特高压交直流输电与特高压电气设备
特高压交直流输电与特高压电气设备培训知识
特高压交直流输电与特高压电气设备培训知识1. 特高压交直流输电简介特高压交直流输电是指采用特高压输电技术，通过直流或交流方式进行电力传输的一种方式。
与传统的输电方式相比，特高压交直流输电具有输电损耗小、输电距离远、占地面积小等优势，被广泛应用于电力传输领域。
特高压交直流输电的实现离不开特高压电气设备的支持与配合。
2. 特高压电气设备概述特高压电气设备是指用于特高压输电系统中的各种电气设备，包括变压器、断路器、隔离开关、母线、电缆等。
这些设备在特高压输电系统中发挥着重要的作用，保障电力传输的稳定性、安全性和可靠性。
2.1 变压器特高压变压器是特高压输电系统中的核心设备之一。
它起到将输电线路上的电能进行变压和调节的作用，实现电能的高效传输和分配。
特高压变压器具有额定电压高、容量大、工作稳定等特点，是特高压输电系统中不可或缺的设备。
2.2 断路器和隔离开关特高压断路器和隔离开关是特高压输电线路中的重要保护装置。
断路器主要用于短路故障的处理，隔离开关则用于将线路切断，以便进行维护和检修工作。
特高压断路器和隔离开关的设计和制造要求严格，能够在高电压、大电流环境下工作，确保系统的安全运行。
2.3 母线和电缆特高压输电系统中的母线和电缆用于将变电站产生的电能输送到各个负载点。
母线是一种金属导体，承担着电能传输的任务；电缆则是一种绝缘导体，用于将电能从母线输送到负载点。
特高压输电系统中的母线和电缆需要具备良好的导电性能和绝缘性能，以保证电能的传输效果和质量。
3. 特高压交直流输电技术培训为了提高特高压交直流输电技术的应用水平，必须进行相关的培训工作，在电力行业中培养专业人才。
特高压交直流输电技术培训主要包括以下几个方面的知识和技能：3.1 特高压交直流输电基础知识特高压交直流输电基础知识包括特高压输电系统的工作原理、输电线路的结构和组成、特高压电气设备的分类和功能等内容。
学员需要了解特高压交直流输电的基本概念和原理，掌握特高压电气设备的基本知识。
浅谈对我国特高压交直流输电技术分析与研究
浅谈对我国特高压交直流输电技术分析与研究摘要：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。
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；交直流配合一、特高压输电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)。
二、我国特高压直流输电技术1、特高压直流输电现状：20 世纪 80 年代前苏联曾动工建设哈萨克斯坦—中俄罗斯的长距离直流输电工程，输送距离为2400km，电压等级为±750kV，输电容量为 6GW；巴西和巴拉圭两国共同开发的伊泰普工程采用了±600kV 直流和 765kV 交流的超高压输电技术，第一期工程已于 1984 年完成，1990 年竣工，运行正常； 1988到1994 年为了开发亚马逊河的水力资源，巴西电力研究中心和 ABB 组织了包括±800kV 特高压直流输电的研发工作，后因工程停止而终止了研究工作。
2、特高压直流输电技术的特点及适用范围：特高压直流输电工程由于输送容量大，电压等级进入特高压范畴，换流站和线路工程在电磁环境影响、绝缘配合、外绝缘特性、无功补偿配置、换流阀组、直流场接线以及总平面布置等方面均有其自身特点，技术难度大，也是可行性研究阶段的主要技术内容，需要结合工程的自然地理环境和两端电网情况进行深入的研究和论证，初步确定其主要技术原则和方案。
特高压电网的技术特性
特高压电网的技术特性我国特高压电网包括特高压交流输电和特高压直流输电两种形式，交流为1000kV；直流为±800kV。
根据我国未来电力流向和负荷中心分布的特点以及特高压交流输电和特高压直流输电的特点，在我国特高压电网建设中，将以1000kV交流特高压输电为主形成国家特高压骨干网架，以实现各大区域电网的同步强联网；±800kV特高压直流输电，则主要用于远距离，中间无落点、无电压支持的大功率输电工程。
特高压电网的系统特性主要反映在技术特点、输电能力和稳定性三个方面。
1000kV交流输电中间可落点，具有电网功能，输电容量大，覆盖范围广，节省输电线路走廊，有功功率损耗与输电功率的比值小；1000kV交流输电能力取决于各线路两端的短路容量比和输电线路距离，输电稳定性主要取决于运行点的功角大小。
