特高壓輸電技術(shù)

1、特高壓輸電技術(shù)陳 維 江2005/9/20主要內(nèi)容 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)特高壓骨干網(wǎng)架特高壓電網(wǎng)的系統(tǒng)特性和經(jīng)濟(jì)性特高壓交、直流輸電的系統(tǒng)特性特高壓電網(wǎng)內(nèi)部過(guò)電壓及其限制措施特高壓電網(wǎng)雷電過(guò)電壓與防雷保護(hù)主要內(nèi)容特高壓電網(wǎng)的絕緣配合特高壓架空線路的電暈及對(duì)環(huán)境的影響特高壓輸變電工程的工頻電場(chǎng)、磁場(chǎng)特高壓架空線路導(dǎo)線、金具與桿塔特高壓電氣設(shè)備高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程電網(wǎng)發(fā)展歷史 1875年，法國(guó)巴黎建成世界上第一座發(fā)電廠，標(biāo)志著世界電力時(shí)代的到來(lái)。 1891年，在德國(guó)勞芬電廠安裝了世界第一臺(tái)三相交流發(fā)電機(jī)：它發(fā)出的三相交流電通過(guò)第一條13.8kV輸電線將電力輸送到遠(yuǎn)方

2、用電地區(qū)，使電力既用于照明，又用于動(dòng)力，從而開(kāi)始了高壓輸電的時(shí)代。 1879年，中國(guó)上海公共租界點(diǎn)亮了第一盞電燈。1882年，第一家電業(yè)公司上海電氣公司成立。 100多年來(lái)，輸電電壓由最初的13.8kV逐步發(fā)展到20，35，66，110，134，220，330，345，400，500，735，750，765，1000kV。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程電網(wǎng)發(fā)展歷史 輸電電壓一般分高壓、超高壓和特高壓。高壓（HV）：35220kV；超高壓（EHV）：330 750kV；特高壓（UHV）：1000kV及以上。高壓直流（HVDC）：600kV及以下；特高壓直流（UHVDC）： 600kV以上，包括7

3、50kV 和800kV。 1908年，美國(guó)建成了世界第一條110kV輸電線路；1923年第一條230kV線路投入運(yùn)行；1954年建成第一條345kV線路。從230kV電壓等級(jí)到345kV電壓等級(jí)經(jīng)歷了31年。在345kV投運(yùn)15年后，1969年建成了765kV線路。 1952年，瑞典建成世界上第一條380kV超高壓線路。 1965年，加拿大建成世界第一條735kV超高壓線路。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程電網(wǎng)發(fā)展歷史 1952年，前蘇聯(lián)建成第一條330kV線路；1956年建成400kV線路；1967年建成750kV線路。從330kV電壓等級(jí)發(fā)展到750kV電壓等級(jí)用了15年時(shí)間。 歐洲和美國(guó)，

4、在超高壓輸電方面，主要發(fā)展345kV、380kV和750kV電壓級(jí)， 500kV線路發(fā)展比較慢。1964年，美國(guó)建成第一條500kV線路，從230kV到500kV輸電，時(shí)間間隔達(dá)36年。前蘇聯(lián)的500kV電壓等級(jí)是在400kV基礎(chǔ)上升級(jí)發(fā)展起來(lái)的，1964年，建成完善的500kV輸電系統(tǒng)。 1985年，前蘇聯(lián)建成第一條1150kV特高壓輸電線路。從500kV電壓等級(jí)到1150kV電壓等級(jí)用了20年時(shí)間。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程電網(wǎng)發(fā)展歷史 中國(guó)，1949年前，電力工業(yè)發(fā)展緩慢，輸電電壓按具體工程決定，電壓等級(jí)繁多： 1908年建成22kV石龍壩水電站至昆明線路， 1921年建成33kV石

5、景山電廠至北京城的線路。 1933年建成撫順電廠的44kV出線。 1934年建成66kV延邊至老頭溝線路。 1935年建成撫順電廠至鞍山的154kV線路。 1943年建成110kV鏡泊湖水電廠至延邊線路。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程電網(wǎng)發(fā)展歷史 中國(guó)， 1949年新中國(guó)成立后，按電網(wǎng)發(fā)展統(tǒng)一電壓等級(jí)，逐漸形成經(jīng)濟(jì)合理的電壓等級(jí)系列： 1952年，用自主技術(shù)建設(shè)了110kV輸電線路，逐漸形成京津唐110kV輸電網(wǎng)。 1954年，建成豐滿至李石寨220kV輸電線路，隨后繼續(xù)建設(shè)遼寧電廠至李石寨，阜新電廠至青堆子等220kV線路，迅速形成東北電網(wǎng)220kV骨干網(wǎng)架。 1972年建成330kV劉家

6、峽關(guān)中輸電線路，全長(zhǎng)534km，隨后逐漸形成西北電網(wǎng)330kV骨干網(wǎng)架。 1981年建成500kV姚孟武昌輸電線路，全長(zhǎng)595km。為適應(yīng)葛洲壩 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程電網(wǎng)發(fā)展歷史 水電廠送出工程的需要，1983年又建成葛洲壩-武昌和葛洲壩-雙河兩回500kV線路，開(kāi)始形成華中電網(wǎng)500kV骨干網(wǎng)架。 1989年建成500kv葛洲壩-上海高壓直流輸電線，實(shí)現(xiàn)了華中-華東兩大區(qū)的直流聯(lián)網(wǎng)。 中國(guó)，在逐漸形成330kV和500kV區(qū)域輸電骨干網(wǎng)架的同時(shí)，于20世紀(jì)80年代初開(kāi)始了330kV和500kV以上更高電壓等級(jí)的論證。1984年，國(guó)家明確提出500kV以上的輸電電壓為1000kV特高

