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《高电压绝缘技术》课题报告第二组HUNANUNIVERSITY我国特高压交直流输电技术的对比分析学院电气与信息工程学院专业电气工程及其自动化班级电自1101班小组成员：20110701110刘洋20110701111张宇松20110701117刘飞楚《高电压绝缘技术》课题报告第二组1目录一、摘要二、我国特高压输电技术的现状与未来二、国外特高压发展概况三、特高压交、直流输电特性四、特高压输电方式适用场合五、特高压交直流输电技术的对比六、结语....................................12《高电压绝缘技术》课题报告第二组2摘要：从世界范围看，特高压输电技术将长期发展。根据中国电网的发展趋势，特高压电网将由１０００ｋＶ级交流输电系统和±８００ｋＶ级直流系统组成。根据特高压交流和直流２种输电方式不同的技术经济特性，比较分析了两者的适用场合，并对特高压输电线路的防雷保护、可靠性、稳定性、电磁环境、绝缘子选型和交直流配合等技术问题，分别展开比较。得出主要结论：特高压交流主要定位于近距离大容量输电和更高一级电压等级的网架建设，特高压直流主要定位于送受关系明确的远距离大容量输电以及部分大区、省网之间的互联；特高压直流的正极性导线比负极性导线更易遭受雷害；应避免出现由一个大电厂通过数回特高压交流线路集中送至同一地区的情况，也要重视包含多回特高压和超高压直流线路的“多馈入直流输电系统”的安全稳定问题；建议中国特高压输电线路优先采用大吨位、高强度的合成绝缘子，并采用由数片玻璃防污绝缘子和合成绝缘子构成的组合绝缘子方式，避免合成绝缘子芯棒碳化脆断的事故发生。关键词：特高压交流；特高压直流；防雷；可靠性；稳定性；电磁环境；绝缘子；交直流配合我国特高压输电技术的现状与未来引言：大智慧阿思达克通讯社2月28日讯，国家电网公司26日发布2013年社会责任报告。2013年国网特高压累计输电1390亿千瓦时，同比增长93%，每年拉动GDP增长约3200亿元。关键词：特高压输电、我国特高压直流输电技术、我国特高压交流输电技术、现状、发展前景一、特高压输电1、概述：特高压是世界上最先进的输电技术。交流输电电压一般分为高压、超高压和特高压。国际上，高压(HV)通常指35-220kV电压。超高压(EHV)通常指330kV及以上、1000kV以下的电压。特高压(UHV)定义为1000kV及以上电压。而对于直流输电而言，高压直流(HVDC)通常指的是±600kV及以下的直流输电电压，±800kV（±750kV）以上的电压称为特高压直流(UHVDC)。我国发展特高压输电指的是在现有500kV交流和±500kV直流之上采用更高一级的电压等级输电技术，包括1000kV级交流特高压和±800kV级直流特高压两部分，简称国家特高压骨干电网。特高压输电是在超高压输电的基础上发展的，其目的仍是继续提高输电能力，实现大功率的中、远距离输电，以及实现远距离的电力系统互联，建成联合电力系统。特高压输电具有明显的经济效益。据估计,1条1150千伏输电线路的输电能力可代替5～6条500千伏线路,或3条750千伏线路;可减少铁塔用材三分之一,节约导线二分之一,节省包括变电所在内的电网造价10～15%。1150千伏特高压线路走廊约仅为同等输送能力的500千伏线路所需走廊的四分之一，这对于人口稠密、土地宝贵或走廊困难的国家和地区会带来重大的经济和社会效益。2、国内外高电压输电技术发展《高电压绝缘技术》课题报告第二组3特高压交流输电技术的研究始于60年代后半期。当时西方工业国家的电力工业处在快速增长时期，美国、前苏联、意大利、加拿大、德国、日本、瑞典等国家根据本国的经济增长和电力需求预测，都制定了本国发展特高压的计划。美国、前苏联、日本、意大利均建设了特高压试验站和试验线段，专门研究特高压输变电技术及相关输变电设备。