第四章 智能输电网技术

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1、第四章智能输电网技术输电网是电能输送的物理通道，是连接发电、配电和用电等环节的纽带。先进的输电技术是构建智能输电网、满足新能源发展需要、实现资源大范围优化配置的关键技术；智能电网调度技术为电网的安全稳定经济运行提供重要的保障；智能变电站是智能电网中的重要节点，对各级电网起着联结作用。本章将从先进输电技术、智能变电站、智能电网调度以及输电线路状态监测等方面介绍智能输电网的相关技术。第一节先进输电技术在未来的15～20年内，我国的电力需求仍将快速增长。由于我国能源供应和消费呈逆向分布特征，一次能源集中在西部和北部地区，而负荷又集中在中东部和南部地区

2、，因此，需要采用先进的输电技术，建设坚强的网架结构，进行远距离、大容量、低损耗、高效率的电能输送，促进水电、火电、核电和可再生能源基地的大规模集约化开发，实现全国范围内的能源资源优化配置。本节将主要介绍特高压交／直流输电、柔性输电等先进输电技术，同时展望超导输电等前沿技术。一、特高压输电技术特高压输电技术包括特高压交流输电技术和特高压直流输电技术。（一）特高压交流输电技术特高压交流输电是指lOOOkV及以上电压等级的交流输电工程及相关技术。特高压交流电网突出的优势是：可实现大容量、远距离输电，l回lOOOkV输电线路的输电能力可达同等导线截面的

3、500kV输电线路的4倍以上；可大量节省线路走廊和变电站占地面积，显著降低输电线路的功率损耗；通过特高压交流输电线实现电网互联，可以简化电网结构，提高电力系统运行的安全稳定水平。2004年以来，我国在特高压交流输电技术领域开展了全面深入的研究工作，掌握了特高压交流输电的核心技术，主要体现在以下方面：(1)在过电压深度控制方面，采用高压并联电抗器、断路器合闸电阻和高性能避雷器联合控制过电压，并利用避雷器短时过负荷能力，将操作过电压限制到1.6～1.7p．µ．、工频过电压限制到1.3～1.4p.µ.、持续时间限制在0.2s以内，兼顾了无功平衡需求，

4、有效降低了对设备绝缘水平的要求。(2)采用高压并联电抗器中性点小电抗控制潜供电流方法，成功实现了Is内的单相重合闸，避免了采用动作逻辑复杂、研制难度大、价格昂贵的高速接地开关方案，解决了潜供电流控制的难题。(3)通过对特高压交流输电系统绝缘配合的大量研究，获得了长空气间隙的放电特性曲线，初步提出了空气间隙放电电压的海拔修正公式，引入反映多并联间隙影响的修正系数，采用波前时间1000hµs操作冲击电压下真型塔的放电特性进行绝缘配合，合理控制了各类间隙距离。(4)大规模采用有机外绝缘新技术，在世界上首次采用特高压、超大吨位复合绝缘子和复合套管，结合

5、高强度瓷／玻璃绝缘子、瓷套管的使用，攻克了污秽地区特高压交流输电工程的外绝缘配置难题。(5)为了控制电磁环境水平，特高压输电线路采用大截面多分裂导线，变电站全部进行全场域三维电场计算和噪声计算，优化了变电站布置和设备金具结构，并成功研制出低噪声设备和全封闭隔音室，电晕损失和噪声控制水平达到国际先进水平。(6)开展特高压电网安全稳定水平的大规模仿真计算分析，结合发电机及励磁系统的实测建模，以及系统电压控制、联网系统特性试验结果，研究掌握了特高压电网的运行特性，提出了特高压电网的运行控制策略并成功实施。(7)建立特高压输电技术标准体系，形成了从系统

6、集成、工程设计、设备制造、施工安装、调试试验到运行维护的全套全过程技术标准和试验规范。(8)成功研制出代表世界最高水平的全套特高压交流设备：额定电压lOOOkV、额定容量1000MVA（单柱电压lOOOkV、单柱容量334MVA）的单体式单相变压器；额定电压llOOkV、额定容量320Mvar的高压并联电抗器；额定电压llOOkV、额定电流6300A、额定开断电流50kA（时间常数120ms）的气体绝缘金属封闭组合电器；特高压瓷外套避雷器、特高压棒形悬式复合绝缘子、复合空心绝缘子及套管等特高压设备。2009年1月6日，晋东南一南阳一荆门特高压交

7、流试验示范工程正式投入商业运行。首次实现了两大同步电网通过特高压线路的互联，掌握了系统的运行特性和控制规律，验证了运行控制策略的有效性和仿真计算分析的准确性。特高压交流系统表现出良好的动态运行特性和抗扰动能力，发挥了水火互济和事故支援等重要联网功能。（二）特高压直流输电技术国际上，高压直流通常指的是士600kV及以下直流系统，士600kV以上的直流系统称为特高压直流。在我国，高压直流指的是士660kV及以下直流系统，特高压直流指的是士800kV和士lOOOkV直流系统。从电网特点看，特高压交流可以形成坚强的网架结构，对电力的传输、交换、疏散十分

8、灵活；直流是“点对点”的输送方式，不能独自形成网络，必须依附于坚强的交流输电网才能发挥作用。特高压直流输电具有超远距离、超大容量、低损耗、节约输电走廊