7、壓、330kV以上的輸電電壓為750kV。 2005年9月，中國(guó)在西北地區(qū)（青海官?gòu)d蘭州東）建成了一條750kV輸電線路，長(zhǎng)度為140.7 km。輸、變電設(shè)備，除GIS外，全部為國(guó)產(chǎn)。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程電網(wǎng)發(fā)展歷史電網(wǎng)發(fā)展的歷史表明 ： 相鄰兩個(gè)電壓等級(jí)的級(jí)差，在一倍以上是經(jīng)濟(jì)合理的。 新的更高電壓等級(jí)的出現(xiàn)時(shí)間一般為1520年。 前蘇聯(lián)1150kV輸電線路的運(yùn)行表明： 特高壓輸電技術(shù)和設(shè)備，經(jīng)過(guò)20年的研究和開(kāi)發(fā)，到20世紀(jì)80年代中期，已達(dá)到用于實(shí)際的特高壓輸電工程的要求。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程電網(wǎng)的基本功能 所有輸變電設(shè)備連接起來(lái)構(gòu)成輸電網(wǎng)。所有配變電設(shè)備連接起來(lái)構(gòu)成

8、配電網(wǎng)。輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)統(tǒng)稱電網(wǎng)。發(fā)電廠、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和用電設(shè)備連接起來(lái)組成電力系統(tǒng)，如圖1-1所示。電網(wǎng)的基本功能：輸送和分配發(fā)電廠的電能到用戶。由于區(qū)域間發(fā)電資源和用電負(fù)荷的不平衡，輸電網(wǎng)功能變得特別重要，特別是采用比區(qū)域骨干電網(wǎng)更高一級(jí)電壓的輸電線聯(lián)網(wǎng)，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程電網(wǎng)的基本功能 區(qū)域電網(wǎng)間充裕互聯(lián)的優(yōu)越性： 更經(jīng)濟(jì)合理地開(kāi)發(fā)一次能源，優(yōu)化電能資源配置，實(shí)現(xiàn)水、火電資源的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。 降低互聯(lián)的各電網(wǎng)總的高峰用電負(fù)荷，提高發(fā)電機(jī)組的利用率，減少總的裝機(jī)容量。 檢修和緊急事故備用互助支援、減少備用發(fā)電容量。 提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠

9、性和供電質(zhì)量 安裝高效率、低成本、大容量機(jī)組和建設(shè)更大容量規(guī)模電廠，產(chǎn)生更大規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓電壓等級(jí)的選擇不同的輸電電壓等級(jí)組成的輸電網(wǎng)有不同的輸電能力。在規(guī)劃未來(lái)的電網(wǎng)電壓等級(jí)時(shí)，通常用自然功率來(lái)粗略地比較其的輸電能力。自然功率-在輸電線路末端接上相當(dāng)于 的波阻抗負(fù)荷時(shí)，線路所輸送的功率。其中L0是輸電線路的單位長(zhǎng)度的串聯(lián)電感，C0是線路單位長(zhǎng)度的電容。自然功率P0U2/ZC。 不同電壓等級(jí)的超高壓和特高壓?jiǎn)位鼐€路的自然功率輸送能力如下表； 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓電壓等級(jí)的選擇選擇特高壓電壓等級(jí)的基本原則 更高一級(jí)電壓等級(jí)系指在現(xiàn)有電網(wǎng)之上覆

10、蓋一個(gè)新的更高電壓輸電網(wǎng)。應(yīng)滿足其投入之后2030年大功率輸電的需求。 與新覆蓋的地理區(qū)域范圍、電力系統(tǒng)的規(guī)模相一致的原則； 與現(xiàn)有超高壓電壓等級(jí)的經(jīng)濟(jì)合理配合的原則； 與電網(wǎng)的平均輸電容量（能力）和輸電距離相適應(yīng)的原則； 與高電壓等級(jí)輸變電設(shè)備從開(kāi)發(fā)到可以用于工程的時(shí)間相協(xié)調(diào)的原則； 與特高壓電壓等級(jí)輸電技術(shù)的可用性與輸電需求相統(tǒng)一的原則； 與新的發(fā)電技術(shù)相互促進(jìn)的原則。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓電壓等級(jí)的選擇確定特高壓電壓等級(jí)的方法 通常按未來(lái)2030年輸電網(wǎng)不同的平均輸送容量和不同的平均輸電距離的要求，以12個(gè)電壓等級(jí)進(jìn)行輸電能力分析，作出不同方案的每KW電力的輸電成本曲線，

