浅谈我国的交流特高压输电9p8c2.pptx
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,浅谈我国的交流特高压输电,1,今天主要介绍一下有关特高压输电方面的一些基本知识和基本情况。
大家知道，特高压输电线路是在超高压输电线路基础上发展起来的，而超高压和特高压输电线路是电力系统中极为重要的组成部分，与电力系统的发展密切相关，特高压输电线路的建设是电力系统发展的新的里程碑，特别是在当前正在实施西电东送和全国联网的今天占有着重要的地位。
2,1那么什么是超高压和特高压输电线路呢？
特高压输电线路等级的选取原则如何考虑？
如何划分？
如何发展？
3,1什么是超高压和特高压输电线路,超高压和特高压输电线路是输电线路等级中两个较高的、紧挨着的级别。
根据国际大电网会议的定义，按照电压的高低，目前电网的电压等级大体分为低压、中压、高压、超高压和特高压五个级别。
4,电网按电压大体分为五个等级,电压等级在1kV以下的电网称为低压电网；110kV之间的电网称为中压电网；,5,高于10kV而低于400kV的电网称为高压,电网；4001000kV之间的电网称为超高压电网；1000kV及以上的电网称为特高压电网。
1什么是超高压和特高压输电线路,由以上规定可见，我国的500kV电网为超高压电网，这个已是很多了，在西北建设的750KV输电工程亦是超高压电网，正在酝酿建设的1000kV的电网则是特高压电网。
6,1什么是超高压和特高压输电线路,对于高压电网国际上目前公认的合理的电压等级大致可归纳为二个系列，即：
1.1543457651500kV级；2.1102205001000kV级两种。
相邻电压等级间的倍数约为2倍。
目前建设的1000kV输电工程属于后一种。
7,线路电压等级的发展由多种因素决定,传输容量的因素，由于大机组的经济性促进了它的投入和负荷的迅速增长，输送巨大的电能以及远距离输电不断增长的要求，促进了更高电压输电方式的采用，因为线路等级的发展，是确定输电能力的关键因素，当电能输送距离一定时，电压等级升高一倍，输送能力可以提高5倍。
经济因素，政府要求关停能耗大、效率低、污染大的小电厂，并希望加快发展清洁高效的大机组。
一般来说，预期需要较高的容量时，更高电压等级的输电系统在经济上通常更合算，输电电压愈高，输送单位容量的价格愈低。
8,线路电压等级的发展由多种因素决定,3.线路走廊和环境等因素，目前除选择厂址的困难外，愈来愈明显的是缺少合适的线路走廊，即线路通道，故需要更好地使用现有的陆地资源。
较高的输电电压为每一条线路走廊输送更大容量提供了有效的手段，电压愈高线路走廊利用的愈充分。
9,2我国发展特高压输电的必要性,一是，西电东送的要求二是,全国联网的要求,10,我国电力系统的主要格局,我国的水利和煤炭资源主要分布在西部，电力负荷中心主要在东部。
西电东送是我国电力系统发展的主要格局。
具体情况为：
11,我国电力系统的主要格局,负荷中心主要集中在东部沿海附近，即：
以广州为中心的珠江三角洲以上海为中心的长江三角洲以首都为中心的京津唐地区以沈阳为中心的沈、鞍、抚、本地区这些用电负荷占全国电力消耗的70%左右,12,我国电力系统的主要格局,再看我国可开发水力资源的情况：
我国可能开发的水力资源为380GW，但68%左右的资源分布西南地区，其中：
四川西部云南西部西藏东部最为集中，占据了全国水电资源的一半以上。
13,我国电力系统的主要格局,我国煤炭藏量更是丰富，但绝大部分在华北地区西部及晋北地区北部，其中三西（山西、陕西、蒙西）地区占全国煤炭储量的70%左右。
可见我国常规能源的水力和煤炭资源均远离电力负荷中心，少则1000km多则2000km以上。
以上就是我国能源分布和负荷中心分布的基本格局。
14,在这样能源和负荷中心分布的情况下，电力发展怎么办？
水电具有综合利用效益，大力开发水电符合我国电力可持续发展战略，水电必须在当地建设，这应当是没有疑问的。
煤炭能源利用、输送方式有两种形式，即：
运煤发电方式和就地发电远距输送方式两种。
15,运煤发电方式存在三大弊端,占用城市土地资源。
一座容量为2000MW的电厂，厂址及配套设备占地3km2，对土地资源是极大的浪费；造成极大的交通运输压力。
一座500MW的电厂每年耗煤达1千5百万吨，极大的增加了铁路、公路的运输压力。
环境污染。
