特高压输电关键技术研究(3)

2.4设备现状

2.4.1我国输变电设备制造业的发展

我国输变电设备制造业经过50年的发展，高压、超高压以及特高压输变电设备从无到有、从小到大。随着我国电网技术、装备水平不断提高，相关设备制造企业的技术水平和国产化能力也不断提升。近年来，在“装备制造国产化”目标的指引下，经过±500kV直流输电工程、750kV交流输电工程、三峡送出工程等实践，我国电力设备制造行业在产品设计、制造、试验检测技术等方面均有了迅速发展，基本满足了我国电力建设的需要。

目前，国内设备制造厂已具备导线、金具、避雷器、电容式电压互感器和电容器以及悬式绝缘子等特高压输变电设备的研制和供货能力;而特高压变压器、电抗器、高速接地开关以及开关设备尚需加速开发研制;特高压套管、GIS、可控电抗器等设备制造难度大，国内目前还无制造能力，在特高压输电工程建设初期，尚需引进国外产品。

2.4.2长期带电考核、运行状态检测与检修技术

特高压电网的建设决策是一项带有战略性和方向性的决策，具有很大的挑战性[1]，设备的长期带电考核对于保证系统的安全可靠运行具有重要意义[2]。考虑到我国电网所经地区海拔高、污秽重、气象条件恶劣，这就对特高压设备的绝缘等级和技术条件提出了更高的要求，无论是国内研发还是直接引进，都需要对其进行长期的带电考核。

特高压设备的运行状态检测和检修技术的水平与能力是特高压输变电工程运行的可靠性指标。运行状态检测，尤其是在线监测技术的应用可以防患于未然。但由于我们在相关方面经验仍存在较大的不足，因此对现有在线监测技术的评估，选择可靠性强的运行状态检测与检修技术，提出相应的检修项目、检测周期、检验工具、检验标准和规范等。

3.若干关键技术研究成果与结论

3.1过电压与绝缘配合

3.1.1空气间隙操作冲击和雷电冲击

±800kV直流输电塔头空气间隙操作冲击和雷电冲击50%击穿电压的试验分别在中国电力科学研究院户外试验场(6000kV/300kJ冲击电压发生器)和国家电网公司特高压直流试验基地户外试验场(7200kV/480kJ冲击电压发生器)进行。改变绝缘子串之间的横担长度以及V形串每边的长度可以得到不同的导线到横担和导线到立柱的空气间隙距离。

3.1.2系统过电压水平

特高压交流输电系统工频过电压水平：①线路断路器的变电站侧1.3pu。其中，1.0pu=11002/3;②线路断路器的线路侧1.4pu，持续时间小于0.4s。特高压交流输电系统操作过电压水平：① 变电站：对地为1.6pu，相间线路断路器内/外为2.8/2.9pu;②线路：对地为1.7pu，相间为2.9pu。

为考验长期工作可靠性，短时工频耐受电压被引入。中国特高压交流变压器、GIS设备的短时工频耐受电压取值及加压方式如下：变压器：1.5pu×1h+3pu×5min+1.5pu×1h;GIS：1.5pu×30min+3pu×1min+1.5pu×30min。

特高压输电系统的绝缘配合以避雷器的操作、雷电冲击保护水平为基础，考虑配合系数(安全裕度)，采用惯用法加以确定电气设备的操作、雷电冲击耐受电压。根据计算分析结果，特高压交流一般输电线路雷击跳闸率不宜低于0.1次/100km?a，特高压交流大跨越线路雷电安全运行年不宜低于50年，特高压交流变电站(开关站)雷电侵入波安全运行年不宜低于1500~2000年。

3.2污秽外绝缘选型

通过对多种特高压 1000kV级交流绝缘子和±800kV级支流绝缘子在常压下及不同气压下进行了不同污秽、不同气压下的污闪试验发现，不同类型、不同形状的绝缘子盐密和闪络电压的关系曲线，以及海拔高度与闪络电压之间的关系曲线存在较大差异。结合特高压线路具体情况，就不同类型绝缘子的耐污闪特性而言，耐污闪能力依次为：复合、三伞、双伞、玻璃、棒形瓷、普通，后4种相差不大(交流试验结果)。

由试验得到的数据已用于我国1000kV特高压交流输电和±800kV特高压直流输电工程中线路、变电站、换流站设备外绝缘的选择方式，具体包括在不同污秽地区、不同海拔地区、不同覆冰地区的绝缘子种类、伞形、串形、片数、串长和最小爬电距离的选择等。需要特别注意的是，在特高压交、直流输电系统中，进行全电压等级的污秽外绝缘问题研究是必须的，国家电网公司特高压试验基地待建的污秽及环境试验室正为此提供了可靠的技术研究平台。

3.3电磁环境研究

根据我国±800kV直流工程的初步研究成果，线路下方的地面合成场强应不大于30kV/m，离子流密度不大于100nA/m2。这2种电晕效应受导线的对地高度影响较大，因此可不作为制约导线选型的依据。导线选型主要由其产生的无线电干扰水平和噪声水平决定。

根据文献[1]中的规定，在距直流架空输电线路正极性导线对地投影外 20m处，由电晕产生的可听噪声50%值应不超过45dB(A);海拔高度大于1000m时应不超过50dB(A)。特高压直流试验基地内的试验结果表明，按照线路设计运行条件，采用6×720mm2导线的±800kV直流试验线段即使在相对湿度较大时，可听噪声也能满足设计运行要求，较标准低约 13.3%~17.7%(夜间)，同时其在可听噪声方面也低于58dB(μV/m)的限值，即特高压工程可研阶段确定的6×720mm2导线在无线电干扰和噪声方面是满足电磁环境需要的。

需要注意的是，输电线路的可听噪声与导线结构、导线对地高度、湿度、温度、风速、季节等因素有关，新旧导线的可听噪声也会不同，要较明确地掌握特高压架空输电线路电晕产生的可听噪声范围，需要进行长期的监测与统计。

目前特高压直流试验基地正在进行多次合成场强和离子流的试验，以研究合成场强和离子流在不同天气、湿度、加压时间、老化程度下的分布特性和变化规律。

3.4设备的制造、检验及运行检测

目前正在制定的高压输电设备的技术规范和试验标准、电气设备监造导则、现场交接试验方法和标准、现场预防性试验方法和规程及现场试验设备技术条件等标准和协议可直接指导设备的设计、生产、验收和检测。

伴随着特高压交、直流设备的陆续排产，长期带电考核以及检验与检修技术将是特高压设备在投运前及运行过程中必需进行的工作。而国家电网公司特高压交流试验基地和直流试验基地带电考核试验回路的建设，正满足了带电考核的各种需要。

4.结论

为了建好国家特高压输电工程，需要开展大量的特高压试验研究和特高压设备考核测试工作，国家电网公司特高压交流试验基地和直流试验基地的建立为我国特高压交流试验示范工程和直流示范工程提供了一流的试验及测试平台。

目前我国在特高压输电工程中的过电压与绝缘配合、外绝缘特性、电磁环境以及特高压设备的长期带电考核、检验与运行检测技术研究等方面已取得一定进展，所得的部分试验和数据分析结果可直接用于我国特高压交、直流输电工程建设。

参考文献

[1]刘振亚.特高压电网[M].北京：中国经济出版社，2005.

[2]刘振亚.特高压直流输电技术研究成果专辑[M].北京：中国电力出版社，2006.

[3]刘振亚.特高压交流输电技术研究成果专辑[M].北京：中国电力出版社，2006.