11、以各成本曲線的經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)或平衡區(qū)決定更高電壓的標(biāo)稱值。 世界各國(guó)在選擇 345kV和500kV以上的更高電壓等級(jí)時(shí)，都經(jīng)過(guò)了廣泛的調(diào)查和分析比較，并進(jìn)行了大量的計(jì)算得出結(jié)論： 對(duì)于330kV （345 kV）電網(wǎng)，選用750kV （765kV），平均輸電距離300km及以上； 對(duì)于500kV電網(wǎng)，選用1000kV（1100kV），平均輸送距離500km及以上。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓電壓等級(jí)的選擇確定特高壓電壓等級(jí)的方法 普遍認(rèn)為：超高壓電網(wǎng)更高一級(jí)電壓標(biāo)稱值應(yīng)高出現(xiàn)有電網(wǎng)最高電壓1倍及以上。這樣，輸電容量可提高4倍以上，不但能與現(xiàn)有電網(wǎng)電壓配合，而且為今后新的更高電壓的發(fā)展，留

12、有合理的配合空間，能做到簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少重復(fù)容量，容易進(jìn)行潮流控制，減少線路損耗，有利于安全穩(wěn)定運(yùn)行。 目前，已經(jīng)形成兩個(gè)超高壓-特高壓電網(wǎng)電壓等級(jí)系列： 330（345 ） kV -750 kV；500 kV 1000（1100） kV。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓電壓等級(jí)的選擇確定特高壓電壓等級(jí)的方法 特高壓引入時(shí)間的估算： 特高壓引入時(shí)間指的是從現(xiàn)有超高壓電網(wǎng)開(kāi)始形成到第一條特高壓輸電線路投入運(yùn)行所需經(jīng)歷的時(shí)間。 特高壓輸電引入時(shí)間由輸電需求和技術(shù)可行性決定。在輸電需求方面，它主要由電網(wǎng)持續(xù)的年均尖鋒負(fù)荷功率增長(zhǎng)率進(jìn)行估算。由于用電結(jié)構(gòu)的不斷變化，電量的年增長(zhǎng)率與尖鋒負(fù)荷增長(zhǎng)率

13、是不一致的。尖鋒負(fù)荷增長(zhǎng)率通常要比年電量增長(zhǎng)率高。因此，在估算特高壓引入時(shí)間時(shí)，需將負(fù)荷電量轉(zhuǎn)換為尖鋒負(fù)荷功率。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓電壓等級(jí)的選擇確定特高壓電壓等級(jí)的方法 特高壓輸電引入時(shí)間可用公式（1+x）T4來(lái)估算，式中x為預(yù)測(cè)的尖峰負(fù)荷增長(zhǎng)率，T為年數(shù)。 500kV以上特高壓的引入時(shí)間，特高壓電壓等級(jí)選1000kV，它的輸電能力與500kV輸電相比可提高4倍以上，就是尖鋒負(fù)荷功率增長(zhǎng)到4倍及以上的時(shí)間。因此，若用電負(fù)荷年均增長(zhǎng)78%及以上，相當(dāng)尖峰負(fù)荷年均增長(zhǎng)8%以上，特高壓輸電引入的時(shí)間大約15年左右。若用電負(fù)荷年均增長(zhǎng)5-6%，特高壓輸電引入時(shí)間約為20年左右。高壓電

14、網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓電壓等級(jí)的選擇確定特高壓電壓等級(jí)的方法 20世紀(jì)50年代后，發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)入經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期，用電負(fù)荷持續(xù)保持快速增長(zhǎng)，一直保持到70年代中期。幾個(gè)主要國(guó)家用電負(fù)荷年均增長(zhǎng)率在6%左右，其中美國(guó)為6.5%，前蘇聯(lián)為6.8%，日本為6%，加拿大為5.9%，意大利為5.6%。用電負(fù)荷的快速增長(zhǎng)帶動(dòng)了發(fā)電機(jī)制造技術(shù)向大型、特大型機(jī)組發(fā)展，以此為基礎(chǔ)建立的大容量和特大容量電廠，由于供電范圍擴(kuò)大，越來(lái)越向遠(yuǎn)離用電城市的發(fā)電能源地區(qū)發(fā)展。大容量遠(yuǎn)距離輸電的需求，使電網(wǎng)電壓等級(jí)迅速向超高壓330kV、345kV、400kV、500kV、735kV、750kV、765kV發(fā)展；20世

15、紀(jì)60年代末，開(kāi)始進(jìn)行1000kV（1100kV、1150kV）電壓等級(jí)和1500kV電壓等級(jí)特高壓輸電工程的可行性研究和特高壓輸電技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。更高電壓等級(jí)的出現(xiàn)時(shí)間用了1520年。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓電網(wǎng)發(fā)展的影響因素 用電負(fù)荷增長(zhǎng)是促進(jìn)超高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的最主要因素，還有如下因素亦會(huì)促進(jìn)超高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)的發(fā)展 ：發(fā)電機(jī)和發(fā)電廠規(guī)模經(jīng)濟(jì)性與電廠廠址 不斷增長(zhǎng)的用電需求促進(jìn)發(fā)電技術(shù)，包括火力、水力和核電發(fā)電技術(shù)向單位千瓦造價(jià)低、效率高的大型、特大型發(fā)電機(jī)組發(fā)展。美國(guó)第一臺(tái)300MW、500MW、1000MW、1150MW和1300MW汽輪發(fā)電機(jī)組分別于195