±800kV特高压直流输电中间不落点，可将大量电力直送大负荷中心，输电容量大、输电距离长、节省输电线路走廊，有功功率损耗与输送功率的比值大，其输电稳定性取决于受端电网的结构。
一、关键技术分析1、特高压系统中的过电压电力系统的过电压是指由于内部故障、开关操作或遭受雷击，而造成瞬时或持续时间较长的高于电网额定允许电压并可能导致电气装置损坏的电压升高。
我国特高压系统具有线路距离长、输送容量大；各地电网差异性大；部分特高压线路可能经过高海拔或重污秽地区等特点。
这些都使得过电压问题成为特高压系统设计中的重要问题之一。
表3－1为国外特高压系统的过电压水平情况。
目前我国尚无特高压过电压的标准，为了便于研究，经过反复计算和比较，并吸取其他国家的经验，初步建议下列的绝缘水平，作为进一步研究的参考和依据。
1) 工频过电压:限制在1.3p.u.以下(持续时间≤5s)，在个别情况下线路侧短时(持续时间≤0.35s)允许在1.4p.u.以下。
2) 相对地统计操作过电压(出现概率为2%的操作过电压):对于变电站、开关站设备应限制在1.6p.u以下。
第五节 特高压直流输电
对于中间无落点的远距离输电，则 应采用特高压直流输电。
针对金沙江一期送出工程，有关部门对采用交流 1000kV、 每回线路输送功率4000MW，交流750kV、每回线路输送功 率 2250MW ，直流 800kV 、输送功率 6400MW 和 4800MW 以及直流 600kV 、输送功率 3600MW 等几种输电方案进行 的技术经济分析比较，得出各种输电方式的成本与输电距 离的关系如下图。
从20世纪70年代初期开始，美国、前苏联、巴西、加拿 大、南非等国考虑到特大容量、超远距离输电的需求，在 进行特高压交流输电研究的同时，也启动了特高压直流输 电的研究工作。CIGRE、 IEEE、美国EPRI、巴西CEPEL、 加拿大IREQ、瑞典ABB等科研机构和制造厂商，在特高压 直流输电关键技术研究、系统分析、环境影响研究、绝缘 特性研究和工程可行性研究等方面取得了大量的成果，其 主要结论有:
二、特高压交流输电和特高压直流输电的比较
我国西南水电资源丰富，随着西南大型水电站的建设， 如金沙江一期溪洛渡、向家坝电站总装机容量 18.6GW，将 电力送往华东、华中负荷中心的距离为 1000km一2400km， 必须采用特高压的输电方式。这些送出工程是采用特高压交 流还是采用特高压直流，则应根据可靠性、经济性等方面对 方案进行技术经济论证比较确定。
从电网规划方案安全稳定性和经济性计算结果看，对于输电 距离较长的大容量输电工程，如果在输电线路中间有落点，可获 得电压支撑，则交流特高压输电的安全稳定性和经济性较好，而 且具有网络功能强、对将来能源流变化适应性灵活的优点。因此， 除了位于边远地区的大型能源基地，输电线路中间难以落点，难 以获得电压支撑的情况外，一般应首先考虑采用特高压交流实现 电能的跨区域、远距离、大容量输送。但是在特高压交流输电工 程建设初期，由于网络结构薄弱、中间电压支撑较差等原因，其 实际输电能力将受系统稳定问题的限制，输送功率达不到自然功 率。
超高压输电技术PK特高压输电技术谁更优？
超高压输电技术PK特高压输电技术谁更优？超高压输电技术PK特高压输电技术谁更优？根据“十二五”规划，“十二五”期间中国电网五年的投资规模将达到1.58万亿元，年均为3000亿元，其中交直流特高压电网预计占三分之一，110千伏的以下预计占三分之一，220至750千伏之间也将占到三分之一。
由此可见，高压，超高压和特高压在电网建设中各自占据着举足轻重的地位。
超高压输电技术和特高压输电技术和研究和应用都不可小视。
超高电压是指330千伏至765千伏的电压等级，即330(345)千伏、400(380)千伏、500(550)千伏、765(750)千伏等各种电压等级。
特高压输电是指交流1000千伏或直流±800千伏电压等级。
超高压直流输电的优点和特点 ①输送容量大。
现在世界上已建成多项送电3GW的高压直流输电工程。
②送电距离远。
世界上已有输送距离达1700km的高压直流输电工程。
我国的葛南(葛洲坝-上海南桥)直流输电工程输送距离为1052km，天广(天生桥-广东)、三常(三峡-常州)、三广(三峡-广东)、贵广(贵州-广东)等直流输电工程输送距离都接近1000km。
③输送功率的大小和方向可以快速控制和调节。
④直流输电的接入不会增加原有电力系统的短路电流容量，也不受系统稳定极限的限制。
⑤直流输电可以充分利用线路走廊资源，其线路走廊宽度约为交流输电线路的一半，且送电容量大，单位走廊宽度的送电功率约为交流的4倍。
