摘要：随着社会经济和科学技术的不断发展，特高压输电的发展已成为解决电力供应社会问题的重要途径之一，通过特高压输电来保障国家电力，满足电力需求的增长；另一方面，可以充分利用国内资源，促进电力行业的发展，同时也要改善本地区的经济形势；根据中国的能源需求统计，中国生产的电力需求逐年增加，生活对电力的需求也在增加，所以特高压输电技术已成为一个重要的方式解决电源问题。在全球范围内推进全球能源互联网的建设成为促进经济发展、优化资源配置的重要手段。
关键词：特高压输电；现状；必要性；关键技术；发展
1 引言
电力传输系统具有不同的电压等级。采用直流电压±800kv或以上，交流电压1000kv及以上的传输技术称为UHV传输技术。特高压输电技术的优势主要在于输电容量大、传输距离长，这对于解决我国能源和负荷的极不均匀分布具有重要意义。我们都知道，中国的土地面积，负荷中心分布在华东和华南的经济发达地区，而能量集中在西部欠发达地区，发展特高压输电技术，可以最大效率地实现大范围、大容量的能量转移，是我国输电系统发展的必然趋势。
2 特高压电网的定义
输电电压一般分高压、超高压和特高压。国际上，高压（HV）通常指35~220kV的电压；超高压（EHV）通常指330kV及以上、1000kV以下的电压；特高压（UHV）指1000kV及以上的电压。高压直流（HVDC）通常指的是±600kV及以下的直流输电电压，特高压直流（UHVDC）通常指的是±800 kV及以上的直流输电电压。
3 我国发展特高压的必要性
3.1 电网的发展模式主要依赖于能源和负荷的分配
中国煤电基地的实际情况，主要集中在山西、陕西、蒙古等地，水电主要集中在云南、四川、西藏等地，风电和太阳能主要分布在中国西北地区，而中东地区距离负荷中心距离较远。所以，采用远距离、大规模输电技术，在全国范围内实现资源的优化配置和消纳电力成为首要任务。500千伏特的输电技术显然不能满足这一发展的要求。想要解决上述问题，引入特高压输电技术是必要的。
3.2 500千伏电网
当前，500千伏电网在我国的密集程度已经很高。但500千伏线路输送能力十分有限，提升输送容量的难度很大，且线路走廊资源严重紧缺，严重制约了我国装机容量的增长速度。例如在上海、江苏和浙江等发达地区，500千伏电网的发展已接近饱和，电网密集、短路电流超标等问题日益突出，只有通过限电等手段保证电网的安全稳定运行。
4 特高压输电技术的研究现状
对于特高压输电的技术而言，我国当前的特高压输电若干关键技术还有待提高，在20世纪80年代我国开始建立联合电网的相关工程建设，但是由于技术限制，经济衰退，我国高压供电范围降低到500kV，由于特高压输电线路中的恢复电压高而且存在很大的高电流和危险性，因此，在整个供电过程中会伴随电弧的产生，产生的不定性电弧会造成单相重合闸的无电流间歇和成功率下降，对整个供电过程影响巨大；针对这样的复杂情况，为了保证供电稳定和电能传输的安全性，采取有效的措施解决电弧问题成为特高压输电的重要问题。在供电过程中，串联电容补偿能够有效的增强特高电压线路的稳定性和传输容量。
5 特高压输电的问题
5.1 电晕及其解决电晕问题
电晕及其解决电晕问题中的可听噪声、无线电信号干扰、电晕损失都与线路表面电场强度关系密切。特高压输电线路的电压高，导线上的电荷量大，因此表面场强也大，为了控制导线表面场强，特高压输电线路的导线分裂数更多，子导线的直径也远大于超高压线路。在运行情况确定的条件下，影响导线表面场强的关键因素为线路结构和气候条件。其中线路结构包括导线结构、分裂数、子导线直径、相距、极面场强。而气候对于表面场强的影响非常复杂，一般需要试验进行研究。对于可听噪声，按照国家噪声标准，特高压输电线路的可听噪声不应超过55dB（A）。相当于GB3096-1993《城市区域环境噪声标准》中1类标准白天和2、3类标准夜晚的噪声限值。对于无线电干扰，同时适当选择导线分裂数和子导线直径，可以将特高压输电线路的干扰水平与超高压输电线路相当。