16、5年、1960年、1965年、1970年和1973年投入運(yùn)行。前蘇聯(lián)第一臺(tái)300MW、500MW、800MW和1200MW汽輪發(fā)電機(jī)組分別于1963年、1967年、1971年和1980年投入運(yùn)行。 隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，大型和特大型發(fā)電機(jī)組已從超高壓機(jī)組發(fā)展到亞臨界、超臨界和超超臨界高效率機(jī)組。大型和特大型高效發(fā)電機(jī)組進(jìn)一步降低了發(fā)電煤耗。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓電網(wǎng)發(fā)展的影響因素發(fā)電機(jī)和發(fā)電廠規(guī)模經(jīng)濟(jì)性與電廠廠址 由于大容量發(fā)電廠供電范圍的擴(kuò)大和需要燃料的增加以及環(huán)保要求的提高等方面因素，電廠廠址將宜建在遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的煤礦坑口、大的集運(yùn)港口和道口及大河沿岸，并形成發(fā)電基地或電源中心

17、，以較低的電煤價(jià)格降低發(fā)電成本。大電廠的建設(shè)根據(jù)環(huán)保的要求，在能源基地建電廠時(shí)，各大容量規(guī)模廠應(yīng)相距50km左右，同時(shí)形成總?cè)萘?00010000MW的發(fā)電中心為宜。在20世紀(jì)60年代至80年代初，美國(guó)和前蘇聯(lián)經(jīng)歷了電力需求增加較快的發(fā)展過(guò)程，曾規(guī)劃和建設(shè)容量達(dá)500010000MW的發(fā)電中心。核電站按規(guī)模經(jīng)濟(jì)建設(shè)20006000MW的發(fā)電中心。在遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的地區(qū)建設(shè)大型水電站及梯級(jí)電站，從而形成水力發(fā)電中心。從超高壓和特高壓各電壓等級(jí)的輸電能力可看出，大型和特大型機(jī)組及相應(yīng)的大容量電廠的建設(shè)更增加了特高壓輸電的需求。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓電網(wǎng)發(fā)展的影響因素燃料、運(yùn)輸成本和發(fā)電

18、能源的可用性 未來(lái)的燃料和運(yùn)行成本以及各種燃料的可用性，對(duì)電源的總體結(jié)構(gòu)和各種發(fā)電電源在地域上的布局有重要影響。 對(duì)于同一種燃料來(lái)說(shuō)，運(yùn)送燃料到負(fù)荷中心地區(qū)發(fā)電，還是在燃料產(chǎn)地發(fā)電并以遠(yuǎn)距離輸電向負(fù)荷中心供電，兩者的經(jīng)濟(jì)比較和環(huán)境保護(hù)的制約是決定電廠廠址的重要因素。 燃料運(yùn)輸成本上升，運(yùn)力受制約而使燃料的保證率變差，運(yùn)送燃料的經(jīng)濟(jì)性不如輸電，便促進(jìn)在燃料產(chǎn)地建設(shè)大容量規(guī)模的發(fā)電廠，以特高壓向負(fù)荷中心地區(qū)輸電。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓電網(wǎng)發(fā)展的影響因素燃料、運(yùn)輸成本和發(fā)電能源的可用性 發(fā)電能源地理分布的不均衡性，使得各地電源和用電負(fù)荷的不平衡。用電負(fù)荷中心地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展快，用電需求

19、增長(zhǎng)快，往往缺乏一次能源；而具有豐富一次能源，如礦物燃料，水電資源的地區(qū)用電增長(zhǎng)相對(duì)較慢或人均用電水平較低。這種電源和用電負(fù)荷的不平衡既由資源的地理分布所決定，也是由社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史所形成的。加拿大、美國(guó)、俄羅斯、巴西和中國(guó)等國(guó)都存在這種不平衡情況。這種不平衡情況增加了遠(yuǎn)距離大容量輸電和電網(wǎng)互聯(lián)的需求。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓電網(wǎng)發(fā)展的影響因素網(wǎng)損和短路電流水平 在電壓等級(jí)不變的情況下，遠(yuǎn)距離輸電意味著線路電能耗損的增加。當(dāng)輸送的功率給定時(shí)，提高輸電電壓等級(jí)，將減少輸電線通過(guò)的電流，從而減少有功和電能損耗，提高遠(yuǎn)距離輸送大功率的能力，同時(shí)又降低輸電電能損耗是推動(dòng)特高壓輸電的重要?jiǎng)?/p>

20、力。 不同容量的電廠按其電力流,應(yīng)分層、分區(qū)接入不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)，以降低電網(wǎng)的短路電流水平。由于特高壓的引入，特大容量電廠可直接接入特高壓電網(wǎng)。這樣，可減少電廠直接接入超高壓電網(wǎng)的容量，并改善超高壓電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，從而降低超高壓電網(wǎng)的短路電流水平。這是發(fā)展特高壓電網(wǎng)的一個(gè)重要因素。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓電網(wǎng)發(fā)展的影響因素生態(tài)環(huán)境 輸電線路和變電站的生態(tài)環(huán)境影響主要表現(xiàn)在土地的利用、電暈所引起的通信干擾、可聽(tīng)噪聲，工頻電磁場(chǎng)對(duì)生態(tài)的相互作用等方面。 在地區(qū)電力負(fù)荷密度小、輸電線路和變電站數(shù)量少的年代，生態(tài)環(huán)境不會(huì)成為問(wèn)題。當(dāng)輸電線和變電站隨用電增加而數(shù)目增多時(shí)，不充分重視減少輸電線

