關(guān)于輸配電技術(shù)發(fā)展趨勢分析及應(yīng)用探討

劉文杰

摘 要：在全球資源能源逐漸匱乏的前提下，如何利用清潔、方便、高效的電力資源，已成為現(xiàn)代輸配電技術(shù)的發(fā)展新方向。文章主要針對輸配電技術(shù)的發(fā)展趨勢和應(yīng)用做簡要的分析闡述。

關(guān)鍵詞：輸配電技術(shù)；多端輸電；高效；可靠性

1 現(xiàn)代社會對輸配電系統(tǒng)的要求

在現(xiàn)代城市快速發(fā)展中，對輸配電系統(tǒng)具有以下幾點(diǎn)要求：第一，經(jīng)濟(jì)性，在滿足用戶需要和輸送、分配電力的基礎(chǔ)上，盡可能的降低工程成本；第二，可靠性，隨著用戶對電量的需求量增大，以及電力系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，負(fù)荷密度等增大，需要提高輸配電系統(tǒng)的可靠性；第三，環(huán)保性，目前市場對輸配電工程的環(huán)保要求越來越高，通過降低輸配電線路、變壓系統(tǒng)的電磁波干擾、噪聲污染、靜電感應(yīng)、電磁場生態(tài)效應(yīng)等將輸配電的環(huán)保影響降低到規(guī)定水平以下。第四，質(zhì)量性，目前電用戶對電能質(zhì)量要求越來越高，隨著輸配電技術(shù)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、微電子設(shè)備、可編程控制的應(yīng)用，輸配電諧波、瞬間壓變的發(fā)生概率大大降低，對于用戶的信息保密、系統(tǒng)完整性有著改革性的重要意義。

2 輸電技術(shù)的發(fā)展前景

2.1 三相高壓交流輸電仍是主流

在常規(guī)的三相高壓交流輸電方式主要應(yīng)用在遠(yuǎn)距離輸電工程中，其并將長時間內(nèi)應(yīng)用于輸電和聯(lián)網(wǎng)工藝中。在商業(yè)化的交流輸電工程中，一般最高電壓為765kV。在前蘇聯(lián)曾經(jīng)投資建設(shè)了距離為90km，電壓為1150kV的特高壓輸電線路，并通過了測試，但是由于一定的因素，使得電壓降至500kV運(yùn)行。在20世紀(jì)末期日本建立了50km、109km、138km三段1000kV高壓輸電線路，但是現(xiàn)在處于50kV狀態(tài)下運(yùn)行。此外，在美國、瑞典、意大利等國家曾試圖去建立特高壓輸電計(jì)劃，但是綜合考慮運(yùn)行成本、運(yùn)營效率、環(huán)保問題以及用戶需求等多方面因素，隨后該特高壓輸電計(jì)劃被中止。因此，隨著輸電高壓的快速發(fā)展，目前已處于飽和狀態(tài)。在未來交流輸電發(fā)展的主要方向是朝著新技術(shù)發(fā)展。

2.2 高壓直流輸電日顯重要

高壓直流輸電是遠(yuǎn)距離輸電的主要方式之一。從上世紀(jì)中期到上世紀(jì)末，已有多個直流輸電工程，且有一些正處于建設(shè)過程中。世界上最大的直流輸電工程是巴西伊泰普直流輸電工程，電壓為±60kV。在遠(yuǎn)距離輸電、跨海送電、電網(wǎng)互聯(lián)等方面高壓直流輸電工程發(fā)揮了很重要的意義。中國建成了±500kV天-廣直流輸電工程、葛洲壩-上海輸電工程。為未來端對端直流輸電工程仍然是長距離輸電和聯(lián)網(wǎng)的主要方式。

在輸電工程發(fā)展過程中，為了克服直流輸電多落點(diǎn)受電、多電源供電的問題，研究出多端直流輸電工程。在全球已有多個國家已采用多端直流輸電工程，例如，加拿大五端直流輸電工程、意大利沙丁島工程。但是由于一些控制協(xié)調(diào)問題，多端未全部應(yīng)用，如加拿大五端只用了其中的三端。

在今后的直流輸電技術(shù)中，主要朝著可關(guān)斷器件的換流器提高輸電的效率，并可以大幅度簡化輸電站設(shè)備、減少輸電站的占地面積、大幅度降低工程成本，從而在經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上更具有使用價值。在直流輸電技術(shù)中，輕型直流輸電是新一代的直流輸電技術(shù)，它具有可關(guān)斷的器件組成換流器，并且輸電站換流不受端系統(tǒng)短路容量的限制，同時還可以有效的避免換相失敗的問題和避免多條直流輸電線路落點(diǎn)在同一負(fù)荷區(qū)出現(xiàn)互相影響。