负荷中心建电厂对环境污染严重，治理污染如防尘脱硫和除渣，又将提高电力能源的成本。
另外，煤炭的长途运输也将造成环境的污染；,16,解决办法,就地发电远距离输送方式可解决上述弊端（不占地，不用运输，没有污染），即建坑口电站，并以远距离输电的方式将电能输送到负荷中心。
因此，应结合我国能源资源与经济发展地区分布极不均衡的特点，集中建设综合能源基地，大力开发西南水电，集约化发展“三西”地区的火电，采用高电压与远距离输电的方式，将电能输送到负荷中心，实现“西电东送”，将是非常合理的，显然这种方式好。
17,解决办法,再看全国联网的需求大区电网互连可以实现互为备用、紧急事故支援、促进电力市场的开发等联网效益。
因此目前拟在全国基本联网的基础上，到2020年实现中国电网超过9亿千瓦装机容量，实现西电东送容量超过1亿千瓦的超大规模全国互联电网，这中间需要架设多条高压直流线路，以及多条交流特高压线路。
在这中间特高压输电具有巨大的经济效益：
18,特高压输电具有巨大的经济效益：
特高压输电线路传输距离远、输电容量大。
建设特高压线路不仅可减少线路回数，还可以最大程度地节省线路走廊和投资。
特高压输电可使部分500kV电网解环运行，降低短路电流，减轻500kV电网的负担。
可结合中途落点向沿途地区供电。
用特高压输电线路连接大区电网，错开用电高峰，可互为备用，联网效益比直流好。
19,特高压输电具有巨大的经济效益：
6.故障率远低于直流输电，有利于系统安全运行。
在提及特高压输电的优点同时，也顺便提一下直流输电的特点。
因为在西电东送、全国联网的工程中，到2020年要建成二十余条直流线路。
是比较多的，直流输电有如下优点：
一是，输电容量较大，当输电距离超过1000km时也比较经济；二是，没有交流输电的稳定问题，但也有上面提到的一些不利因素，应综合考虑。
20,3国内外特高压系统建设与运行现状,21,国内外特高压系统建设与运行现状,上个世纪六、七十年代各发达国家经济发展迅速，对电力需求大大增加。
七十年代初，国外发达国家700千伏以上电压（750KV、735KV、765KV）输电线相继建成投产后，前苏联、美国、意大利、加拿大、日本等国就开始了对特高压等级交流输电技术的研究。
他们按照理论研究、实用技术实验研究、电气设备研制和工业试验性运行考核等三大步,22,国内外特高压系统建设、运行现状,骤进行工作，取得了满足工程需要的数据、资料和工程原型设备产品。
这些研究成果表明，一旦特高压输电工程上马，技术上足以满足工程的需要。
国外情况举两例：
前苏联，自80年代起，同时建设西部大型能源基地及1150kv输电工程，至1994年已建成1150kv特高压输电线路2000km，约900km的线路已按1150kv设计的电压运行。
23,国内外特高压系统建设、运行现状,日本，日本东京电力公司为了将远离负荷中心的东部和北部的核电向东京输送，已建成1000kV特高压输电线路350km，目前还在建设120km的新线路。
国际上的研究为我国发展特高压输电线路积累了宝贵的经验。
我国从“六五”开始即开展了相关的研究，牵头单位为武汉高压所、清华大学等单位，武汉高压所于“八五”、“九五”期间，在户外试验场建成一条约200m的特高压研究线路，可以针对特高压输电设备进行电气特性试验研究等等，取得了重要成果。
24,国内外特高压系统建设与运行现状,目前，我国已开始筹建1000kV的特高压输电线路，已知的如“晋东南南阳荆州”单回线，还有“淮南上海”的双回线等。
随着我国特高压输电线的上马建设，建成输电，我国电力系统将出现崭新的局面。
25,4网络结构,弄清超高压、特高压输电网络可能由哪些基本元件组成。
输电的特点、任务和存在的问题决定了网络结构。
26,华中,山西,负荷中心,超、特高压线路,
（1）超高压与特高压输电的特点、任务与可能遇到的问题任务：
将综合能源基地的强大电力送至远方的负荷中心，例,27,特点与问题：
长距、功率大有系统稳定问题；长距、分布电容大有过电压问题，潜供电流大的问题；电压高、电场强有电晕问题。
28,
（2）网络结构,一般的结构型式：
29,加缩短电气距离，提高电力系统的稳定性；加并联电抗器补偿容性无功，可限制过电压，限制潜供电流，提高重合闸成功率；采用分裂导线可以减少电晕，另外由于分布电容的增大，增大了输电线的自然功率，这是好的一方面。
一般750（分裂为46根），1150（分裂为8-12根）；串补电容及并联电抗可以是可控的，也可以是不可控的、恒定的。