21、和變電站對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，則環(huán)境問(wèn)題可能成為影響輸電網(wǎng)發(fā)展的突出問(wèn)題。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓電網(wǎng)發(fā)展的影響因素生態(tài)環(huán)境 一方面，特高壓輸電由于其輸送功率大，可大大減少線路走廊占用土地，從而減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響而受到青睞。另一方面特高壓輸電的電磁場(chǎng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的相互作用和電暈產(chǎn)生的干擾問(wèn)題也受到社會(huì)廣泛關(guān)注。這是發(fā)展特高壓輸電需深入研究和解決的問(wèn)題。解決問(wèn)題的目標(biāo)是既滿足未來(lái)預(yù)期的電力增長(zhǎng)需求又做到對(duì)生態(tài)環(huán)境影響最小 。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓電網(wǎng)發(fā)展的影響因素政府的政策和管理 從各國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展來(lái)看，用電負(fù)荷的增長(zhǎng)非常明顯地受到政府的經(jīng)濟(jì)政策和管理行為的影響。政府

22、的產(chǎn)業(yè)政策、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、資金借貸成本等都將影響投資決策，影響輕重工業(yè)的比例和布局，以及一、二、三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展等。它們的未來(lái)發(fā)展明顯地影響總的用電負(fù)荷的增加和各地區(qū)用電負(fù)荷的增長(zhǎng)率。 根據(jù)各產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，研究正確的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法以預(yù)測(cè)未來(lái)用電負(fù)荷的需求，減少預(yù)測(cè)的偏差，對(duì)電源建設(shè)和超高壓特高壓輸電電網(wǎng)的需求都是極端重要的。能源政策直接激勵(lì)各種不同發(fā)電資源的開(kāi)發(fā)力度。它將影響區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)是強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)還是弱聯(lián)網(wǎng)。弱聯(lián)網(wǎng)以區(qū)域電網(wǎng)的最高電壓等級(jí)互聯(lián)。強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)需要以比區(qū)域電網(wǎng)電壓更高的電壓等級(jí)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，才能在區(qū)域之間實(shí)現(xiàn)大的功率交換。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓電網(wǎng)發(fā)展的影響因素政府的政策和管理 電

23、力工業(yè)管理體制對(duì)特高壓電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)的影響是不言而喻的。電力公司的結(jié)構(gòu)，經(jīng)營(yíng)的地域范圍，對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃的地域范圍有明顯的影響。在小的地域范圍進(jìn)行電力電量的自我平衡，不可能在更大范圍進(jìn)行電力資源優(yōu)化。只有在大范圍進(jìn)行電力電量平衡，才會(huì)有特高壓電網(wǎng)的需求，從而促進(jìn)其發(fā)展。電力工業(yè)管理模式可以說(shuō)是特高壓電網(wǎng)發(fā)展的決定性因素。幾乎在同時(shí)起步對(duì)特高壓可行性和技術(shù)進(jìn)行研究的幾個(gè)國(guó)家中，前蘇聯(lián)是第一個(gè)建成和運(yùn)行1150kV輸電線路的國(guó)家，前蘇聯(lián)實(shí)行統(tǒng)一電力系統(tǒng)管理模式 。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究特高壓技術(shù)的發(fā)展歷程 隨著用電負(fù)荷的日益快速增長(zhǎng)和遠(yuǎn)距離、大容量輸電需求的增加，發(fā)電技術(shù)和

24、輸電技術(shù)日新月異進(jìn)步。在20世紀(jì)6070年代，大型和特大型發(fā)電機(jī)組不斷投入運(yùn)行，大規(guī)模的火電廠、水電廠和核電廠不斷建設(shè)和投入運(yùn)行。 大規(guī)模電廠的建設(shè)增加了對(duì)大容量輸電的要求。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的電網(wǎng)從50年代開(kāi)始在以高壓電網(wǎng)為主的基礎(chǔ)上，逐漸形成330kV、345kV以及500kV超高壓電網(wǎng)。前蘇聯(lián)、美國(guó)和加拿大等國(guó)逐漸建成了750kV和765kV等電壓等級(jí)的最高的超高壓電網(wǎng)。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究特高壓技術(shù)的發(fā)展歷程 高壓、超高壓輸電線和變電站的數(shù)目日益增多，環(huán)境問(wèn)題變得日益突出，特別是輸變電用地的約束條件限制了超高壓輸電的發(fā)展。60年代末至70年代初，美國(guó)、前蘇聯(lián)等國(guó)

25、經(jīng)過(guò)調(diào)查和對(duì)用電負(fù)荷的預(yù)測(cè)認(rèn)為，未來(lái)幾十年內(nèi)用電將繼續(xù)保持20世紀(jì)6070年代的平均年增長(zhǎng)6%以上的強(qiáng)勁勢(shì)頭。并且認(rèn)為：大型和特大型高效率機(jī)組和大容量規(guī)模發(fā)電廠的發(fā)展這一趨勢(shì)將會(huì)繼續(xù)下去。特高壓大容量輸電將實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)，減少網(wǎng)損，避免輸電設(shè)備的重復(fù)容量，確保電力系統(tǒng)的可靠性，使輸電線路對(duì)環(huán)境的影響降至最小。特高壓輸電將是提高線路輸電能力的主要途徑。并能解決建設(shè)更多超高壓線路與環(huán)境保護(hù)突出的矛盾。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究特高壓技術(shù)的發(fā)展歷程 基于上述幾個(gè)方面的預(yù)測(cè)，美國(guó)的美國(guó)電力公司（AEP）、BPA電力公司、日本東京電力公司、前蘇聯(lián)、意大利和巴西等國(guó)的公司，于20世紀(jì)6