2.1前苏联前苏联从70年代末开始进行1150kV输电工程的建设，在其第二阶段建设计划中实施了紧凑化设计，设计结果增大了自然输送功率，减小了线路走廊，降低单位输送容量造价，并改善了特高压线路的电磁环境。他们还在防雷、防污闪、带电作业、电磁环境方面有新的技术突破，并制定了相应的技术导则。1985年建成埃基巴斯图兹－科克切塔夫－库斯坦奈特高压线路，全长900km，按1150kV电压投入运行，至1994年已建成特高压线路全长2634km。运行情况表明：所采用的线路和变电站的结构基本合理。特高压变压器、电抗器、断路器等重大设备经受了各种运行条件的考验。自投运后一直运行正常。在1991年，由于前苏联解体和经济衰退，电力需求明显不足，导致特高压线路降压至500kV运行。前苏联的1150kV线路是采用8×AS330/43分裂导线，分裂间距为0.4m，拉V塔高为40m，根据不同区域的覆冰情况，档距为385m～425m，相间距离为24.2或22m，自然输送功率为5.4GW或5.5GW。在该线路的防污设计中，针对该线路沿线污秽的分布规律、土壤状况（穿越的部分地区属盐碱性土壤）及所经区域35kV～500kV线路的运行经验，确定线路绝缘子所采用的泄漏比距要高于常用的泄漏比距（λ＝1.5cm/kV）。在1150kV线路的防雷设计中，反击耐雷水平可以承受高达250kA的冲击电流，在1989年和1990年，实测1150kV线路雷击跳闸的次数为0.3次/百公里·年和0.4次/百公里·年，主要是由绕击引起的跳闸。原苏联最初设计的1150kV线路具有5.5GW的自然输送功率。新设计中分裂导线数将更多，相间距离将更小。对于导线分裂数，相间距离的1150kV线路来说，自然输送功率可高达7GW，由于电力需求不足的原因，这一设计还不曾使用于工程实际中。2.2日本日本是世界上第二个采用交流百万伏级电压等级输电的国家。为满足沿海大型原子能电站送电到负荷中心的需要并最大程度地节省线路走廊，日本从1973年开始特高压输电的研究，不仅因为特高压系统的输电能力是500kV系统的4～5倍，而且可解决500kV系统短路电流过大难以开断的问题。对于输电电压的选择，日本在800kV至1500kV之间进行了技术比较研究，通过各方面的综合比较，选定1000kV作为特高压系统的标称电压。1988年为了将福岛、伯崎6000至8000MW的核电向东京输送，开始建立1000kV线路。上世纪九十年代日本已建成全长426公里的东京外环特高压输电线路。日本的特高压线路为双回线设计。采用导线分别为8102×8（有人居住区）或6102×8ACSR钢芯铝绞线（无人居住区），架空地线采用2×5002OPGW，绝缘子盘径分别为320（33T），340（42T）和380（54T），线路所经区域最高海拔为1000～1500，部分线段所经区域属大雪区域，覆冰现象严重。在1000kV线路的外绝缘设计中，通过采用高性能的氧化锌避雷器和带快速接地电阻的断路器，有效地降低了线路的操作过电压，使相对地最大操作过电压降低为1.6P.U，相间最大操作过电压降低为2.6P.U。在防污设计中，经实测沿线《高电压绝缘技术》课题报告第二组4污染主要是石灰岩（硫酸钙）。一般选用320的绝缘子40片。在积雪严重的地区，则相应增加绝缘子片数，根据试验，塔头各部分的间隙分别确定为：导线－塔体为6.54，上相绝缘子－下相横担的间隙为6，耐张绝缘子管形跳线－横担为5.69，跳线－塔体为6.75，在最大风偏时最高运行电压的最小绝缘间隙为3.09。为提高1000kV线路的耐雷水平，全线均采用负屏蔽角并要求塔基接地电阻降至10Ω以下，预计雷击次数可比500kV线路降低50%。为改善电磁环境，在居住相对稠密的地区，采用8102×8的导线，有效地改善了电晕性能和抗风噪音性能。对于风噪音比较突出的地区，则采用专门研制的具有抗风噪音性能的导线或6102×9导线。为保证特高压系统的可靠运行，日本建设了盐原、赤城两个特高压试验研究基地，对由多家制造商研制的特高压输变电设备在新近名特高压变电站进行了长达8年的全电压运行考核。