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。

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。

高压直流输电技术在特高压输电中的应用随着电力需求的不断增长以及可再生能源的快速发展，特高压输电技术越来越成为解决能源传输难题的重要手段。

而其中，高压直流输电技术则因其具有较大的输电功率、较远的传输距离和较小的损耗等优势而备受关注。

本文将探讨高压直流输电技术在特高压输电中的应用。

一、高压直流输电技术的基本原理高压直流（High Voltage Direct Current，简称HVDC）输电技术是指利用直流电流进行能量传输的一种输电方式。

与交流输电相比，HVDC技术具有以下优势：首先，HVDC输电系统中的直流电流不会遭受交流电损耗，因此损耗相对较小；其次，HVDC可以实现双向输电，即使在电站出现故障时，也能够将电流倒送回电网，从而保证电力稳定供应；此外，HVDC技术还可以通过增加输电电压，实现长距离的电力传输。

在HVDC输电系统中，主要包括换流站、输电线路和换流器等关键设备。

换流站起到将交流电能转换为直流电能的作用，同时它还能够将直流电能反向转换为交流电能，从而实现电力的双向传输。

输电线路则用于传输直流电能，其中直流电压达到极高水平，这就是所谓的特高压输电。

二、高压直流输电技术在特高压输电中的应用案例1. 青藏特高压直流工程青藏特高压直流工程是我国电力系统中的一项旗舰工程，该工程采用特高压直流输电技术，将青海、甘肃、宁夏等内陆地区的清洁能源输送到东海沿线的江苏、上海等发电集中地区。

该工程的特点是输电距离较长，同时输电功率也相对较大。

通过采用HVDC技术，青藏特高压直流工程在输电损耗上实现了较大的节约，并极大提升了电力系统的可靠性。

2. 某国特高压直流示范工程某国特高压直流示范工程是该国电力系统中的一项重要工程，该工程采用特高压直流输电技术，连接该国东北地区的火力发电厂与南方地区的大型工业城市。

该工程采用了高压直流输电技术，将大量电力从东北输送到南方，有效缓解了南方电力供应压力。

同时，该工程还采用了光伏发电技术，使得该国的可再生能源得以更好地利用。

特高压交直流输电的技术特点摘要：伴随输电技术的不断突破，当前我国呈现出特高压输电广泛应用的状况。

本文对特高压交、直流输电技术的特性进行细致阐释，对比特高压交、直流输电技术的经济性特点。

以此为基础，探讨特高压输电技术应用在多个场合的具体应用情况。

关键词：特高压交直流输电；技术特点；发展1 引言特高压电网通常是1100kV级交流和±800kV级直流输电电网。

特高压输电技术的突破和创新使我国大规律、远距离输电得到解决，并且呈现稳定性和低成本的特点。

特高压输电的经济性是其核心基础。

我国特高压输电技术处于持续性的探索和创新状态，我国特高压输电技术的工程实践能力也得到了显著提升，特高压交、直流两种输电方式在未来的具体应用才是工程技术人员亟待解决的问题。

本文深入分析特高压交、直流输电技术的根本特点，重点阐释其应用场合和带来的具体经济性优势。

2 特高压直流输电技术根本特性2.1电网结构并不复杂，调控操作简单特高压直流输电通常传输模式为大功率、点对点、远距离，没有中间落点，电力直接被输送至负荷中心。

在送、受端已经确定之后，采取直流输电方式能够成功形成交、直流电网并联输电的状态，也可以采取非同步联网输电，电网结构明朗，调控简单。

2.2可以更好的限制短路电流通常直流输电线路用来连接交流电网。

直流系统自身能够成功实现定电流控制，将系统中短路电流进行限制，避免系统短路容量在电网互联的情况下逐渐加大。

2.3系统稳定性、可靠性较为突出可控硅换流器的使用能够实现直流输电技术中对有功功率进行快速调整，改变电流方向。

此外，正常状态下直流系统可以提供稳定的输出，一旦出现事故，能够立即对故障系统开展支援。

所以，交、直流电网互联的情况下，如果交流电网线路短路，可以采取短暂增大直流输送功率的措施用于对电源端的发电机转子速度进行控制，使系统的可靠性得到提升。

2.4降低年电能损耗，线路成本不高交流架空线输电由三根导线组成，直流由两根导线组成，电阻损耗较小，线路感抗和容抗的无功损耗、交流工况下的集肤效应都没有，能够充分利用导线截面；直流输电方案如果采取大地作为回路或者海水作为回路，一根导线即可完成，降低了投资成本，在前期投资以及运行费用方面体现护经济性。

特高压交、直流输电的适用场合及其技术比较摘要：电在日常生活中起着重要的作用，随着其需求量越来越大，需要不断对电力系统等进行改善，以确保电能的合理利用和稳定运输，可以在电力系统中使用特高压技术，来帮助输送电，因此，本文重点概述了特高压电技术在我国的应用以及这两种技术的优缺点。

