特高压输变电技术的现状分析和发展趋势研究

张廷魁

青海送变电工程有限公司，青海西宁 810001

输变电技术属于电力系统中的一项重要环节，具有投资大、技术要求高等特点。在智能电网中，特高压输变电技术是主要输电技术，包含高压交流输变电和直流输变电两种类型。随着科技水平的不断发展，输变电技术也不断发生着变革，以此来满足经济建设与社会发展中电力使用需求。总的来说，对特高压输电技术现状和发展趋势进行研究，有利于促进电力系统的稳定发展。

1 特高压输变电技术的发展现状

1.1 特高压交变输电技术的国内外发展现状

1.1.1 系统研究

在特高压交变电输电技术系统研究过程中，我国十二五期间成功设计并生产了世界上电压等级最高的交流输变电工程。该项工程的出现，突破了电网规划和运行技术安全稳定的技术难题，并确保特高压电网的实时稳定。另外，特高压交流设计工程与互联电网之间的关系十分紧密，而特高压交变电输电技术系统的研究，可为互联电网的运行提供稳定环境，在优化资源配置的同时，增强了电网事故处理的支援能力。

1.1.2 电压控制

为了对特高压交流输电控制标准进行合理确定，人们对电压抑制技术以及电压控制技术等进行了深入研究，并在国际上举行了首次特高压系统中的电压优化控制研究，确保在瞬态控制中将过电压的数值保持在1.5倍以下，并将稳态电压也控制在合理范围之内，避免对整个特高压输变电技术产生影响[1]。

1.1.3 外绝缘特性的分析和配置情况

在一些环境十分复杂的条件下，对特高压系统中的外绝缘非线性放电过程进行研究，可实现对外绝缘特性规律的良好揭示，并研制出绝缘子配置技术以及雷电防护技术等。在上述技术得到创新之后，也可以让整个世界实现复杂环境下特高压系统外绝缘配置的合理优化。

1.2 特高压直流输变电技术的国内外发展现状

特高压直流输变电技术显得十分复杂，尤其是在接线形式以及运行方式等上面存在很多差异。在我国研究过程中，首次确定了每极双12脉动换流器串联、电压平均分配的主回路方案。该方案在使用过程中可对设备制造过程、零件运输过程等因素进行分析，对每极中的换流器选择进行综合比对，最终确定利用±800kV特高压直流输电系统采用每极2换流器方式来实现电压的稳定提升。当±800kV直流输电体系的换电站出现问题时，可根据水平仿真系统进行研究和分析。另外，还可以根据双12脉动换流器对过电仿真结果进行仔细分析，并以此为基础，人们提出了避雷器布置、避雷参数优化等一系列措施，将平波电抗器中性母线进行平局分散，并对±800kV直流输电参数系统进行合理优化[2]。

基于上述理论和研究成果，我国在经过多年的自主研究之后，于2010年成功研制了输电距离最长、技术最先进的直流特高压工程——向家坝±800kV特高压直流输电示范性工程。在国外相关项目的研究中，主要集中在了试验研究上。以加拿大水电局±1800kV的直流系统电晕试验为代表，并对±600～±1200kV的直流输电线路的电晕、电场等进行了深入研究，以4、6、8导线分裂为基础，实现了空气风洞的有效测量。

2 特高压输变电技术的发展趋势

2.1 新型技术的使用

新型技术的使用，可以对走廊对土地的占用问题进行缓解。随着我国工农业的不断进步，土地资源显得十分紧张。为了降低输电走廊的占地面积，对输电成本进行合理降低，特高压输电可以采用多回输电方式。另外，紧奏型输电也是不错的选择，该技术可提升对土地资源的利用率，并对走廊线路进行降低，是特高压输变电技术发展的主要发展趋势之一。

2.2 降低特高压输电的耗损情况

输电耗损对我国电力行业的影响十分严重，输电耗损的内容主要包括换流站耗损、输电线路之间的损耗两部分。其中，在输电线路耗损过程中，主要包括电晕和电阻耗损两方面。我国在已经建成的特高压交流工程中已经投入了很多先进技术，从基本的建材和运行耗损入手，对特高压交流系统经济电流密度进行深入分析，并得到了初步结论。研究表明，特高压交流工程需要进一步对导线进行扩径改革，以此来降低人们在建设过程中的投资数额，提高经济效益[3]。

