特高压输电技术的发展与现状

任晨曦 詹颖威 陈臣 史博仁

摘要：从高参数、大容量火电机组到远距离、特高压交直流输变电，从方兴未艾的新能源到如火如荼的信息化建设，改变世界的创新之花在中国一次次绽放，赢得未来的创新激情在中国被一次次点燃。鉴于此，本文主要分析特高压输电技术的发展与现状。

关键词：特高压输电;输电技术;发展

1、引言

特高压既是工程建设，更是自主技术攻关。在特高压交直流输电工程设计中，中国能建规划设计集团秉承设计革命和技术创新的设计理念，以“安全可靠、自主创新、经济合理、环境友好、国际一流”为原则，在国内外没有可供借鉴的成熟经验和技术的前提下依靠自主研究、全面创新，开展了大量科研课题和设计专题研究。随着特高压建设的不断推进，中国能建规划设计集团依托工程建设，掌握了一批具有自主知识产权的特高压核心技术和关键技术，形成了世界领先的特高压研究能力，建立了世界上首个特高压技术体系。

2、特高压输电的特点

特高压交流输电是指 1000kV 及以上的交流输电，是目前世界上最高电压等级的输电。我国发展特高压交流输电技术，既面临高电压、强电流的电磁与绝缘技术世界级挑战，又面临重污秽、高海拔的严酷自然环境影响，而国际上没有成熟适用的技术和成套设备，创新难度极大。在超高压技术的成功应用基础上，特高压输电是我国目前致力发展的重要项目。特高压输电技术的提出其根本目的就在于增强电路的输电能力，减少电能在中途输送过程中的浪费。同时使其能够满足特定环境下相互分隔的电力系统之间的联通，实现大功率输电。根据数据分析表明，特高压线路的输电量可以达到普通电压多倍，这样选择特高压输电就可以大量减少导线等材料的电能使用量，节约了电力输送的成本，为国家的电力发展提供了更为广阔的空间，实现我国电力和电网的均衡发展，同时为国家的发展带来了巨大的经济效益。但是我国目前特高压输电的运营过程中除了具有巨大的优势外还存在着一定的问题。特高压输电技术的实现为国家的电气技术问题的解决提供了条件，在提高输电区域经济效益的同时也为其周边的发展提供了方便，但是特高压输电对人体安全的影响目前尚未定论，同时特高压输电本身的技术水平尚不算先进，关于变压器等安全设施的设计应值得商榷，总之，其安全问题尚处于探讨阶段。另外，我国特高压输电水平与发达国家相比存在一定的差距，技术上存在一定的缺陷，需要进一步的改善和发展。

3、特高压输电技术的现状

3.1、受重视程度不断加深

特高压直流输电技术出现之初并没受到太多重视，因为更多的人处于观察状态，但随着特高压直流输电项目不断建成、数量不断增多，人们逐渐认识到特高压直流输电的显著优势，其能有效解决能源资源和电力需求间距过大的问题。我国这一问题非常显著，幅员辽阔、所需供电面积十分宽广，因此解决这些问题是电力发展的重要里程碑。

3.2、大规模推广应用逐渐开展

一方面，特高压直流技术在国内获得了较大规模的推广和应用。尤其是在相关部门的支持下特高压直流技术更是如鱼得水，截止到2017年的统计数据显示，±1000千伏的输电线路数量为8条，±800千伏的输电线路数量为10条，这18条输电线路在运转过程中都呈现出较强的技术优势，因此在国内应用越来越广泛;另一方面，特高压直流技术在国外也获得了一定规模的推广和应用。随着经济全球化形势的席卷，我国积极探索一带一路等合作交流渠道和途径，与其他国家间的合作和沟通也越来越多，我国也积极将先进的技术输送到其他国家，其中巴西美丽山一期工程就是特高压输电技术在国外应用的一个显著的例子，这一项目的建成也意味着我国的特高压直流技术已发展较为成熟，也意味着在国外的推广应用正式开启，未来的应用范围将更加广泛。

3.3、相关科研初见成效

特高壓直流输电技术的相关科研工作一直在稳步前进，一方面拥有政府方面的支持，为科研事业的开展提供了一系列的便利和帮助，另一方面拥有人才的不断努力，越来越多的人才投入到特高压直流输电技术的研究中，不断利用自己所学到的知识攻坚克难，提高技术的先进性。2004年我国已开始针对特高压输电技术开展了一系列的研发和论证工作，在接下来的10多年一直不间断进行科技研究，同时结合实际情况不断进行优化升级，研制出了特高压输电技术的核心设备和关键技术，如外绝缘配置技术串补装置等。

4、特高压输电技术的发展

4.1、特高压设备生产全过程数字化管理

工业互联网是七大新型基础设施建设内容之一，是中国制造智能化、信息化的重要手段，是中国制造业产业升级的推动力，加速“中国制造”向“中国智造”的产业转型，最终提高中国的制造业水平，提高制造企业的经济效益，进而推动中国经济的高质量发展。在特高压输电工程中，关键设备主要为特高压换流变压器、大容量换流阀、大容量直流断路器等，此类设备内部结构复杂、制造成本极高，提高特高压关键设备的制造、管理水平，对原料采购、部件安装、出厂检测、售后跟踪等生产全环节进行信息化建模与监管，可有效降低特高压设备制造企业的生产成本，提高企业产能，助力中国特高压工程又好又快发展。

4.2、高可靠性智能传感技术应用

5G 通信与人工智能是本次新型基础设施建设的主要内容，是“新基建”的“新”之所在。5G 通信技术可用于特高压电力设备的状态信息高速低功耗广域传输，实现特高压电力设备的实时感知;人工智能与大数据挖掘技术可用于特高压电力设备的状态评价与运维决策、电力系统的故障诊断与运行优化等，为特高压输电设备管理与电网运行提供新方法。

（1）换流变压器。目前换流变压器中采用的感知手段主要包括油中气相色谱、局部放电识别与定位、绕组光纤测温、铁芯振动等，能较好地对变压器内部存在的隐患、缺陷进行感知。然而，目前超特高压换流变压器中使用的套管设备市场几乎被国外垄断，由于套管故障导致的换流变压器事故也曾发生，一方面中国需攻克换流变套管的制造技术，另一方面需要加强对换流变套管的全方位状态感知，包括对电流、局放等电气量与气体、温度、压力等非电气量进行高精度与高稳定性测量。

（2）输电线路。特高压输电线路的传统在线监测系统主要包括雷电在线测量系统、输电线路环境监测系统、导线微风振动检测系统及输电线路视频监控等，在线监测技术较为成熟。然而随着无人机技术的广泛应用，架空输电线路及电缆隧道的带电巡视技术也得到新的发展，传统低效的人工巡视的主要内容，是“新基建”的“新”之所在。5G 通信技术可用于特高压电力设备的状态信息高速低功耗广域传输，实现特高压电力设备的实时感知;人工智能与大数据挖掘技术可用于特高压电力设备的状态评价与运维决策、电力系统的故障诊断与运行优化等，为特高压输电设备管理与电网运行提供新方法。

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