特高压和智能电网

国内现状—技术创新
2003年9月，中国第一个750千伏输变电示范工程（兰州东—
青海官亭）在西北开工建设，线路全长140千米。至2005年9月，
仅用了两年时间，世界上海拔最高、中国运行电压等级最高的750
千伏输电线路正式建成投运。
24
1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交 流试验示范工程
25
1000kV晋东南—南阳—荆门特高 压交流试验示范工程
特高压和智能电网
特高压
电网的发展历程
1875年，法国巴黎建成世界上第一座发电厂，标志着世界电 力时代的到来。
1891年，在德国劳芬电厂安装了世界第一台三相交流发电机： 它发出的三相交流电通过第一条13.8kV输电线将电力输送到 远方用电地区，使电力既用于照明，又用于动力，从而开始 了高压输电的时代。
❖ 1985年，前苏联建成世界上第一条1150kV特高压输电线路。 从500kV电压等级到1150kV电压等级用了20年时间。
6
我国发展特高压的背景
我国在2020年发电量将达5000~5400TW·h，发电装机容 量将达到1100~1200GW，与美国2020年的预计发电量 （5500TW·h），发电装机容量（1250GW）大体相近。
1879年，中国上海公共租界点亮了第一盏电灯。1882年， 第一家电业公司——上海电气公司成立。
100多年来，输电电压由最初的13.30，345，400，500，735，750，
765，1000kV。
3
电网的发展历程
输电电压一般分高压、超高压和特高压 高压（HV）：35〜220kV； 超高压（EHV）：330 〜750kV； 特高压（UHV）：1000kV及以上。 高压直流（HVDC）：±600kV及以下； 特高压直流（UHVDC）：±750kV和±800kV。
220kV骨干网架。
9
我国电网的发展历程
❖ 1972年建成330kV刘家峡—关中输电线路，全长 534km，随后逐渐形成西北电网330kV骨干网架。
❖ 1981年建成500kV姚孟—武昌输电线路，全长 595km。为适应葛洲坝水电厂送出工程的需要， 1983年又建成葛洲坝-武昌和葛洲坝-双河两回 500kV线路，开始形成华中电网500kV骨干网架。
1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示 范工程起于山西晋东南（长治）变电站，经河南 南阳开关站，止于湖北荆门变电站。全线单回路 架设，全长640公里，跨越黄河和汉江。变电容 量600万千伏安。系统标称电压1000千伏，最高 运行电压1100千伏。
工程于2006年8月取得国家发展和改革委员会下
达的项目核准批复文件，同年底开工建设，2008
年12月全面竣工，12月30日完成系统调试投入试
运行，2009年1月6日22时完成168小时试运行投
入商业运行，目前运行情况良好。
26
1000kV晋东南—南阳—荆门特高 压交流试验示范工程
工程全面实现了预期建设目标，里程碑计划如期完成，安 全实现了零事故目标，质量达到了优良级标准，文明施工 和环境保护目标圆满实现，工程投资得到了有效控制，科 技创新取得了丰富成果，设备国产化研制取得了历史性突 破。
❖ 1989年建成±500kV葛洲坝-上海高压直流输电线， 实现了华中-华东两大区的直流联网。
10
我国电网的发展历程
❖ 2005年9月，中国在西北地区（青海官厅— 兰州东）建成了一条750kV输电线路，长度 为140.7 km。输、变电设备，除GIS外，全 部为国产。
❖ 2008年12月，晋东南—南阳—荆门1000KV 特高压交流试验示范工程是我国首条跨区 域特高压交流输电线路，始于山西长治晋 东南变电站，经河南南阳开关站，止于湖 北荆门变电站。
39
40
41
42
我国交流1000kV特高压线路建设规
划
43
特高压输电的优点
提高输送容量 缩短电气距离 提高稳定极限 降低线路损耗 减少工程投资 提高单位走廊输电能力 节省走廊面积 改善电网结构 降低短路电流 加强联网能力
44
特高压输电的优点
提高输送容量
➢ 交流线路的自然功率是表征其送电能力的一项指标，其计算公式如下：
在1991年，由于前苏联解体和经济衰退，电力需 求明显不足，导致特高压线路降至500KV运行。
13
前苏联1150kV输电线路地理接线 图
14
国外发展概况
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，从1973年开始特高压输电的研究。
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。