2.3 直流输电系统的研究

在原有创新研究的基础之上，我国在特高压工程建设上还引入了很多新的技术，并对更高电压等级上的直流输电方面进行深入研究，如±1100kV直流输电等，并对主回路方案、主设备参数等进行专题探讨，在确定好最佳参数和范围之后，对直流输电系统进行重新设计，最终实现更高电压等级的直流输电系统建设，为输变电技术进一步发展提供基础。

2.4 在特高压直流中接入特高压交流电的方案设计

特高压直流可输送较大容量的电流，可对接收端交流电网产生严重影响，为了将多余电流进行彻底消纳，以及为换流站的换流工作提供数据支撑，需要对交流线路的配套装置进行合理建立。在实际建设过程中，工作人员可以将1000kV交流电直接接入到特高压输变电线路之中，还研究方案主要包括1000kV直接接入方案、组合式变压器连接以及分层接入。

3 特高压输变电技术的发展重点

3.1 特高压同塔多回输电技术

同塔多回输电方式的应用，可有效降低特高压输电中输电走廊的土地占用面积，实现输电成本的有效降低，提高相关企业的经济效益。例如，在皖电东送工程项目中，该项技术便得到了很好的应用。在实际研究过程中，研究人员可以建立一个相关的实验线段，将I型串和V型串间隙中的工频电压、冲击电压等进行收集，并对其放电特性进行综合研究，最终实现杆塔间隙中放电特性的有效掌握。另外，研究人员还可以针对回路中导线之间的安全问题，对长波操作进行适当模拟，了解不同间隙之间的不同电极与电压配比下的相间绝缘规律。根据相关工程实际情况，在平原和丘陵线路设计中，应安装地线保护角装置。经过不断的设计与优化，伞型塔设计效果最为明显，也会降低企业的投资数量。

3.2 特高压紧奏型输电技术

紧凑型输电线路主要将三相导线放置在同一个塔窗之内，实现线路走廊宽度的有效降低，从而增加整体的走廊电流输送量。截止到目前，我国在高压紧奏型线路建设上已经超过了数千公里，电压范围主要在220～500kV之间，经过多年的运行之后，呈现出了良好的经济效益。我国对该方面技术研究十分深入，并在国际上首次开展了特高压单回紧奏型杆塔空气间隙与相间空气间隙的放电特性实验研究，并对电路中的电磁环境、过电压等进行了全面研究，确定了电磁运行环境的满足标准以及导线结构布置方式，同时还制定出了很多带电作业技术参数。但与常规线路和超高压紧凑线路的对比下，特高压紧凑线路存在明显的电容量增加问题，长此以往，将会引发一系列安全问题，同时也增加了导线的舞动控制难度。因此，在后续研究过程中，需要针对上述问题对特高压紧凑型线路进行进一步研究。

3.3 特高压扩径导线技术

在特高压交流输电线路中，电晕损失主要来源于导线表面的场强过大和天气因素。根据相关绝缘要求，如果可以对其中的相间距离进行明确，则导线表面的场强只能受到分裂数、分裂间距等因素的影响。随着分裂数的不断增加，表面场强也会变得越来越小。在扩径导线制作过程中，可利用支撑铝蔬绕的方式对导线外径进行有效扩大，实现导线表面电场强度的有效降低，也可以在一定程度上降低输变电技术的无线电干扰。在导线得到扩径之后，与常规导线会呈现出明显区别，如重量减轻、永久变形能力较小等，在制造成本上也会大大降低。因此，特高压扩径导线技术也是特高压输变电技术中的一大重点发展内容。

4 结语

综上所述，随着科技的不断发展，人们对特高压输变电技术的研究越来越深入，并在原有研究基础上对该项技术的发展趋势进行了预测，从而为我国未来电力系统的发展提供方向。在此基础上，相关研究人员应根据我国经济的整体发展方向，确定人们在未来对电力系统需求会出现哪些变化，并积极对新技术进行开发和研究，为我国经济实现可持续发展提供动力保障。

[1] 田昊洋，林敏，黄华，等.特高压电抗器振动加速度传感器位置优化研究[J].电力电子技术，2017，51（10）：98-101.

[2] 范建明.输变电技术在智能电网中的应用[J].山东工业技术，2017（16）：217.

[3] 李清泉，李斯盟，司雯，等.基于局部放电的电力变压器油纸绝缘状态评估关键问题分析[J].高电压技术，2017，43（8）：2558-2565.