淺談特高壓輸電工程關鍵技術

張芳余 張 國 任 磊

國網山西省電力公司檢修分公司

淺談特高壓輸電工程關鍵技術

張芳余 張 國 任 磊

國網山西省電力公司檢修分公司

隨著國民經濟的持續高速增長，電力需求日益旺盛，電力工業的發展速度加快。在這種背景下，要求輸電工程具有更高的輸電能力和輸電效率，實現安全可靠、經濟合理的大容量、遠距離送電。到2020年，我國特高壓電網將形成以“三華”特高壓同步電網為中心，滿足大煤電、大水電、大核電和大可再生能源基地電力輸送，交直流協調發展的堅強網絡平臺。特高壓直流輸電是滿足這種要求的關鍵技術之一。本文將特高壓輸電工程中的關鍵技術內容進行闡述，僅供參考。

特高壓；輸電工程；技術應用

根據中國的能源分布可知，能源消耗與地域能源資源呈逆向分布。相對于其他形式的能量傳輸而言，電力能源的傳輸外送具有無可比擬的優勢。在發展特高壓電網的過程中，目前而臨的能源分布和電力能源的傳輸的局面亟待解決。隨著國民經濟持續不斷的發展，能源消費日益增長，建設以特高壓為骨干的電網輸電系統己成為我國電網發展的必然趨勢。特高壓電網除具有大容量和遠距離傳輸的優勢，還具有較高的安全性、可靠性、靈活性、運行維護方便等優點。

1 建設特高壓直流輸電線路的意義

隨著經濟的迅猛發展，世界各國的用電量日益增長。其中所有發達國家的發電量都能滿足其負荷的需求，他們能做到大功率、高電壓、長距離的輸送電能。而在我國供電能力卻遠遠跟不上負荷的需求，電力行業的落后直接影響了我國經濟的快速發展。我國的國情決定了在未來很長的一段時期里還需長期進行基礎建設和基礎工業的建設，這需要強大的電力能源來做為快速發展經濟建設的堅實后盾。在電力輸送技術中，特高壓直流輸電具有輸送距離長、容量大、控制靈活、調度方便的優點。電力能源與負荷之間的超遠距離和超大負載正需要這種輸電方式。在輸電過程中，通過換流器把交流變為直流，再通過高壓線輸送到下一個換流站轉換成交流電，最后并入電網。特高壓直流輸電與交流輸電相比具有輸送方式靈活、損耗低、輸電走廊占用少、可控性高等特點。除此之外，特高壓直流輸電方式還對電網的安全、可靠、穩定運行提供了有力保障。正是基于特高壓直流輸電的種種優點，使得世界各國對此不斷的研究、應用與發展。

2 關鍵技術分析

2.1 設備的應用

換流變壓器是直流輸電工程中的主要設備之一，它不僅參與了換流器的交流電與直流電的相互轉變，而且承擔著改變交流電壓數值、抑制直流短路電流的作用。此外還可以削弱交流系統侵入直流系統的過電壓，減少換流器注入交流系統的諧波，同時實現交、直流系統的電器隔離。

無功補償設備在直流輸電系統中換流器所需的無功功率只能采取無功就地補償原則。在換流站中加裝足夠容量的無功補償裝置。常見的無功補償裝置有：機械投切式無功補償裝置，靜止無功補償裝置同步調相機等。

濾波器按照其在直流輸電中的用途可分為交流濾波器和直流濾波器，分別接在交、直流母線上，抑制換流器產生的諧波注入交流系統或直流線路。按照其連接方式還可分為串聯濾波器、并聯濾波器。按電源特性分為有源濾波器和無源濾波器。

直流輸電線路是指直流正極、負極傳輸導線、金屬返回線以及直流接地極引線，其作用是為整流站向逆變站傳送直流電流后直流功率提供通路。

2.2 高電壓與絕緣技術

在進行電能輸送時，不論是在一般的電壓等級下還是強電等級下，電壓和絕緣都是相輔相成的關系，當電壓升高時絕緣也要升高。如果絕緣不隨電壓等級相應提高，就會出現設備被燒毀、電網穩定運行狀態遭到破壞，嚴重時還會導致人員傷亡等重大事故的發生。在普通絕緣不能保證電氣設備與輸電線路絕緣的前提下，就必須考慮使用復合材料來代替普通的瓷質和玻璃絕緣。但在選擇絕緣材料的同時，也要和當地的氣候條件、環境條件等復合判斷。比如在氣候比較濕潤的南方它對絕緣子的表面要求就比較高。在污染比較嚴重的地區，由于絕緣套管、絕緣子表面等受到污濁的情況比較嚴重，因此在這些地區若使用一般材質的絕緣，就會出現擊穿、短路、設備燒毀、嚴重的導致人員傷亡等。因此在不同環境氣候下對絕緣套管、穿墻套管、絕緣子表面的材質要求也相對較高、較特殊。在我國的西電東輸工程中，由于我國的地勢西高東低，對于高海拔地區，也要把海拔對絕緣的影響考慮進去。總之，在提升電壓等級的同時務必提升設備的絕緣性能，二者是密不可分的。

2.3 控制保護技術

在電力系統中，任何系統都離不開控制和保護系統的支持。在直流輸電系統中最為重要的就是控制保護技術。其中，控制保護里包含了軟硬件平臺、直流控制保護設計、觸發控制、直流保護等。除此之外，傳統的保護也是必要的，比如高壓輸電線路上的防雷線、架線鐵塔上的避雷針、換流站里的避雷針、避雷器、接地網、變壓器的防雷保護等。在特高壓直流輸電線路中的換流站里有很多的變壓器，對應著就有很多的晶閘管來控制這些線路。在這個復雜的系統中必須有一個安全可靠的控制保護操作系統來保障它的正常運作，一旦出現故障不會造成設備損壞、大面積停電以及人員傷亡等事故。

2.4 運行管理技術

特高壓設備承擔著傳遞能源和信息的任務，其運行狀態的檢測和維護檢修技術的水平對特高壓的安全運行至關重要。設備的運行狀態檢測，特別是在線監測技術的應用能夠有效地預測安全事故的發生，對運維水平的提高有重要意義。然而我國在線監測技術方面的研究還不夠成熟，故對目前在線監測技術的考核和評價，應選擇可靠性較強的狀態檢測與檢修技術，對相應的技術內容提出符合我們要求的意見。而對電網存在的風險需從強化安全穩定控制措施、優化網架結構、優化運行方式、重視風險管理4個方而提高特高壓電網應對風險的能力。

綜上所述，除了要掌握特高壓直流輸電工程中的關鍵技術外，還應結合工程環境、自然條件等具體問題具體分析，才能保證供電網絡安全、可靠、有效的運行。

[1]肖登明，董越，黃東海.我國特高壓輸電工程的GIS技術[J].高電壓技術，2006，12：115-117.

[2]趙功展.特高壓直流輸電工程關鍵技術應用分析[J].企業技術開發，2014，32：121-122.