运行情况良好，证明特高压输变电设备可满足系统的可靠运行。2.3美国1967年，美国通用电气公司（GE）与电力研究协会（EPRI）开始执行特高压研究计划，并在匹兹费尔德市建立了特高压试验中心。1974年将单相试验设备扩建为1000～15000kV三相系统。同年将以前对345～15000kV的各种单相试验成果汇编成书，并于1975年出版。1975年开始利用三相系统验证以前单相试验的各项结果，并进一步研究三相线路的有关问题，如相间距离、导线排列、边相与中相采用不同分裂导线以及分裂导线中的导线不对称排列等。试验线段全长525m。1969年美国电力公司(AEP)与瑞典通用电气公司（ASEA）拟订了为期10年的特高压研究计划，后延长到1983年。试验站占地1.6×0.8km2,有915m试验线段及60m长的导线试验器。美国邦维尔电力局（BPA）有2处特高压试验站：（1）里昂地区雨雾气象条件变化广泛，建有1200kV2.2km三相电气试验线段，1977年5月开始充电使用；（2）俄勒冈州莫洛附近建有2km机械性能试验线段，可进行杆塔结构荷载、导线运动、线路金具等问题的研究。2.4欧洲原西德当时对420、800及1200kV3种电压的输电工程的研究进行比较，结果表明，当输电距离超过100km时，1200kV输电最为经济，但与800kV相比经济上优越性不显著。此外，输电电压越高，线路走廊面积越小。随着输电距离的增加，1200kV输电的优越性更为突出，这些都有按西德当时情况下计算得出的具体数据。法、意两国当时应西欧国际发供电联合会的要求，对欧洲大陆选用800kV或1050kV输电的利弊做了比较。初步结果表明，当输电容量为500万kW,输电距离超过150km时，采用800kV或1050kV输电就比400kV经济。在绝大多数情况下，800kV和1050kV输电的造价相差不大。意大利的特高压试验由国家主导。全国各地参加1000kV科研规划的单位共有7个试验场和2个雷电记录站：（1）苏委来托特高压试验基地进行电气和机械性能试验及变电所各种设备的试验；（2）普拉达纳帕斯试验站进行导线振动和舞动试验、并研究分裂导线覆冰荷载和间隔棒的运行特性；（3）考尔塔诺试验站研究导线振动和舞动；（4）布鲁亥利欧试验室进行导线和间隔棒振动试验以及绝缘子串耐热机械特性试验；（5）布鲁亥利欧、圣·卡特利纳、鲍托马亥拉和圣高《高电压绝缘技术》课题报告第二组5自然污秽试验站研究各种污染条件下的绝缘子特性；（6）沙苏底帕尔和蒙代奥沙试验站进行雷电流和雷暴长期记录工作；（7）米兰意大利电气中心试验所进行变电所和线路设备的大电流动态试验及断路器断流试验。瑞典查麦斯大学高电压试验场可进行交流1000kV电气试验，试验场内建有240m特高压试验线段。另有180m的绝缘子试验线段。目前美国、独联体、日本、意大利、德国、法国均有生产特高压变压器与电抗器的能力。独联体和日本已分别生产过常规的特高压开关和气体绝缘组合电器。独联体、日本、意大利、瑞典等国，已能生产特高压无间隙避雷器。2.5我国特高压输电技术现状我国是从1986年开始立项研究交流特高压输电技术。前期研究包括国内外特高压输电的资料收集与分析，内容涉及特高压电压等级的论证、特高压输电系统、外绝缘特性、电磁环境、特高压输变电设备及特高压输电工程概况等。八五期间又开展了“特高压外绝缘特性初步研究”，对长间隙放电的饱和性能进行了分析和探讨，对实际结构布置下导线与塔体的间隙放电进行了试验研究。1994年在武汉高压研究所建成了我国第一条百万伏级特高压输电研究线段，杆塔为真型模拟拉V塔。三相导线水平排列，导线采用8分裂，分裂直径为1.04。为满足特高压试验的需要，97年开展了利用工频试验装置产生长波头操作波的研究，通过改造工频试验装置，可产生电压为2250kV，波头时间为2800μs～5000μs的长波头操作波。与此同时我国开展了关于特高压线路对环境影响的研究，研究结果表明，当采用8分裂导线，分裂直径为1