如直流±500kV线路走廊宽度约为30m，送电容量达3GW;而交流500kV线路走廊宽度为55m，送电容量却只有1GW。
直流电缆线路不受交流电缆线路那样的电容电流困扰，没有磁感应损耗和介质损耗，基本上只有芯线电阻损耗，绝缘水平相对较低。
⑥直流输电工程的一个极发生故障时，另一个极能继续运行，并通过发挥过负荷能力，可保持输送功率或减少输送功率的损失。
⑦直流系统本身配有调制功能，可以根据系统的要求做出反应，对机电振荡产生阻尼，阻尼低频振荡，提高电力系统暂态稳定水平。
特高压交直流区别讲解
2. 直流输电技术的不足
（1）换流装置较昂贵。这是限制直流输电应 用的最主要原因。在输送相同容量时，直流 线路单位长度的造价比交流低;而直流输电两 端换流设备造价比交流变电站贵很多。这就 引起了所谓的“等价距离”问题。 （2）消耗无功功率多。一般每端换流站消耗 无功功率约为输送功率的40％～60％,需要无 功补偿。
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3.特高压交流输电的主要优点
（1）提高传输容量和传输距离。随着电网区 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的扩大，电能的传输容量和传输距离也不 断增大。所需电网电压等级越高，紧凑型输 电的效果越好。 （2）提高电能传输的经济性.输电电压越高输 送单位容量的价格越低。 （3）节省线路走廊和变电站占地面积。一般 来说，一回1150 kV输电线路可代替6回500 kV 线路。采用特高压输电提高了走廊利用率。
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（6）不能用变压器来改变电压等级。直流输电主要用于长距离大容量输电、交流系统之间异步互联和海底电缆送电等。与直流输电比较，现有的交流500kV输电（
2. 直流输电技术的不足
（5）从运行维护来说，直流线路积污速度快、 污闪电压低，污秽问题较交流线路更为严重。与 西方发达国家相比，目前我国大气环境相对较差 ，这使直流线路的清扫及防污闪更为困难。设备 故障及污秽严重等原因使直流线路的污闪率明显 高于交流线路。 （6）不能用变压器来改变电压等级。直流输电 主要用于长距离大容量输电、交流系统之间异步 互联和海底电缆送电等。与直流输电比较，现有 的交流500kV输电（经济输送容量为1 000 kW,输 送距离为300~500 km）已不能满足需要，只有提 高电压等级，采用特高压输电方式，才能获得较 高的经济效益。
特高压交流与特高压直流输电技术特点对比分析
特高压交流与特高压直流输电技术特点对比分析1 特高压交流输电的技术特点（1）特高压交流输电中间可以落点，具有电网功能，可以根据电源分布、负荷布点、输送电力、电力交换实际需要构成国家特高压骨干网架。
特高压交流电网明显的优点是：输电能力大（每提高一个电压等级，在满足短路电流不超标的前提下，电网输送功率的分区控制规模可以提高两倍以上，见表附-1）、覆盖范围广（可以覆盖全国范围）、网损小（铜耗与电压平方成反比；为了降低地面场强、减少电晕损耗，特高压交流线路一般采用八分裂导线，导线电流密度一般选择0.5~0.6A/2mm 左右）、节省架线走廊（如果都按照自然功率输送同等容量的电力1000万千瓦，采用500kV 交流输电，需要8~10回；采用1000kV 交流输电，仅需要2回，可以明显减少输电走廊，如果采用同塔双回，将进一步节省输电走廊，这对寸土寸金的长三角地区是很有意义的）。
特高压交流电网适合电力市场运营体制。
适应随着时间推移“西电东送、南北互补”电力流的变化。
附表-1短路电流控制水平及相应的系统分区控制规模（2）随着电网发展装机容量增加，等值转动惯量加大，电网同步功率系数逐步加强（设功角特性曲线的最大值为M P ，运行点功角为0δ,则同步功率系数为功角特性曲线上运行点功率的微分，0δCOS P P M S =，0δ越小，S P 越大，同步能力越强），交流同步电网的同步能力得到较充分利用。
同步电网结构越坚强，送受端电网的概念越模糊，如欧洲电网那样普遍密集型电网结构，功角稳定问题不突出，电压稳定问题上升为主要稳定问题。
法国联合电网1978年“12.19”大面积停电事故剖析：这次事故损失负荷29GW，约占当时全法国负荷75%，停电8.5小时，少送电1亿kWh。
造成这次大面积停电事故的主要原因是：低温造成系统负荷大量增加，系统无功备用容量不足，导致系统电压崩溃。