26、0年代末或70年代初根據(jù)電力發(fā)展需要開(kāi)始進(jìn)行特高壓可行性研究。在廣泛、深入的調(diào)查和研究基礎(chǔ)上，先后提出了特高壓輸電的發(fā)展規(guī)劃和初期特高壓輸變電工程的預(yù)期目標(biāo)和進(jìn)度。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究特高壓技術(shù)的發(fā)展歷程 1970年，美國(guó)BPA電力公司作出規(guī)劃，擬用1100kV遠(yuǎn)距離輸電線路，將喀斯喀特山脈東部煤礦區(qū)的坑口發(fā)電廠群的電力輸送到西部用電負(fù)荷中心，輸送容量為8000-10000MW。經(jīng)論證，采用特高壓輸電可減少線路走廊用地，降低電網(wǎng)工程的造價(jià)，同時(shí)減少電網(wǎng)網(wǎng)損，并解決大型和特大型機(jī)組和電廠故障引起的穩(wěn)定性問(wèn)題。當(dāng)時(shí)計(jì)劃于1995年建成第一條1100kV線路，輸送功率60

27、00MW，經(jīng)過(guò)5年后可能再建一條線路 。 美國(guó)AEP電力公司為了減少輸電線路走廊用地和環(huán)境問(wèn)題，規(guī)劃在已有的765KV電網(wǎng)之上迭加一個(gè)1500KV特高壓輸電骨干電網(wǎng)。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究特高壓技術(shù)的發(fā)展歷程 20世紀(jì)70年代，前蘇聯(lián)代做出規(guī)劃，在西伯利亞地區(qū)的坎斯克建設(shè)火力發(fā)電廠群。同時(shí)建設(shè)起于坎斯克經(jīng)由伊塔特、巴爾腦爾到哈薩克斯坦的科克切塔夫、庫(kù)斯坦奈，然后到烏拉爾的車?yán)镅刨e斯克的1150kV輸電線路，全長(zhǎng)2500km，將西伯利亞豐富的煤電和水電電力輸送到蘇聯(lián)的烏拉爾和其他歐洲部分的用電負(fù)荷中心。這條1150kV線路同時(shí)還是蘇聯(lián)西伯利亞哈薩克斯坦烏拉爾三個(gè)聯(lián)合電

28、力系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線。已建成埃基巴斯圖茲到科克切諾夫500km和科克切塔夫到庫(kù)斯坦奈400km（在哈薩克斯坦境內(nèi)）1150KV輸電線路。這兩段線路從1985年到1992年共運(yùn)行了6年。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究特高壓技術(shù)的發(fā)展歷程 日本于20世紀(jì)70年代規(guī)劃，80年代初開(kāi)始特高壓技術(shù)研究，建設(shè)東西和南北兩條1000kV輸電主干線，將位于東部太平洋沿岸的福島第一和第二核電站（裝機(jī)分別為4700MW和4400MW）和裝機(jī)為8120MW的柏崎核電站的電力輸送到東京灣的用電負(fù)荷中心。兩條線全長(zhǎng)487.2km，已全部建成，計(jì)劃輸送電力10000MW以上。這兩條線路，目前降壓500KV運(yùn)

29、行。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究特高壓技術(shù)的發(fā)展歷程 日本發(fā)展特高壓輸電系統(tǒng)的功能歸結(jié)為：（1）解決現(xiàn)有500kV系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題；（2）解決500kV系統(tǒng)東部日益增長(zhǎng)的短路電流問(wèn)題；（3）解決未來(lái)遠(yuǎn)距離輸送電力的穩(wěn)定問(wèn)題。 意大利，為了把本國(guó)南部地區(qū)的煤電和核電電力大容量輸送到北部工業(yè)區(qū)，規(guī)劃在原有380kV輸電網(wǎng)架之上疊加1050kV特高壓輸電骨干網(wǎng)。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究 遠(yuǎn)距離、大容量輸電的需求帶動(dòng)了特高壓輸電技術(shù)的研究。 特高壓輸電技術(shù)是在超高壓輸電技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展的輸電技術(shù)。根據(jù)超高壓輸電的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，以及特高壓輸電建設(shè)和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)和環(huán)

30、境保護(hù)要求，除了電氣設(shè)備的攻關(guān)研制外，高電壓技術(shù)方面的三大關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題必須進(jìn)行深入研究。它們是：（1）特高壓電暈效應(yīng)（2）特高壓絕緣及要求（3）電磁場(chǎng)及其影響。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究美國(guó)的特高壓技術(shù)研究 美國(guó)電力公司（AEP）、邦德維爾（BPA）電力局、通用電力公司和美國(guó)電力研究院（EPRI）等進(jìn)行了特高壓技術(shù)研究。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究前蘇聯(lián)的特高壓技術(shù)研究 為了解決特高壓輸電的工程設(shè)計(jì)，設(shè)備制造問(wèn)題，國(guó)家組織動(dòng)力電氣化部技術(shù)總局、全蘇電氣研究院、列寧格勒直流研究院、全蘇線路設(shè)計(jì)院等單位于20世紀(jì)60年代進(jìn)行特高壓輸電的基礎(chǔ)研究。 從197

