)省了投資成本，充分發(fā)揮電網(wǎng)系統(tǒng)能源資源優(yōu)化配置的優(yōu)勢(shì)。推動(dòng)了我國(guó)電力研究水平，由于工程建成后帶來(lái)的巨大收益，還提升了我國(guó)經(jīng)濟(jì)地位。

5 結(jié)論

隨著電力能源在我國(guó)各個(gè)行業(yè)的不斷需求，解決電力問(wèn)題，也成為了提高人生活水平的關(guān)鍵問(wèn)題之一。而電力本身作為一種可以便捷使用清潔型能源，在能源工業(yè)中占有重要地位。特高壓輸電技術(shù)的研究及發(fā)展，不僅推動(dòng)了電力的使用效率，還帶動(dòng)了科技發(fā)展，提高了國(guó)家經(jīng)濟(jì)地位。由于特高壓輸電線路，有助于優(yōu)化自然資源配置，避免了自然環(huán)境所帶來(lái)的拘束性。是很多工程可以更好地為周邊地區(qū)服務(wù)，方便供電。

［1］劉振亞.中國(guó)特高壓交流輸電技術(shù)創(chuàng)新［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2013 （3）：567-574.

［2］舒印彪，張文亮.特高壓輸電若干關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2007（31）：1-6.

［3］周浩，余宇紅.我國(guó)發(fā)展特高壓輸電中一些重要問(wèn)題的討論［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2005（12）：1-9.

［4］鐘一俊.特高壓輸電技術(shù)研究和應(yīng)用綜述［D］.杭州：浙江大學(xué)，2008.

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1674-6708（2016）170-0119-01

周振凱，國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司昆山市供電公司。