5.2 工频电场和磁场
工频电场和磁场工频电场受输电线路布置形式、对地距离、相间距离、分裂根数、相序变换等多方面的影响。其中地线对电场的影响程度与地线离相导线的距离以及相导线离地地面的高度都有关系。导线距离地面越远，则地面的电场强度越低，当导线对地距离增加到一定程度，则能够降低的电场强度有限，而经济投入则会很大。相比之，减少分裂导线的根数，能够比较明显的减小地面场强，但同时会增大导线表面场强，增大无线电信号干扰和可听噪声。
5.3 过电压及其限制操作过电压
过电压及其限制操作过电压是决定特高压输电线路绝缘水平的重要依据，主要考虑三种类型的操作过电压，即合闸、分闸、接地短路过电压。其中，对于接地短路时在正常相产生的过电压，唯一的解决办法就是在靠近线路两端采用金属氧化物避雷器（MOA）。其主要方法有采用MOA、断路器合闸电阻、控制断路器合闸相角三种方法。近年来MOA制造水平不断提高，限制过电压的能力也不断增强，成为了当前限制操作过电压的主要手段。在合闸时，先将辅助触头和尚，经过一段时间（合闸电阻接入时间）后将主触头闭合，从而达到限制合闸过电压的目的。合闸相位控制技术是在电压过零点附近进行合闸，以降低合闸导致的操作过电压。
5.4 过电压抑制措施
当电气设备进行开关操作或出现内部短路故障时，往往会造成短时间或持续一定时间的高压，称为过电压现象。另外，当设备处于雷击环境中，也有可能出现过电压，对设备的正常运行极其不利。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆特高压输电工程由于自身电压等级较高，对绝缘要求很高，如果线路上产生过电压往往对线路绝缘产生致命伤害。
5.5 无功功率平衡技术
根据以上内容分析，我们知道UHV的传输容量很大，相应地其无功功能部分就变得非常大，平衡无功功率也是一个非常重要的环节。采用传统的限制线路容升效应的措施，例如在线路上注入固定值的电抗，可以提高空载线路的容量效应，但在一定程度上降低了超高压输电线路的功能传输极限。
5.6 绝缘配合以及外绝缘设计
对输电线路的导体部分和非导电部分进行有效绝缘是保证电能安全传输的必要条件。特高压输电系统线路电压等级高，绝缘投资在整个输电线路投资中占据较大的份额，科学地选择各种电气设备的绝缘水平就显得非常重要。针对这种情况，需要重点研究特高压输电线路上可能出现的各种过电压，并进行相应的绝缘设计。
6 特高压输电线路运行维护的相关对策建议
6.1 针对特高压输电线路特点对检修工器具进行设计优化
完善的检修工器具是输电线路运行维护的前提条件，不但直接会影响到工作效率，同时也是现场操作作业的安全保障。特高压检修工器具的研制及应用是提高特高压线路检修水平、线路安全稳定运行的重要保障。因为检修工器具多为承力式结构，要求具备相应的承载力，而决定重量的最主要因素就是材料性质。在常规线路维护中较多使用的是铝合金材质，重量相对较大。为此，可研究采用材质相对轻便的复合材料和有机材质进行加工。另一方面，在设计工器具时，在满足安全可靠性的基础上尽量优化工器具的功能结构型式。这样可以更加方便现场实际操作。
6.2 加强相应的安全稳定性控制措施
因为特高压输电线路的传输容量较大，为避免上述情况造成系统稳定性的破坏，检修运行单位应当采取必要的安全稳定控制措施，并在特定情况下在送端和受端进行切除处理。同时，特高压输电线路还应当完善继电保护装置与安全稳定装置之间的协调配合，用来保障系统在发生特大故障时能够采取必要的控制措施及时准确的控制系统稳定。