31、3年開(kāi)始，蘇聯(lián)在白利帕斯特變電站建設(shè)特高壓三相試驗(yàn)線段，長(zhǎng)度1.17km，開(kāi)展特高壓試驗(yàn)研究。進(jìn)行了設(shè)備的絕緣試驗(yàn)、操作過(guò)電壓的研究、可聽(tīng)噪聲、無(wú)線電干擾、變電站內(nèi)電場(chǎng)、設(shè)備安裝、運(yùn)輸和檢修等方面的廣泛試驗(yàn)。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究日本的特高壓技術(shù)研究 中央電力研究所（CRIEPI）、東京電力公司（TEPCO）和NGK絕緣子公司開(kāi)展了特高壓研究，東芝、三菱和日立三家設(shè)備制造公司分別對(duì)特高壓變電設(shè)備進(jìn)行了研制。中央電力研究所在赤誠(chéng)于1980年建立了長(zhǎng)600m，雙回路、兩檔距1000kV試驗(yàn)線段。試驗(yàn)設(shè)備包括污穢絕緣子試驗(yàn)用的特高壓霧室、連續(xù)對(duì)絕緣子加壓的試驗(yàn)設(shè)備，用于可聽(tīng)

32、噪聲試驗(yàn)的電暈籠。在特高壓試驗(yàn)線段上，進(jìn)行了8分裂、10分裂和12分裂導(dǎo)線和桿塔在強(qiáng)風(fēng)和地震條件下的特性試驗(yàn)，進(jìn)行了特高壓施工和維修技術(shù)，可聽(tīng)噪聲、無(wú)線電、電視干擾以及電磁場(chǎng)對(duì)于蔬菜、家禽的生態(tài)影響等方面研究。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究意大利的特高壓技術(shù)研究 意大利電力公司確立了它的1000kV研究計(jì)劃后，在不同的試驗(yàn)站和試驗(yàn)室進(jìn)行特高壓的研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)。在薩瓦協(xié)托試驗(yàn)場(chǎng)有1000kV主要試驗(yàn)設(shè)施，包括1公里長(zhǎng)的試驗(yàn)線段和40米的試驗(yàn)籠組成的電暈、電磁環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備。在米蘭的意大利電力中心試驗(yàn)室及普拉達(dá)納帕斯機(jī)械試驗(yàn)場(chǎng)和米蘭的布魯亥利歐機(jī)構(gòu)試驗(yàn)室也進(jìn)行了試驗(yàn)。高壓電網(wǎng)向特

33、高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究加拿大的特高壓技術(shù)研究 加拿大魁北克水電局高壓試驗(yàn)室進(jìn)行了電壓達(dá)1500kV的輸電系統(tǒng)設(shè)備試驗(yàn)?？笨怂娋纸⒘搜芯繉?dǎo)線電暈的戶外試驗(yàn)場(chǎng)，由試驗(yàn)線段和兩個(gè)電暈籠組成。試驗(yàn)線路和電暈籠均用于高至1500kV的交流系統(tǒng)和1800kV的直流系統(tǒng)的分裂導(dǎo)線的電暈試驗(yàn)。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究中國(guó)的特高壓技術(shù)研究 在中國(guó)，特高壓技術(shù)研究起步于1986年。中國(guó)電力科學(xué)研究院、武漢高壓研究所，電力建設(shè)研究所和有關(guān)高等院校開(kāi)展了特高壓輸電的基礎(chǔ)研究，利用各自特高壓試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行了特高壓外絕緣放電特性，特高壓輸電對(duì)環(huán)境的影響研究，架空線下地面電場(chǎng)的測(cè)

34、試研究，工頻過(guò)電壓、操作過(guò)電壓的試驗(yàn)研究等。武漢高壓研究所于1994年建設(shè)了1000kV級(jí)，長(zhǎng)200m，8分裂導(dǎo)線水平排列的試驗(yàn)線段。電力建設(shè)研究所于2004年建設(shè)的桿塔試驗(yàn)站可進(jìn)行特高壓?jiǎn)位芈?800分裂導(dǎo)線，3060度轉(zhuǎn)角級(jí)桿塔進(jìn)行原型強(qiáng)度試驗(yàn)，還可進(jìn)行特高壓輸電線路防振設(shè)計(jì)方案試驗(yàn)。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究的基本結(jié)論 在減少線路阻抗、提高輸電能力的前提下，可聽(tīng)噪聲特性和環(huán)境要求是特高壓線路設(shè)計(jì)應(yīng)考核的主要因素，按滿足可接受的可聽(tīng)噪聲標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行線路設(shè)計(jì)，對(duì)無(wú)線電和電視的干擾水平可得到滿意的結(jié)果，電暈功率損耗可降至最小。 特高壓輸電電網(wǎng)的工頻過(guò)電壓和操作過(guò)電壓是選擇和

35、設(shè)計(jì)絕緣系統(tǒng)的決定性因素。限制工頻過(guò)電壓特別是操作過(guò)電壓是特高壓輸電的基本可行性問(wèn)題。采用并聯(lián)電抗器、避雷器、開(kāi)關(guān)合、分閘電阻和長(zhǎng)線路分段等有效技術(shù)措施，可以使操作過(guò)電壓限制在1.6p.u水平。工頻和操作過(guò)電壓的空氣擊穿電壓特性，即擊穿電壓與兩電極間的距離關(guān)系有飽和的趨勢(shì)。對(duì)于10001600kV特高壓輸電電網(wǎng)，空氣間隙的飽和趨勢(shì)不會(huì)使輸電成本達(dá)到難于接受的水平，更不會(huì)制約特高壓輸電的發(fā)展。根據(jù)工頻過(guò)電壓和操作過(guò)電壓確定的絕緣水平能滿足雷電過(guò)電壓的絕緣水平要求。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究的基本結(jié)論 特高壓輸電線下和輸電走廊邊緣的地面工頻電場(chǎng)強(qiáng)度可以做到與超高壓線路相同的