2.3 輸電線路發(fā)展趨勢

（1）緊湊型線路。發(fā)展緊湊型線路的主要目的有兩方面，第一，提高電路的電能輸送能力；第二，節(jié)省輸配電線路走長。緊湊型電路對于增大電路的輸送能力有著明顯作用，簡單來說緊湊型線路是通過改變的線路的空間布局來實(shí)現(xiàn)線路阻抗自然補(bǔ)償。具體方式有增加分裂導(dǎo)線數(shù)、合理排布各相導(dǎo)線、縮短相間距離等方法降低線路的阻抗，降低電輸送能耗。此外，通過優(yōu)化輸送電系統(tǒng)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)減少受電磁場影響的線路，對城市景觀改善的作用十分明顯。

（2）氣體絕緣線路。氣體絕緣輸電線路，是以帶有與導(dǎo)線同軸的接地金屬外殼和六氟化硫氣體絕緣的輸電線路，它與常規(guī)的電纜相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：承載電流大、絕緣擊穿后可恢復(fù)等。它的敷設(shè)方式可以在地下，也可以在地面。目前，在水力發(fā)電廠的出線等場合已應(yīng)用氣體絕緣的輸電線。在國外氣體絕緣線路也到了應(yīng)用，在沙特阿拉伯建設(shè)了一條總長17km的420kV氣體絕緣線路，在日本建設(shè)了距離為3.3公里、電壓為275kV的氣體絕緣輸電線路。在未來輸電線的發(fā)展趨勢中，因架空輸電線路的工程成本較高，輸電線路走廊的獲得越來越困難，氣體絕緣的輸電線的研究和開發(fā)受到重視。

（3）超導(dǎo)輸電線路。超導(dǎo)輸電是另一常見的低損耗輸電方式。其特點(diǎn)是輸電磁場影響小，輸電電壓低，輸電電場影響小，上述特點(diǎn)對于環(huán)境協(xié)調(diào)要求高的輸配電工程意義非常大。通過安裝超導(dǎo)輸電線路能夠很大程度上滿足城市供電需求，對于日益增大的市政供電有著支持改善作用。超導(dǎo)輸電線路可利用原有電纜管道，施工便利，但是超導(dǎo)輸電線路本身造價較高，且抗冷熱可靠性有待研究，目前并未大范圍應(yīng)用，尤其對于長距離輸電線路工程的應(yīng)用價值有待商榷。

2.4 變電站發(fā)展趨勢

（1）集成化電力設(shè)備。在輸電站快速發(fā)展中，電氣設(shè)備朝著的模塊化、緊湊化、智能化等發(fā)展趨勢努力，近幾年出現(xiàn)了不同電氣設(shè)備的集成化電力設(shè)備。例如，智能化開關(guān)設(shè)備，其集接地開關(guān)、隔離月-關(guān)、斷路器、傳感器、電流互感器于一體。且集成化電力設(shè)備占地面積小、降低電力站投資成本、縮短電站安裝試件。

（2）環(huán)保變電站。在變電站運(yùn)行過程中，電氣設(shè)備會產(chǎn)生較大的機(jī)械振動，產(chǎn)生較大的噪聲。同時，在變電站運(yùn)行過程中，若變電站出現(xiàn)泄漏或者出現(xiàn)廢棄物等，不僅影響變電站的正常運(yùn)行，且還會對周圍的環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此，近幾年出現(xiàn)了環(huán)保變電站，其運(yùn)行聲音小，廢棄物少，符合國家的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。

3 配電技術(shù)展望

3.1 可靠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是供電系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)，為保證可靠供電必需建立可靠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。目前市場常用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為放射式配電網(wǎng)、環(huán)式配電網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)式配電網(wǎng)。放射式配電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)簡單、操作性強(qiáng)、投資成本低，但是供電可靠性相對低；多回線平行配電網(wǎng)的可靠性有提高，但基礎(chǔ)配置復(fù)雜，建設(shè)施工較困難；環(huán)式配電網(wǎng)較多回線平行配電網(wǎng)的可靠性有進(jìn)一步提高，但是相應(yīng)的配電設(shè)施復(fù)雜、保護(hù)設(shè)施多，短路電流水平高，因此造價也高，需根據(jù)具體需求確認(rèn)選擇。

3.2 電能質(zhì)量控制技術(shù)

傳統(tǒng)電能質(zhì)量主要包括對電流電壓、頻率及諧波的質(zhì)量要求。隨著電用戶對電能質(zhì)量的要求越來越高，輸配電系統(tǒng)的電流瞬間波動干擾、電壓閃邊、震蕩等參數(shù)有了新要求，需要不斷的發(fā)展改善電能質(zhì)量控制技術(shù)。

4 結(jié)束語

綜上所述，在現(xiàn)代輸電技術(shù)發(fā)展中，多端直流輸電技術(shù)、絕緣氣體輸電線路、變電站等輸配電技術(shù)具有傳輸距離遠(yuǎn)、輸電效率高、工程造價低，在一定程度上促進(jìn)了輸配電技術(shù)的快速發(fā)展。

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