6.3 利用新技术完善各项监测技术功能
完善各项监测技术功能，首先是要加强对微风舞动、视频、气象和风偏、杆塔倾斜、覆冰等在线监测装置进行完善，通过海拉瓦模型，模拟出可视化的3D显示控制平台，从而实现关键监测点设备状况的实时观察，提升特高压输电线路的运维水平。此外，无人机巡航技术也可以代替传统的人工运行巡视手段，其具有迅速快捷、工作效率高、安全可靠等特点。通常无人机的巡航速度为20―40km/h，是人员巡线速度的几十倍，尤其是穿山越岭.跨林区沼泽湖泊地段，无人机可以不受地域地区的限制和影响；同时，在夏季电力高峰期间，无人机可以采用无间断起飞集中巡视重要故障源点，近距离的观察输电线路，通过配备的红外与紫外成像仪等先进的巡检设备，有效地发现特高压输电线路导地线断股断线、金具松动发热、绝缘子损坏等缺陷，也很大的避免了人员高空作业的风险。
7 特高压输电网络的发展趋势
7.1 特高压输电网络的发展目标
特高压输电网络应符合“科学规划、合理结构、先进技术、安全可靠、操作灵活、标准化、经济高效”的目标，将中国基本功能的电力跨区域、大容量、远距离、低损耗的功率可以调节相互发送，中国的能源资源和电力市场不平衡模式，通过开发和交付大型煤炭基地和大型水电基地，优化煤炭分布，减少对铁路运输的压力，改善环境质量负荷中心的指导和长期的能量流的变化适应性强，满足国民经济发展的需要，并为建立国家级电力市场打下坚实的物质基础。
7.2 高压电气试验发展的方向
①高压电气试验新设备的不断增加，自动化程度高、抗干扰能力较强以及小巧轻便是未来电器试验设备的发展方向；②在高压电气试验中将会不断的引进新的研究方法，比如可以对气体色谱分析方法进行一定程度的简化，使测量变压器绕组变形方法进一步增强；③高压电气设备试验的新技术的不断应用，比如要想对电气设备进行有效的监测并且对设备故障进行有效的诊断，可采用红外技术；④高压电气试验诊断技术的持续发展，比如现在得到了广泛应用的变压器故障专家诊断系统。
7.3 探寻进展前景
未来进展中，UHV的传播应该逐渐普及。它的提升率与所建立的资源和运输能源的需要密切相关。从长远来看，石油的逐渐减少会增加运输成本，这也与煤炭运输的发展有关。对于产煤区域，我们需要增加坑电站，将原煤改为可用电能，然后再通过UHV网络将其发送到电力消耗中心。在与西向东的同时，应仔细确定输电过程中的潜在损失，妥善处理危机，减少线路耗费掉的走廊总面积。构建交流网架，紧密衔接现有的多区段以便同步去送电，联结了这些区段的电网。
8 结语
综上所述，在超高压输电的基础上，特高压输电技术被提出和广泛应用。特高压输电的发展解决了中国远距离输电问题，但现在中国远距离输电依然还没有达到发达国家的水平。然而中国电力工程面临的最大问题不是技术问题，而是资源问题。资源的分配不均严重影响了中国的输电线路建立，东部沿海地区经济发展迅速，电量生产也比较充足。而中国西部地区却面临用电紧张的情况。当前国家正致力于将电力资源发达地段的电力向西部用电量大且电力资源较少的地区输送，实现中国电力资源的均衡发展。
参考文献：
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[2]吴桂芳，陆家榆，邵方殷.特高压等级输电的电磁环境研究[J].中国电力，2005，38（06）：24-27.
作者简介：
南连彬；性别：男；籍贯：山东 菏泽；职称：工程师；工作单位：国网山东省电力公司检修公司。
论文作者:南连彬
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/4
标签：过电压论文; 特高压论文; 线路论文; 导线论文; 电压论文; 技术论文; 电力论文; 《基层建设》2018年第34期论文;