特高压输变电技术的现状分析和发展趋势

孙会喜

(国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司±800 千伏锡盟换流站，内蒙古 锡林浩特 026000）

引言

特高压输电是一个技术非常复杂的工程，有许多问题有待解决。我国对这一技术的研究，既要考虑难度，又要把握发展方向，应吸收国外先进经验，积极研究新技术、新工艺，缩短与国外技术的差距。

一、特高压输变电技术的现状分析

（一）特高压输变电工程建设管理现状

特高压输变电工程建设项目属于社会公益事业，在前期开发阶段，国家有关管理部门对其重视程度不够，对电网投资较少，造成电网建设过程中存在许多不足。尽管这几年加大了对电网的投资和建设力度，加强了对电网的认识，但在建设过程中还是难以满足当今社会人们的需求，导致工期都十分紧张。所以在电网建设施工过程中，还需要制定科学、合理的项目管理方案。伴随着社会的不断发展，我国有关管理部门加大了对电网的投资，科学技术的不断更新，传统的工程建设管理方式已不能适应当今社会的发展，因此，要加强对特高输变电工程建设管理的研究，以适应社会需求，促进电力行业的快速发展。

（二）特高压输电技术概述

我国首次采用特高压输电技术是在上个世纪80 年代，当时我国把特高压输电技术作为国家重点攻克的技术项目。其原因在于当时社会发展到一定阶段，东西部电力分布不均的问题也逐渐显现出来。工业集中、人口众多的东部沿海地区，其基本资源尤其是能源，如煤炭储量相对较少，这也在很大程度上导致我国的技术、能源和发展需求之间的不匹配，迫切需要某种解决办法，把西部的资源转化为东部的能源。此外，我国西部的煤炭资源主要集中在蒙西、山西等地区，因此，二者的跨度也较大。虽然煤炭资源仍可找到运输方法，但水力资源的输送必须依赖于远距离的电力传输，这也是发展特高压输电技术的一个重要背景。在这一背景下，我国从上世纪80 年代就开始研究特高压输电技术，并取得了一些进展。这些问题无论线损、特高压输电技术的稳定性还是可靠性都得到了一定程度的解决。

二、特高压输电技术发展分析

（一）特高压输电技术特点

1.杆塔结构

对于杆塔结构设计，传统的杆塔间隙较小，而特高压输电技术在传输过程中间隙和高度均远大于一般杆塔，同时为了提高其稳定性，将大量绝缘子填充到杆塔内部，有效地提高杆塔的绝缘性能。此外，与一般500 KV线路相比，特高压输电线路所用导线的强度也有了很大提高，至少是500 KV 线路的两倍多。此外，对于杆塔结构的强度，则至少是4 倍，否则就无法保证其施工安全。

2.导线结构

电线结构方面，特高压输电线采用八分线传输方式，与普通500 KV 线路相比，其稳定性更强，不易发生断路和安全事故。边线到相导线的距离也要大于20 米，这种时间子线都是以高强度的间隔型作为支撑，采用了时间子线。

3.杆塔基础设计

由于特高压输电技术与传统输电技术相比，其施工区域均为偏远山区，因此在基础设计时往往需要跨越河流和山脉，因此在施工过程中需要更多优化设计元素，同时也需要投入更多成本。长距离输电工程中，输电内容非常复杂，地高不同，杆塔基础要求也不尽相同。一般而言，首先要做好地形勘探工作，找出地形地貌的特点，然后进行基础设计，充分模拟，充分考虑各种影响因素。

4.绝缘强度要求

与一般输电技术相比，特高压输电对绝缘材料的技术要求也更高。当前我国特高压输电线路均选用高强度玻璃绝缘子，并与其他绝缘子相搭配，以有效地提高其整体绝缘性能，避免因绝缘性能不佳而发生漏电、短路等问题。

（二）创新情况

1.外绝缘配合

鉴于本工艺工作环境电压较大，随着气隙的增大，耐压逐渐增大，达到饱和后，大幅增加了外绝缘难度。此外，我国环境污染比较严重，输电套管不能覆盖污物，导致线路绝缘性能下降。为了解决这一问题，我们从电压操纵入手，通过抑制过电压操纵，使耐电压偏离空隙中的饱和区域，改善线路绝缘性。从观测外绝缘数值变化可以看出，这一创新思路有利于提高输电线路外绝缘性能。对污秽组分的处理，主要是通过提高套管的耐绝缘性来解决，应用试验结果表明，套管的绝缘率提高很大，在一定程度上可以提高线路运行的安全性。

2.潜供电流控制

针对该技术的应用环境，潜供电流较大，不利于电网的正常运行，易引起电网故障，严重影响电网的稳定。针对这一问题，引入特高压电抗器抑制潜供电流，使线路电流恢复到稳定状态，除此之外，还可在输电线路上安装小型特高压电抗器，以达到抑制电流的目的，根据输电线路的实际运行情况，设置设备的数量，并采取串并联融合的方式配置。实际应用结果表明，该方案的提出，对潜供电流控制有很大帮助，使线路电流恢复到稳定状态。

（三）特高压输变电技术的发展趋势

1.采用新型输电技术减少输电走廊对土地的为了减少输电走廊对土地的占用，降低电能输送的成本，提高输电效率，特高压输电采用同塔多回输电方式是一条有效途径；紧凑型输电技术具有提高土地利用率、提升输送容量、减小线路走廊等优势，是特髙压输变电技术的重要发展方向。

2.进一步降低特高压输电损耗。输电损耗是影响特高压输电工程经济性的重要因素之一电损耗包括变电站（或换流站）损耗和输电线路损耗2部分。其中输电线路损耗主要由电晕损耗和电阻损耗2部分组成。

对中国已建成的特高压交流工程进行经济技术分析。从最基本的建设投资和运行损耗分析人手，对特高压交流系统导线的经济电流密度水平进从而提高单位走廊的输送容量%截止到目前，我国已有数千公里的200-500kV 超高压紧凑型线路成功运行多年，并取得了良好的经济效益。

3.更高电压等级直流输电系统的研究。在继承原有创新基础上，中国特高压工程在更高电压等级上±1100kV 直流输电方面进行进一步研究，对±±1100kV 直流输电的主回路方案及主设备参数、线路及杆塔设计、过电压与绝缘配合进行深入研究。

三、特高压输变电技术的发展趋势

（一）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，紧凑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。

（二）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。

（三）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。

（四）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。

四、特高压输变电技术的发展重点

（一）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。

（二）特高压紧凑型输电技术

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，我国在高压紧凑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凑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。

（三）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。

结束语

在社会经济水平不断提高的今天，对输变电设备智能化的要求也日益提高，智能配电网是一种能够有效处理输变电设备的技术，而如今各种计算机处理技术、信息通信手段、电子控制技术等都在不断提升，成为输变电设备智能化的基本保障。要提高我国电力系统的质量，必须对输电网进行合理的智能化改造。促进经济发展，推动社会全面进步。