关键词：特高压交直流输电技术比较一、概述特高压技术在电力运输中起着重要的作用，在运输过程中可以调节电阻，减轻电流等造成的电力负荷，因此，该技术被普遍应用。

本文重点概述了该技术的使用范围和优缺点，有助于为新技术的创新提供借鉴作用。

二、特高压交、直流输电技术的应用（一）特高压交流输电的适用场合该技术在我国广泛应用于水利发电，如西电东送工程等，利用该技术可以避免沿途中的地势险峻等问题，同时，有利于节约成本，降低电能损耗；应用于国家电网建设中，在大型水利、输电工程中应用该技术有利于减轻电能损耗，能最大限度的满足我国的供电需求。

（二）特高压直流输电的适用场合在我国应用于各种直流工程建设，如溪浙工程，是迄今为止世界上输送容量最大的直流输电工程，可以实现社会效益的最大化，因此，国家应该大力推进该技术的使用。

三、高压直流输电与特高压交流输电技术的优缺点比较（一）高压直流输电技术的优缺点该技术在经济上的优点：（1）总体造价低，相较于其他线路，该技术在成本上较低，因为其装置简单，线路一般由两根接电线组成，在应用时只用其中一根，因此，节约了大量电力资源，从而节约了更多成本。

（2）使用过程中电能损耗较小，与其他线路相比，在电力资源运输中损耗较小，可以充分发挥电能的作用，保证电能的稳定运输，另外，电力干扰也较小，因此，更有利于节约资源，节能环保。

该技术在技术方面的优点：（1）该技术可以改变以前电路系统中的存在的问题，保证电路运输过程中的电能的传递，同时能降低电能的损耗，该技术可以提高线路的稳定性，使其不受周围恶劣环境的影响，如暴雨天气等，可能会对电路系统造成损害。

4下 2017年 第12期（总第566期）CHINESE & FOREIGN ENTREPRENEURS133Technology and Management 【科技与管理】特高压输电技术具有远距离、大容量、低损耗、节约土地占用和经济性等特点。

因此，特高压输电技术可以满足当今社会对于电力日益增长的需求，既可以满足电力需求，又可以保证在运输过程中把损失降到最低。

特高压输电技术主要分为两种，一种是特高压交流输电技术，另一种是特高压直流输电技术。

一、特高压输电技术的含义特高压输电就是用高于1000kV 德尔电压进行远距离输送电力。

这种方法分为特高压直流输电和特高压交流输电。

当前，对特高压交流输电技术的研究主要集中在线路参数特性和传输能力、稳定性、经济性以及绝缘与过电压、电晕及工频电磁场等方面。

主要存在的技术问题就是稳定性问题以及如何最大程度减少费用。

特高压直流输电是指±800kV（±750kV）及以上电压等级的直流输电及相关技术。

特高压直流输电的主要特点是输送容量大、输电距离远，电压高，可用于电力系统非同步联网。

二、国内外特高压输电技术现状我国的特高压输电技术起步比较晚，所以技术水平并不高。

我国是从1986年开始立项研究交流特高压输电技术。

“八五”期间又开展了“特高压外绝缘特性初步研究”，对长间隙放电的饱和性能进行了分析和探讨，对实际结构布置下导线与塔体的间隙放电进行了试验研究。

1994年在武汉高压研究所建成了我国第一条百万伏级特高压输电研究线段。

自此我国特高压输电技术的研究进入正轨，进入21世纪之后，特高压输电技术得到很大提高，但是仍然存在一些难以解决的技术问题，比如如何将输送过程中电力损失降到最低，如何降低工程施工的难度。

美国的一些电力公司及意大利电力公司也分别于20世纪70年代建成了1000～1500kV 试验线路。

此外，美、前苏联、日、意、加等国还建成了相应的研究特高压输电的试验室、试验场，并对特高压输电可能产生的许多问题如过电压、可听噪声、无线电干扰、生态环境影响等进行了大量的研究，并取得了相当多的成果，可以说对1200kV 以下电压的科研工作已基本完成。