当时法国气温比往年同期低5～7℃，负荷水平比预计多1.2～1.3GW。
特高压直流输电的系统特性
武汉高压研究所
2004-12-14 WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTE
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特高压直流输电的系统特性
高压直流输电
❖ 高压直流输电的特点及应用
直流输电架空线路只需正负两极导线，杆塔结构简单，线路 走廊窄，造价低，损耗小。直流线路的输送能力强，一回 士 500kV的直流线路可输送3000～3500MW，士800kV则可输送4800～ 6400MW；直流线路无电容电流，沿线的电压分布均匀，不需装设 并联电抗器。
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特高压直流输电的系统特性
高压直流输电
❖
两端直流输电系统可分为单极系统（正
极或负极）、双极系统（正、负两极）和背
靠背直流系统（无直流输电线路）三种类型。
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特高压直流输电的系统特性
相互影响小。
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特高压直流输电的系统特性
高压直流输电
❖ 高压直流输电的系统构成 （两端系统）
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多端系统换流站之间的连接方式可以是并联或串联方式，连接换 流站的直流线路可以是分支形或闭环形。
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由于近年来我国电源超常发展，电网建设严重滞后，输电能 力不足，电网与电源发展不协调的矛盾十分突出。
• 现有500千伏跨区同步互联电网联系薄弱，输电能力 严重不足，大电网的优越性难以发挥。
• 区域电网之间水火互济和跨流域补偿能力明显不足。 • 现有电网难以满足远距离、大容量输电的需要。
第四章 特高压交直流输电 与特高压电气设备
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引言
• 电力工业起源于19世纪后期，世界上第一台火力 发电机组是1875年建于巴黎北火车站的直流发电 机，用于照明供电。1879年，美国旧金山实验电 厂开始发电，这是世界上最早出售电力的电厂。 而我国电力工业的发展几乎和国际同步，我国也 在1882年建成第一座发电厂。目前我们国家的电 力技术无论是电压等级、机组容量还是设备制造 方面相对发达国家来说基本持平，甚至在某些技 术领域，如特高压与智能电网，还走在世界前列 。
就我国而言，交流高压电网指的是110千伏和220千伏电 网；超高压电网指的是330千伏、500千伏和750千伏电网。 特高压电网指的是1000千伏电网；高压直流指±500千伏及 以下直流系统，特高压直流指±800千伏直流系统。
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相邻两个电压等级的级差如何确定？
一般认为，超高压电网更高一级电压标称值应高于现有电网最高 电压1倍及以上。这样，输电容量可提高4倍以上，不但能与现 有电网电压配合，而且为今后新的更高电压的发展，留有合理 的配合空间，做到简化网络结构，减少重复容量，便于潮流控 制，减少线路损耗，有利于安全稳定运行。
特高压交流：同塔双回和猫头塔单回线路的走廊宽度分别为75 米和81米，单位走廊输送能力分别为13.3万千瓦/米和6.2万千瓦 /米，约为同类型500千伏线路的三倍。
特高压直流：±800千伏、640万千 瓦直流输电方案的线路走廊约76米， 单位走廊宽度输送容量为8.4万千瓦 /米，是±500千伏、300万千瓦方案 的1.29倍，±620千伏、380万千瓦 方案的1.37倍。
• 国家电网公司制定了“一特四大”能源战略，即特高压电 网、大煤电、大水电、大核电、大可再生能源基地。
• 2009年5月21日，国家电网公司在“2009特高压输电技术国 际会议”上提出了“建设坚强的智能电网”战略举措。
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特高压交直流输电