30,5特高压输电线路的暂态数模及其通解分析,31,5.1暂态数模,特高压输电线路由于电压高（大于330可KV以上）、距离长（），属于分布参数电路系统，分析的是电流波和电压波，电流和电压不仅与时间t有关，还与距离x有关。
为了分析简单，我们取单导线地系统的一个等值微分单元来分析（即三相取单相，单相取其微分元）：
32,单导线地系统的一个等值微分单元,33,电路的暂态方程为：
无损线：
34,进一步整理得：
式中，为波的传播速度，简称波速。
既叫波速，显然应为:
，为波在时间内传播的距离。
35,如何理解，为什么是这样？
说明如下：
仍然是从式（3）与式（4）出发，即,36,写成增量形式以便于运算，其式为：
式（7）与式（8）两边相乘，并经整理得：
37,所以波速,38,5.2数模的通解下面直接给出方程式（3）、式（4）或式（5）、式（6）即：
（3）（5）或,（4）,（6）,的通解为:
39,给出了某点、某时刻电压波、电流波与两个函数的关系，即电压波、电流波各由两项组成。
上面得出的通解并没有直接进行推导，但可以将其解代入原方程式（3）和式（4），通过验证看方程两侧是否恒等，以证明是其解，这即所谓的验证认识法。
40,对通解式（9）和式（10）的几个量说明以下几点：
（1）式中Z称为波阻抗，为什么叫波阻抗？
如果是波阻抗，C即应为电压波与电流波变量的比值，含义说明如下，仍由式（3）、式（4）出发，并将其写成增量形式即：
两式一比，并进行整理得：
该式反映了同向电压行波与同向电流行波的比值，所以称ZC为波阻抗。
41,对通解式说明以下几点：
k,m,
（2）f1（），f2（）是待确定的函数，具体的函数形式将由系统条件决定；f1（）是正向行波，可以看到行波f1（）的一个等值不变的点，随t的增加是沿x的正方向移动；x,42,f2（）是反向行波，可以看到行波f2（）的一个等值不变的点，随t增加是沿x反方向移动；,k,mx,（3）对于无损线的正向及反向行波在传输中均无衰减与畸变。
x,43,6暂态等值电路,上面的结果在实际应用中需要作进一步处理，否则无法用于实际网络，因此希望建立与它所对应的等值电路，以便于对大规模复杂网络进行实际的计算和工程应用。
如何处理呢？
44,将通解,分别相加和相减，处理后得：
这一整理具有非常重要的意义，式（11）、式（12）建立了某点、某时电流、电压全量关系与单一行波函数的关系，为得到暂态等效电路奠定了基础。
45,先看式（11）和式（12）右边的表达式，,式（11）右边是等于两倍的正向行波，式（12）右边是等于两倍的反向行波。
对正、反向行波的特点，我们再次特别强调指出：
对于无损线，正向和反向行波，当从线路的这一端到达另一端时，是不变的，没有衰减与畸变。
46,如何理解和应用这一结论，我们下面作一分析，,扩展为一段长为,的一段输电线如下：
图中：
始端k的x坐标为0，末端m的x坐标为l，为波从一端传到另一端的时间。
47,m,k,tx=l,对正向行波：
从始端k到末端m传输不变，故有下图和式（13）的关系：
t-x=0联系式（11）右边有：
正向行波,x的正方向,48,ktx=0,mt-x=l,对反向行波：
从末端m到始端k传输不变，故有下图和式（14）的关系：
联系式（12）右边有：
反向行波,x的正方向,49,对式（13）、式（14）重新写一下：
将t时刻的量和时刻的量分别进行合并，即按照时刻的早晚，整理得：
50,是与m端,时刻电压、电流有关的量，,在计算当前t时刻量时为已知量。
式中是与k端时刻电压、电流有关的量，在计算当前t时刻量时为已知量；,51,根据式（15）和式（16）的代数方程，可以画出输电线的等值电路如下：
52,等值电路的特点：
该电路反映了一相的电磁暂态在时间离散点上的情况，一般称为基本的暂态离散电路，是单相和无损线的。
该电路有以下特点：
原来输电线的分布参数电路变为了集中参数电路；等效电路在拓扑上不相联，但在电气上两端是通过历史电流源相联系的；,53,等值电路的特点：
3.两端电气上的影响反映了在历史电流源中，历史电流源是过去时刻的量，意味着对端的量只有经时间后方能对本端发生作用。
进一步研究解决的问题包括：
有损线的推广，实际线路是有损的；三相线的推广，实际线路是三相的；如何考虑参数的依频变化，等等。
54,进一步要研究解决的问题包括：
