特高壓輸電線路對電力系統的影響分析

涂藝叢，黃文濤

（湖北工業大學 電氣與電子工程學院，湖北 武漢 430068）

0 引 言

隨著我國基礎建設水平的提高以及人們生產生活中用電需求的增加，電力系統電網和供電線路的建設與布局也邁入了新的時期，對輸電線路的穩定性和安全性提出了更高的要求。在大電網時代，電力系統通過布局特高壓輸電線路來實現更高效率和更低成本的電力傳輸。如今，特高壓輸電線路已經成為我國電力系統用電傳輸的主力軍，不斷推廣和擴大特高壓輸電電網的布局也是未來我國電力系統發展的大方向[1]。

1 電力系統穩定性概述

電力系統中，在各種外界條件和環境干擾下，發電機的運行狀況會受影響，從而影響了電力輸送的穩定性。由于電力系統的穩定性是電力輸送的基本保障，因此只有確保了電力系統中各個發電設備的持續穩定運行，即發電機保持穩定的工作功率，才能維持輸電線路的電壓處于相對穩定的狀態。發電機組的同步運行是保持電力系統穩定性的關鍵因素，維持發電機工作的同步，才可以保證各個母線和輸電線路的電壓與傳輸功率處于穩定水平，從而確保功率的振幅較小，進而保障了電力系統的穩定性[2]。

2 特高壓輸電線路介紹

特高壓輸電線路是指較大傳輸功率和電容的輸電線路，線路的電壓一般高達800 kV。而且特高壓輸電線路憑借其較小的波阻抗水平就能以更小的電能損耗來實現更高水準的傳輸速率，體現了其在電力傳輸上巨大優勢[3]。另外，由于電力系統在收發兩端的參數配置往往決定了輸電線路的傳輸能力，因此特高壓輸電線路的傳輸能力也會受到電壓穩定閾值和功角穩定閾值等因素的影響。

2.1 特高壓輸電線路的穩定性

由于特高壓輸電線路承載著巨大的電力輸出需求，一旦其輸送出現故障，就會影響到下一級電網的運行，進而嚴重影響整個電力系統的運轉，給人們生產和生活造成巨大影響，因此維持特高壓輸電線路的安全和穩定具有重要的意義。在實際建設和運維過程中，通?？梢酝ㄟ^在線路上采用雙回的模式來將發電中心或者輸送端的電力傳輸到遠端的負荷中心。

要想保證系統的穩定性，特高壓輸電線路在實際運行時要保證電力系統功角的穩定。結合特高壓輸電線路的特征，對穩定性有以下幾個要求。（1）當輸電線路的一回發生了短路或者其他嚴重故障時，繼電保護器和斷路器要保持正常工作，可以直接繞過故障線路將故障段切出，從而在短時間保證電力系統的穩定。（2）通過繞過故障線路將故障切出后，其他線路可以暫時保持原來線路輸送功率的穩定，從而保持電力系統的穩定運行，為故障修復爭取一定的時間。（3）故障線路被切出電網之后，其他的傳輸線路依然可以保持最初的雙回線路傳輸，同時其輸送功率也可以維持在小于影響電壓穩定的閾值范圍內，并保留了一定的彈性調整空間。（4）特高壓輸電線路中接收端如果發生了大機組跳閘的情況，特高壓輸電線路就會在短時間承受較大功率輸送的增長，系統會保證在短時間內的靜態穩定，從而確保接收端電壓處于穩定狀態。

2.2 特高壓輸電線路的經濟性

特高壓輸電線路的經濟性主要體現在其在長距離電力輸送的成本上，此外還包括輸電線路的壽命以及維護成本。通常情況下，以1 100 kV的特高壓輸電線路為例，其傳輸負荷是500 kV的輸電線路的4倍之多，而且運維成本更低，傳輸效率更高，電能損耗也更低，這就保證了特高壓輸電線路極高的性價比[4]。

3 特高壓輸電線路對電力系統的影響

3.1 提升了電力系統的穩定性

特高壓輸電線路的穩定和安全決定了電力系統的穩定和安全。如今，特高壓輸電線路已經獲得了廣泛應用和布局，其依靠自身強大的電力輸送能力和較低的運行成本成為電力系統電力傳輸的主力，它的穩定運行對于整個電力系統具有重要意義。因為特高壓輸電線路可以幫助電力系統實現較大容量和功率的遠距離輸送，這同樣也是在一定程度上提升了電力系統的穩定性。此外，由于特高壓輸電線路的使用壽命較長，這就保證了整個電網可以長時間處于穩定和高效的狀態，也是電力系統穩定性評價的一個重要指標，在很大程度上減少了運維成本[5]。但是，一旦特高壓輸電線路出現故障，就會對下一級電網和整個電力系統的穩定運行造成巨大影響。這不僅會影響人們正常的生產和生活，同時由于特高壓輸電線路較高的建設成本，導致對于故障的修復同樣需要耗費較大的人力和物資成本。