• （一）开展特高压电网建设的紧迫性 ‒ 我国能源资源赋存和电力负荷分布极不均衡的状 况，西电东送，南北互供，全国联网势在必行 。 ‒ 采用特高压输电有利于实现电力资源在较大范围 优化配置，有利于节省线路走廊和节约土地资源 ，有利于节省电网建设投资和运行费用，有利于 减少煤电对环境污染的影响。
（三）特高压输电的特点 3．线路损耗低
在导线总截面、输送容量均相同的情况下，1000千伏交流线 路的电阻损耗是500千伏交流线路的四分之一。
±800千伏直流线路的 电阻损耗是±500千伏 直流线路的39％，是 ±620千伏直流线路的 60％。
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特高压交直流输电
（三）特高压输电的特点 4．节约土地资源
能否采用750kV作为500kV电网的更高一级电压等级？
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特高压交直流输电
（三）特高压输电的特点
1．输送容量大 一回1000千伏特高压输电线路的送电能力接近500万
千瓦，约为500千伏输电线路（88.5）的五倍左右。 ±800千伏直流特高压(4kA)输电能力可达到640万千瓦，
是±500千伏高压直流(3kA)的2.1倍，是±620千伏高压 直流的1.7倍。
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特高压交直流输电
（三）特高压输电的特点 6．联网能力强
通过交流特高压同步联网，大幅度缩短电网间的电气距离，加 强电气联系，提高稳定水平，充分发挥大电网互联的水火互济、 错峰、跨流域互补、减少系统装机备用容量等各种联网效益。
利用特高压联网，增强网间功率交换能力，可以在更大范围内 优化能源资源配置方式，有利于改善电网结构，分层分区布局， 从根本上解决短路电流超标等问题。
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特高压交直流输电
（三）特高压输电的特点 5．工程投资省
采用特高压输电技术，可以节省大量导线和铁塔材 料，从而降低建设成本。根据有关设计部门的计算， 1000千伏交流输电方案的单位输送容量综合造价约为 500千伏输电方案的73％，节省工程投资效益显著。另 外，采用特高压输电可减少线路回数及设备数量，有 利于提高供电可靠性，降低运行费用。
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引言
• 2008年底我国装机容量达7.9亿千瓦，全年发电量达34268 亿kW·h，仅次于美国居世界第二位，成为世界电力生产和 消费大国，但是人均装机容量和人均用电量较世界平均水 平都低 。
• 电力系统是一个知识密集型行业，科学技术在电力行业中 的重要性就显得尤为突出。目前电力系统正朝着大电网、 特高压、大机组、高自动化方向发展。
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特高压交直流输电
（二）特高压输电的定义
交流输电电压一般分高压、超高压和特高压。国际上，
高压（HV）通常指35～220千伏电压。超高压（EHV）通常 指330千伏及以上、1000千伏以下的电压。特高压（UHV） 定义为1000千伏及以上电压。高压直流（HVDC）通常指的 是±600千伏及以下的直流输电电压，±600千伏以上的电 压称为特高压直流（UHVDC）。
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特高压交直流输电能
力，代表着当今输电技术的最高水平，是符合我国国 情的输电方式和未来电网的发展方向。
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输电线路的II形等值电路
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特高压交直流输电
（三）特高压输电的特点
2．送电距离长
在输送相同功率的情况下，1000千伏特高压输电 线路的最远送电距离约为500千伏线路的四倍。 采用±800千伏直流输电技术使得超远距离的送电 成为可能，经济输电距离可以达到2500公里及以上。
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特高压交直流输电