36、數(shù)量水平。按可聽(tīng)噪聲標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的特高壓導(dǎo)線布置、導(dǎo)線高度、相間距離和線路走廊寬度，將形成類似于超高壓線路已接受的電場(chǎng)強(qiáng)度和環(huán)境影響。特高壓線路電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，與超高壓線路沒(méi)有根本的差異，不會(huì)成為影響線路設(shè)計(jì)的重要問(wèn)題。 工頻電磁場(chǎng)對(duì)生態(tài)的影響研究表明，特高壓的環(huán)境效應(yīng)按超高壓輸電線路原則設(shè)計(jì)，對(duì)生態(tài)不會(huì)有不良的效果，公眾應(yīng)當(dāng)而且可以接受。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究的基本結(jié)論 從20世紀(jì)70年代開(kāi)始的特高壓技術(shù)研究，大多數(shù)研究項(xiàng)目和任務(wù)，包括主要設(shè)備的原型試驗(yàn)在1983年1986年幾乎已近完成。在前蘇聯(lián)，世界第一條1150kV特高壓輸電線路和戶外變電站于1985年投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)

37、 國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議（CIGRE）組織來(lái)自特高壓輸電研究和建設(shè)的國(guó)家的專家成立3804工作組，對(duì)特高壓技術(shù)進(jìn)行了評(píng)估，于1988年以38委員會(huì)的名義提出報(bào)告，并確認(rèn)：特高壓交流輸電（UHV a.c.transmission）技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)成熟；根據(jù)現(xiàn)有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，800kV是特高壓直流輸電確實(shí)和有把握的可行電壓等級(jí)。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓輸電技術(shù)研究的基本結(jié)論 經(jīng)過(guò)各國(guó)特高壓技術(shù)的研究和試驗(yàn)，技術(shù)問(wèn)題已不是特高壓輸電發(fā)展的限制性因素。發(fā)展特高壓電網(wǎng)在經(jīng)濟(jì)上是有吸引力的。特高壓電網(wǎng)出現(xiàn)和發(fā)展的進(jìn)程由大容量輸電的需求所決定，主要取決于用電負(fù)荷的增長(zhǎng)情況。高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷

38、程國(guó)外特高壓輸電現(xiàn)狀 美國(guó)BPA電力公司、美國(guó)電力公司和意大利電力公司20世紀(jì)70年代規(guī)劃的特高壓輸電工程早已擱置。 前蘇聯(lián)規(guī)劃的特高壓輸電工程，除已建的兩條1150kV線路運(yùn)行6年后降壓500kV運(yùn)行外，其他工程也已擱置。為特高壓技術(shù)試驗(yàn)研究建設(shè)的試驗(yàn)線段已不再試驗(yàn)運(yùn)行。 日本的特高壓輸電線路計(jì)劃于2010年左右開(kāi)始1000kV商業(yè)運(yùn)行。 其他各國(guó)尚未規(guī)劃新的特高壓輸電工程及其進(jìn)度安排。 在特高壓輸電技術(shù)基本成熟可用的情況下，發(fā)達(dá)國(guó)家的特高壓輸電工程擱置或規(guī)劃延遲，根本原因是沒(méi)有大容量、遠(yuǎn)距離的輸電需求。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程國(guó)外特高壓輸電現(xiàn)狀 從20世紀(jì)70年代后期，用電負(fù)荷增長(zhǎng)

39、率降低。 美國(guó)從1975年至1990年實(shí)際用電量?jī)H增加了50%，15年年均增長(zhǎng)率為2.7%。 意大利、前蘇聯(lián)這段時(shí)間的實(shí)際用電量增加了60%，15年年平均增長(zhǎng)率為3%。 這些國(guó)家進(jìn)入80年代后平均年用電量增長(zhǎng)為12%。由于居民用電基本飽和，制造業(yè)逐漸轉(zhuǎn)移國(guó)外，知識(shí)經(jīng)濟(jì)的興起，未來(lái)用電的增長(zhǎng)預(yù)計(jì)不會(huì)有大變化。 由于用電負(fù)荷增長(zhǎng)緩慢，原計(jì)劃在遠(yuǎn)離負(fù)荷中心建設(shè)大型和特大型電廠不得不停建。80年代以后，基本上沒(méi)有特大型機(jī)組和電廠建成投入運(yùn)行。 高壓電網(wǎng)向特高壓電網(wǎng)發(fā)展的歷程特高壓電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo) 歸納前述，各國(guó)發(fā)展特高壓輸電的目標(biāo)有三個(gè)： 大容量、遠(yuǎn)距離從發(fā)電中心（送端）向負(fù)荷中心（受端）輸送電能。 超高壓電網(wǎng)之間的強(qiáng)互聯(lián)，形成堅(jiān)強(qiáng)的互聯(lián)電網(wǎng)，目的是更有效地利用整個(gè)電網(wǎng)內(nèi)各種可以利用的發(fā)電資