3.2 特高壓輸電線路穩定性的影響因素

在實際建設和運行的過程中，對特高壓輸電線路的穩定運行造成影響的因素很多，其也成為了影響電力系統穩定性的重要原因，主要包括以下幾個方面。

（1）阻抗問題。在對特高壓輸電線路進行建設和布局時，阻抗問題是考慮影響輸電線路性能的主要因素。變電站的電源很大程度上限制了輸電線路的輸送功率，電力傳輸過程中需要經過較長距離的輸電線路才可以到達特高壓的變電站[6]。因此，要提高特高壓輸電線路的輸送功率，就要求對電網中的輸送線路進行劃分，通過將較長線路更改為短線路，并且對系統的各個參數進行優化，以此來提升輸送功率。

（2）輸電方式的選擇問題。從經濟性出發，在選擇較高經濟性的輸送方式時，應當優先選擇輸送功率最接近自然功率的方式，此時輸電線路在一定長度上電抗消耗的無用功與該段線路所發出的無用功相等。

（3）優化參數模型。如果要最大程度上實現電力傳輸功率最大化與傳輸成本最小化，則需要科學合理地優化參數模型，以此來提高輸電線路的傳輸能力和經濟性。

4 特高壓輸電線路的安全運維措施

4.1 做好自然災害防護措施

特高壓輸電線路在建設和布局時所選的自然環境普遍較為偏遠和復雜，也是很多自然災害高發的地區。由于特殊的地理位置和自然環境，特高壓輸電線路的安全性就會受到各種突發自然災害和環境因素的影響，其中以雷電最為常見。在特高壓輸電線路各種常見故障中，由于受到雷擊而引發的故障最為普遍，雷擊不僅會影響正常的電力傳輸，而且對特高壓輸電線路也會造成較大的損傷，影響了整個電力系統的電力傳輸，還帶來了額外的運維成本。因此，對于特高壓輸電線路的保護工作就顯得尤為重要。

特高壓輸電線路的防護措施一般以自然災害高發的地區為主，尤其是雨季雷雨天氣較多的地區，應當嚴格按照特高壓輸電線路的防雷電要求，科學合理地選擇和布置防雷設備，最大限度保證線路的安全，防止線路遭受雷擊，并防止線路因為自然災害造成的短路或者斷路等故障，從而保證特高壓輸電線路的穩定和安全。此外，要定期維護特高壓輸電線路，嚴格控制接地線路的電阻來提高線路的導地速率，保障線路的安全，也避免意外事故的發生，防止對人們的生命和財產安全造成威脅。

4.2 完善特高壓輸電線路的全方位監控

由于我國地域遼闊，整個電網布局錯綜復雜而且遍布祖國的每個角落，這就導致了對于整個電網的監控和巡查工作的難度較大。但是隨著計算機技術和航天事業的飛速發展，借助于計算機和衛星定位等技術可以對特高壓輸電線路實現全方位的實時監控，通過構建和布局完善且全面的監控網絡，來實時監控特高壓輸電線路的運行情況，并及時發現和處理特高壓輸電線路在運行中出現的故障和各種突發情況。不僅可以降低線路運維的難度，也可以盡快找到故障點，提高故障排除效率，有效提升特高壓輸電線路的故障維修和運維效率。

4.3 提高材料性能和性價比

特高壓輸電線路的電力傳輸性能在很大程度上是由其線路材料決定的，通過新型有機絕緣材料可以提高特高壓輸電線路的防潮能力和耐用性，這種新型材料憑借其自身分布密集的粒子將污染物隔離，從而有效預防線路受潮，避免發生短路故障[7]。此外，還可以在氣候潮濕的地區通過使用陶瓷絕緣設備對線路做好防潮措施，保證線路維持較好的運行狀態。此外，由于線路建設中使用的絕緣子串受風力影響時會發出偏離，影響線路的穩定性，引發各種故障，造成一定的安全隱患，因此防風也是特高壓線路需要解決的一大問題。

5 結 論

電力是關系國計民生的基礎性產業，電力系統承載著國家和人民生產與生活的基本用電需求，保障電力輸送的穩定性和安全性是電力系統工作的重中之重。如今，特高壓輸電線路憑借其自身的優勢成為電力傳輸的主力軍，其穩定和安全是電力系統正常運轉的基礎。通過研究和探索特高壓輸電線路的特點，提高對于線路布局和運維的重視，通過各種措施保障線路穩定，對于提高電力系統的穩定和高效運轉具有重要意義和價值。特高壓電網的發展不僅響應了國家智能電網建設的號召，也對實現資源的優化配置、推動我國能源的高效開發與利用、促進電力系統的改革以及提高整體效益具有重大意義。