22
武汉特高压交流试验基地位于武汉市江夏区，规模为220kV/120MVA降压变压 器一台，1000kV/3×40MVA升压变压器一台，1000kV/1km单回8分裂输电线路一 条，1000kV/1km同塔双回8分裂输电线路两条。该基地担负着我国特高压交流输 变电工程多项试验任务，将为特高压工程提供试验数据，为制定我国特高压相关 技术标准提供科学依据，同时也为特高压线路带电作业方式研究提供平台。23
特高压输电的优点
提高输送容量
单回线路的输送能力
46
特高压输电的优点
缩短电气距离 提高稳定极限
➢ 交流线路的输送功率可按下式计算：
P U1U2 sinδ Xl
我国电力工业存在的主要问题是能源与负荷地理分布不均 衡：约68%的水力资源分布在西南地区，约76%的煤炭资 源分布在华北、西北地区；70%的负荷则主要集中在东部 沿海。
我国电网发展战略——西电东送，南北互供，全国联网。
目前的500KV电网在传输长度、传输能量、和限制短路电 流等方面均不能满足要求。
从2004年底开始前期工作以来，我国仅用四年时间，建 成了目前世界上运行电压最高、技术水平最先进、我国拥 有自主知识产权的交流输电工程，标志着我国在远距离、 大容量、低损耗的特高压输电核心技术和设备国产化上取 得重大突破，是我国能源基础研究和建设领域取得的世界 级重大创新成果，是世界电力发展史上的重要里程碑。工 程的成功建设对保障国家能源安全和电力可靠供应具有重 要意义。
国外发展概况
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．
原西德
当时对420、800及1200kV 3种电压的输电 工程的研究进行比较，结果表明：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．
1974年将单相试验设备扩建为 1000～15000kV三相系统。
美国邦维尔电力局（BPA）有2处 特高压试验站。
17
美国AEP-ASEA 特高压试验基地
18
国外发展概况
意大利
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。
意大利1000kV工程雷电冲击试验
19
28
1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试 验示范工程
这是世界 上首条 投入商 业运行 的 1000KV 特高压 线路。
29
30
我国±800kV直流输电项目建设规 划
31
云 广 直 流 工 程
32
33
34
35
36
向家坝—上海±800千伏特高压直流输电示范工程
37
38
向家坝—上海±800千伏特高压直流输电示范工程
27
1000kV晋东南—南阳—荆门特高 压交流试验示范工程
通过工程实践，我国全面建成了世界一流的特高 压试验研究体系，全面掌握了特高压交流输电核 心技术，全面建立了特高压交流输电标准体系， 全面实现了国内电工装备制造的产业升级，全面 验证了特高压交流输电的技术可行性、设备可靠 性、系统安全性和环境友好性，全面培养锻炼了 技术和管理人才队伍。特高压交流输电在我国已 具备大规模应用条件。
8
我国电网的发展历程
中国， 1949年新中国成立后，按电网 发展统一电压等级，逐渐形成经济合理的电 压等级系列：
❖ 1952年，用自主技术建设了110kV输电线路， 逐渐形成京津唐110kV输电网。
❖ 1954年，建成丰满至李石寨220kV输电线路，
随后继续建设辽宁电厂至李石寨，阜新电厂
至青堆子等220kV线路，迅速形成东北电网
11
国 外 发 展 概 况
12
国外发展概况
前苏联
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。
P U2 U2 C
Zc
L
其中:U为线电压, Zc为波阻抗,L和
C分别为单位长度上的电感和电容
一回1000kV特高压输电线路的自然功率接近500万千 瓦，约为500kV输电线路的五倍左右。
➢±800kV直流特高压输电能力可达到640万千瓦，是 ±500kV高压直流的2.1倍，是±620kV高压直流的1.7倍. 45
根据国际电工委员会的定义：交流特高压是指
1000kV以上的电压等级。在我国，常规性是指
1000kV以上的交流，800kV以上的直流。
4
电网的发展历程
❖ 1908年，美国建成了世界第一条110kV输电线路；经 过15年，于1923年，第一条230kV线路投入运行； 1954年建成第一条345kV线路。从230kV电压等级到 345kV电压等级经历了31年。在345kV投运15年后， 1969年建成了765kV线路。