经过多年的研究，国内外有关学者（道梅尔教授等）已解决了上述这些基本难题，使计算达到了实用化；这些对于超高压和特高压的电磁暂态计算具有特别重要的意义。
有了各单件元件（包括集中参数元件）的等效电路，对于实际的大型电力网络，就可以建立相应的等值网络图，对于每一时刻就可以按照用于稳态计算的节点方法，进行大规模的计算，以解决实际问题。
55,7特高压输电线等值参数的特点从前面可知特高压输电线路每公里的参数有四个:
56,各有什么特点,1.漏电导,，特高压输电线相间距离很大，对地绝缘较好，故其漏,电导很小，通常可以忽略，认为。
电阻，由于特高压输电线采用分裂导线，减少了集肤效应，电阻相对较小，电压损耗也较小。
电容，由于特高压输电线采用分裂导线，增大了每相导线的表面积，因而电容增大了，有利于提高输电线的自然功率。
电感，由于分裂导线的采用改变了导线周围的磁场分布，等效的增大了导线半径，从而减小了每相的电感。
57,各有什么特点,综上，为了提高其输电能力，减少其电压损耗和能量损耗，必须尽可能的减小其每千米的电阻、电感和漏电导；,因减小了电感的自然功率,，增大了电容，是可以提高输电线的，即：
增大、减小是有利于,所以对于特高压输电线路，提高输电能力的重要原因之一。
58,8特高压输电系统二次控制与保护方面的重点研究课题,特高压输电线路在我国正在建设，有许多问题要研究，重点说一下二次方面的一些课题：
59,特高压输电二次方面的研究课题：
（1）特高压输电线路参数的精确计算与暂态过程分析这是一个基础性、理论性较强的课题，应当特别重视。
对于特高压输电线主要有以下几个因素要考虑：
60,对于特高压输电主要有以下几个因素要考虑：
结构复杂，分裂导线多达812根，输电线路距离较长，弧垂较大；变化范围大，线路参数随季节和负荷情况变化；暂态波过程明显，这是由于分布参数特征明显所至；暂态过程谐波含量高，有整数次、非整数次谐波；非周期分量大，且衰减时间常数较长。
61,特高压输电二次方面的研究课题,因此要研究：
线路参数的精确计算方法；进行暂态过程的仿真与暂态分量的分析。
以便于进一步研究：
特高压系统故障的暂态过程故障熄弧过程分析保护的行为这是进一步深入研究的前提与基础。
62,特高压输电二次方面的研究课题,特高压输变电系统过电压的研究两个原因要充分认识到：
特高压输电线路绝缘子承受过电压的裕度较小；过电压绝缘子击穿导致停电的经济损失巨大。
所以对二次来讲要从寻找过电压抑止措施的角度来深入研究。
63,主要研究：
操作过电压；故障过电压；切除故障过电压；重合闸过电压；雷击过电压。
研究各类过电压的特点，研究过电压峰值出现的时刻及波形特征。
为以后的保护与控制设备的配合，研究抑制过电压的措施打下基础。
64,特高压输电二次方面的研究课题,（3）新原理保护的研究应注意几个问题的考虑：
特高压输电线路故障后暂态过程的延长（增大了）与要求保护动作加快之间的矛盾进一步加深，要注意处理好这一矛盾；较大的分布电容电流特征使得很多保护原理需要采取补偿措施。
如何通过继电保护与自动装置等设备的配合躲过过电压的峰值并抑制过电压；保护与系统控制系统配合以提高电力系统稳定性。
65,特高压输电二次方面的研究课题,（4）研制特高压输电系统自适应重合闸自适应重合闸具有自动识别输电线路瞬时性和永久性故障的功能，保证在瞬时性故障情况下，故障点电弧熄灭后启动自动重合闸，使输电线路恢复正常供电，永久性故障则不重合，提高了系统运行的稳定性。
但如何区分输电线的永久性与瞬时性故障则是非常不容易的，是值得深入研究的，且具有挑战性。
66,特高压输电二次方面的研究课题,（5）特高压系统补偿设备控制模式的研究目前，国内超高压输电线路并联电抗器都是长期投入的运行方式，存在的问题是：
长期固定投入运行，会限制输电线的最大传输功率。
67,应研究补偿设备灵活的投切方式希望作到：
在输送额定功率时，为了提高输电线的传输效率，将并联电抗器退出；在保护动作切除故障时将并联电抗器投入，起到过电压抑制、加速故障点电弧熄灭，提高重合闸的动作成功率的重要作用。
在轻负荷时将其投入以防止过电压。
68,特高压输电线路的上马建设，有许多课题值得我们去探索，让我们为西电东送，为全国联网的实现深入研究，贡献自己的才智。
以上只对特高压输电的几个很初步的问题作了一些简单的介绍，不当之处请批评指正。
69,谢谢！
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