将电能从大型火力、水力等发电厂输送到远方负荷中心地区时会遇到远距离输电问题。

要实现远距离的大功率传输，需采用超高压或特高压输电技术。

在特高压输电技术中有交流和直流两种方案，可根据技术经济条件和自身特点加以选择。

特高压交流输电是目前国内外最基本的远距离输电方式，而特高压直流输电不存在同步稳定性问题，是大区域电网互联的理想方式。

下面我将结合自己所学知识与查阅的资料对特高压直流输电进行概括的阐述。

直流输电是指将送端系统的正弦交流电在送端换流站升压整流后通过直流线路传输到受端换流站，受端换流站将直流逆变成正弦的工频交流电后降压和受端系统相连。

而对于换流站，它的核心元件是换流器，，由1 个或数个换流单元串联而成，电路均采用三相换流桥，材料多采用可控硅阀。

它的基本工作原理是，控制调节装置通过控制桥阀的触发时刻，可改变触发相位，进而调节直流电压瞬时值、电阻上的直流电流、直流输送功率。

同时，相同的触发脉冲控制每个桥阀的所有可控硅元件。

当三相电源为对称正弦波的情况下，线电压由负到正的过零点时，脉冲触发桥阀，同时阀两端电压变正，阀立即开通。

6 个脉冲发生器分别完成对单桥换流器的6 个桥阀的触发，恰好交流正弦波电源经过1 个周期，线电压又达到下一个过零点进行第二个触发周期。

一般，工程上为了获得脉波更小的直流输电电压，通常采用12脉的双桥换流器。

与交流输电相比，直流输电技术具有以下特点：输电功率大小、方向可以快速控制调节；直流输电系统的接入不会增加原有系统的短路容量；利用直流调制可以提高系统的稳定水平；直流的一个极发生故障，另一个极可以继续运行，且可以利用其过负荷能力减少单极故障下的树洞功率损失；另外直流架空线路走廊宽度约为相同电压等级交流输线路走廊宽度的一半。

而对于特高压直流输电，它不但具有常规直流输电的特点，而且还能够很好的解决我国一些现存的问题：1、我国一次能源分布很不均衡, 水利资源2/ 3分布在西南地区, 煤矿资源2/ 3 分布在陕西、山西及内蒙古西部。

特高压直流输电原理
特高压直流输电原理是一种高效、稳定的电力输送方式，它通过直流电流的方式将电能从发电站输送到远距离的用电地点。

与传统的交流输电方式相比，特高压直流输电具有更高的输电效率、更小的能量损失和更远的输电距离。

特高压直流输电的原理是利用直流电流的特性，通过高压直流输电线路将电能从发电站输送到远距离的用电地点。

在特高压直流输电线路中，电流是以直流的形式流动的，因此不会出现交流输电中的电流损耗和电磁干扰等问题。

同时，特高压直流输电线路的电压非常高，可以达到数百万伏特，这样可以大大减少输电线路的电阻和电感，从而减小能量损失。

特高压直流输电线路的建设需要使用特殊的输电设备，包括高压直流输电变压器、直流输电线路、直流断路器等。

其中，高压直流输电变压器是特高压直流输电的核心设备，它可以将发电站产生的低电压直流电能转换成高电压直流电能，以便在输电线路中传输。

直流输电线路则是特高压直流输电的主要组成部分，它由多根高压直流电缆组成，可以将电能从发电站输送到远距离的用电地点。

直流断路器则是特高压直流输电线路的保护设备，可以在输电线路出现故障时及时切断电流，保护输电线路和设备的安全。

特高压直流输电原理是一种高效、稳定的电力输送方式，它可以大大提高电力输送的效率和稳定性，减少能量损失和环境污染，是未
来电力输送的重要发展方向。

特高压交流和直流输电技术的比较特高压交流输电技术主要特点（1）特高压交流输电中间可以有落点，具有网络功能，可以根据电源分布、负荷布点、输送电力、电力交换等实际需要构成国家特高压骨干网架。

特高压交流电网的突出优点是：输电能力大、覆盖范围广、网损小、输电走廊明显减少，能灵活适合电力市场运营的要求。

（2）采用特高压实现联网，坚强的特高压交流同步电网中线路两端的功角差一般可控制在20°及以下。

因此，交流同步电网越坚强，同步能力越大、电网的功角稳定性越好。

（3）特高压交流线路产生的充电无功功率约为500千伏的5倍，为了抑制工频过电压，线路须装设并联电抗器。

当线路输送功率变化，送、受端无功将发生大的变化。

如果受端电网的无功功率分层分区平衡不合适，特别是动态无功备用容量不足，在严重工况和严重故障条件下，电压稳定可能成为主要的稳定问题。

（4）适时引入1000千伏特高压输电，可为直流多馈入的受端电网提供坚强的电压和无功支撑，有利于从根本上解决500千伏短路电流超标和输电能力低的问题。

特高压直流输电技术主要特点（1）特高压直流输电系统中间不落点，可点对点、大功率、远距离直接将电力送往负荷中心。

在送受关系明确的情况下，采用特高压直流输电，实现交直流并联输电或异步联网，电网结构比较松散、清晰。

（2）特高压直流输电可以减少或避免大量过网潮流，按照送受两端运行方式变化而改变潮流。

特高压直流输电系统的潮流方向和大小均能方便地进行控制。

（3）特高压直流输电的电压高、输送容量大、线路走廊窄，适合大功率、远距离输电。

（4）在交直流并联输电的情况下，利用直流有功功率调制，可以有效抑制与其并列的交流线路的功率振荡，包括区域性低频振荡，明显提高交流的瞬时、动态稳定性能。

（5）大功率直流输电，当发生直流系统闭锁时，两端交流系统将承受大的功率冲击。