任晨曦 詹穎威 陳臣 史博仁

摘要：從高參數(shù)、大容量火電機組到遠距離、特高壓交直流輸變電，從方興未艾的新能源到如火如荼的信息化建設(shè)，改變世界的創(chuàng)新之花在中國一次次綻放，贏得未來的創(chuàng)新激情在中國被一次次點燃。鑒于此，本文主要分析特高壓輸電技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：特高壓輸電;輸電技術(shù);發(fā)展

1、引言

特高壓既是工程建設(shè)，更是自主技術(shù)攻關(guān)。在特高壓交直流輸電工程設(shè)計中，中國能建規(guī)劃設(shè)計集團秉承設(shè)計革命和技術(shù)創(chuàng)新的設(shè)計理念，以“安全可靠、自主創(chuàng)新、經(jīng)濟合理、環(huán)境友好、國際一流”為原則，在國內(nèi)外沒有可供借鑒的成熟經(jīng)驗和技術(shù)的前提下依靠自主研究、全面創(chuàng)新，開展了大量科研課題和設(shè)計專題研究。隨著特高壓建設(shè)的不斷推進，中國能建規(guī)劃設(shè)計集團依托工程建設(shè)，掌握了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的特高壓核心技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)，形成了世界領(lǐng)先的特高壓研究能力，建立了世界上首個特高壓技術(shù)體系。

2、特高壓輸電的特點

特高壓交流輸電是指 1000kV 及以上的交流輸電，是目前世界上最高電壓等級的輸電。我國發(fā)展特高壓交流輸電技術(shù)，既面臨高電壓、強電流的電磁與絕緣技術(shù)世界級挑戰(zhàn)，又面臨重污穢、高海拔的嚴(yán)酷自然環(huán)境影響，而國際上沒有成熟適用的技術(shù)和成套設(shè)備，創(chuàng)新難度極大。在超高壓技術(shù)的成功應(yīng)用基礎(chǔ)上，特高壓輸電是我國目前致力發(fā)展的重要項目。特高壓輸電技術(shù)的提出其根本目的就在于增強電路的輸電能力，減少電能在中途輸送過程中的浪費。同時使其能夠滿足特定環(huán)境下相互分隔的電力系統(tǒng)之間的聯(lián)通，實現(xiàn)大功率輸電。根據(jù)數(shù)據(jù)分析表明，特高壓線路的輸電量可以達到普通電壓多倍，這樣選擇特高壓輸電就可以大量減少導(dǎo)線等材料的電能使用量，節(jié)約了電力輸送的成本，為國家的電力發(fā)展提供了更為廣闊的空間，實現(xiàn)我國電力和電網(wǎng)的均衡發(fā)展，同時為國家的發(fā)展帶來了巨大的經(jīng)濟效益。但是我國目前特高壓輸電的運營過程中除了具有巨大的優(yōu)勢外還存在著一定的問題。特高壓輸電技術(shù)的實現(xiàn)為國家的電氣技術(shù)問題的解決提供了條件，在提高輸電區(qū)域經(jīng)濟效益的同時也為其周邊的發(fā)展提供了方便，但是特高壓輸電對人體安全的影響目前尚未定論，同時特高壓輸電本身的技術(shù)水平尚不算先進，關(guān)于變壓器等安全設(shè)施的設(shè)計應(yīng)值得商榷，總之，其安全問題尚處于探討階段。另外，我國特高壓輸電水平與發(fā)達國家相比存在一定的差距，技術(shù)上存在一定的缺陷，需要進一步的改善和發(fā)展。

3、特高壓輸電技術(shù)的現(xiàn)狀

3.1、受重視程度不斷加深

特高壓直流輸電技術(shù)出現(xiàn)之初并沒受到太多重視，因為更多的人處于觀察狀態(tài)，但隨著特高壓直流輸電項目不斷建成、數(shù)量不斷增多，人們逐漸認(rèn)識到特高壓直流輸電的顯著優(yōu)勢，其能有效解決能源資源和電力需求間距過大的問題。我國這一問題非常顯著，幅員遼闊、所需供電面積十分寬廣，因此解決這些問題是電力發(fā)展的重要里程碑。

3.2、大規(guī)模推廣應(yīng)用逐漸開展

一方面，特高壓直流技術(shù)在國內(nèi)獲得了較大規(guī)模的推廣和應(yīng)用。尤其是在相關(guān)部門的支持下特高壓直流技術(shù)更是如魚得水，截止到2017年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，±1000千伏的輸電線路數(shù)量為8條，±800千伏的輸電線路數(shù)量為10條，這18條輸電線路在運轉(zhuǎn)過程中都呈現(xiàn)出較強的技術(shù)優(yōu)勢，因此在國內(nèi)應(yīng)用越來越廣泛;另一方面，特高壓直流技術(shù)在國外也獲得了一定規(guī)模的推廣和應(yīng)用。隨著經(jīng)濟全球化形勢的席卷，我國積極探索一帶一路等合作交流渠道和途徑，與其他國家間的合作和溝通也越來越多，我國也積極將先進的技術(shù)輸送到其他國家，其中巴西美麗山一期工程就是特高壓輸電技術(shù)在國外應(yīng)用的一個顯著的例子，這一項目的建成也意味著我國的特高壓直流技術(shù)已發(fā)展較為成熟，也意味著在國外的推廣應(yīng)用正式開啟，未來的應(yīng)用范圍將更加廣泛。

3.3、相關(guān)科研初見成效

特高壓直流輸電技術(shù)的相關(guān)科研工作一直在穩(wěn)步前進，一方面擁有政府方面的支持，為科研事業(yè)的開展提供了一系列的便利和幫助，另一方面擁有人才的不斷努力，越來越多的人才投入到特高壓直流輸電技術(shù)的研究中，不斷利用自己所學(xué)到的知識攻堅克難，提高技術(shù)的先進性。2004年我國已開始針對特高壓輸電技術(shù)開展了一系列的研發(fā)和論證工作，在接下來的10多年一直不間斷進行科技研究，同時結(jié)合實際情況不斷進行優(yōu)化升級，研制出了特高壓輸電技術(shù)的核心設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)，如外絕緣配置技術(shù)串補裝置等。

4、特高壓輸電技術(shù)的發(fā)展

4.1、特高壓設(shè)備生產(chǎn)全過程數(shù)字化管理

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是七大新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)內(nèi)容之一，是中國制造智能化、信息化的重要手段，是中國制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的推動力，加速“中國制造”向“中國智造”的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，最終提高中國的制造業(yè)水平，提高制造企業(yè)的經(jīng)濟效益，進而推動中國經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展。在特高壓輸電工程中，關(guān)鍵設(shè)備主要為特高壓換流變壓器、大容量換流閥、大容量直流斷路器等，此類設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本極高，提高特高壓關(guān)鍵設(shè)備的制造、管理水平，對原料采購、部件安裝、出廠檢測、售后跟蹤等生產(chǎn)全環(huán)節(jié)進行信息化建模與監(jiān)管，可有效降低特高壓設(shè)備制造企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)產(chǎn)能，助力中國特高壓工程又好又快發(fā)展。

4.2、高可靠性智能傳感技術(shù)應(yīng)用

5G 通信與人工智能是本次新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主要內(nèi)容，是“新基建”的“新”之所在。5G 通信技術(shù)可用于特高壓電力設(shè)備的狀態(tài)信息高速低功耗廣域傳輸，實現(xiàn)特高壓電力設(shè)備的實時感知;人工智能與大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可用于特高壓電力設(shè)備的狀態(tài)評價與運維決策、電力系統(tǒng)的故障診斷與運行優(yōu)化等，為特高壓輸電設(shè)備管理與電網(wǎng)運行提供新方法。

（1）換流變壓器。目前換流變壓器中采用的感知手段主要包括油中氣相色譜、局部放電識別與定位、繞組光纖測溫、鐵芯振動等，能較好地對變壓器內(nèi)部存在的隱患、缺陷進行感知。然而，目前超特高壓換流變壓器中使用的套管設(shè)備市場幾乎被國外壟斷，由于套管故障導(dǎo)致的換流變壓器事故也曾發(fā)生，一方面中國需攻克換流變套管的制造技術(shù)，另一方面需要加強對換流變套管的全方位狀態(tài)感知，包括對電流、局放等電氣量與氣體、溫度、壓力等非電氣量進行高精度與高穩(wěn)定性測量。

（2）輸電線路。特高壓輸電線路的傳統(tǒng)在線監(jiān)測系統(tǒng)主要包括雷電在線測量系統(tǒng)、輸電線路環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、導(dǎo)線微風(fēng)振動檢測系統(tǒng)及輸電線路視頻監(jiān)控等，在線監(jiān)測技術(shù)較為成熟。然而隨著無人機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，架空輸電線路及電纜隧道的帶電巡視技術(shù)也得到新的發(fā)展，傳統(tǒng)低效的人工巡視的主要內(nèi)容，是“新基建”的“新”之所在。5G 通信技術(shù)可用于特高壓電力設(shè)備的狀態(tài)信息高速低功耗廣域傳輸，實現(xiàn)特高壓電力設(shè)備的實時感知;人工智能與大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可用于特高壓電力設(shè)備的狀態(tài)評價與運維決策、電力系統(tǒng)的故障診斷與運行優(yōu)化等，為特高壓輸電設(shè)備管理與電網(wǎng)運行提供新方法。

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