输电线路常用“新”技术

知识点：输电及通信线路图

由发电厂向电力负荷中心输送电能的线路以及电力系统之间的联络线一般我们称为输电线路。今天我们说的输电线路新技术其实不新，只能相对我们常规线路来对比应用晚些，这些“新”技术大部分在我们电网成熟应用较多。今天将我们国内的所谓“新”技术的常用输电线路形式归纳如下：

大电网技术

“大电网”是由多个地方电网或大区电网互联而成的互联电力系统、联合电力系统或统一电力系统。互联电力系统是将大区电网之间、国家电网之间以少量联结点同步互联;联合电力系统具有协调规划，并按合同或协议调度的特点。两个或两个以上的小型电力系统用电网连接起来并联运行，即可组成地区性电力系统。若干个地区性电力系统用电网连接起来，即组成联合电力系统。统一电力系统就是统一规划、统一建设、统一调度和运行的电力系统。

大电网具有超高压、特高压输电网架，超大输送容量和远距离输电的基本特征，网内由高压交流输电网、超高压交流输电网和特高压交流输电网，以及特高压直流输电网、高压直流输电构成分层、分区、结构清晰的现代化电力系统。

超大输送容量和远距离输电的界限与其相应电压等级线路的自然输送功率和波阻抗有关，线路电压等级越高，其输送的自然功率越大，波阻抗越小，输送距离越远，覆盖范围越大，各电网或大区电网互联关系越强，联网后整个大电网的稳定性与各电网间故障时互相支援的能力有关，即各电网或大区电网间联络线交换功率愈大，联系越紧密，电网运行越稳定。

电网是由变电站、配电站、电力线路和其他供电设施所组成的输电网络，其中，数量较多的最高电压等级输电线路及相应的变电站构成该网的骨干输电网架。大区电网是指网中具有调峰能力较强的大型发电厂的电网，如中国的跨省区的6大区域电网，每个区域电网均有网局直调的大型火力发电厂和水力发电厂。

紧凑输电技术

紧凑输电技术的基本原理是通过优化输电线路导线布置、缩小相间距离、加大分裂导线(子导线)间距和增加分裂导线(子导线)数目，使电荷在各导线表面分布均匀、表面场强均匀，以提高导线有效截面，同时使线路电容上升，电感下降，减少线路波阻抗，在相同输电线路额定电压等级条件下，可明显提高自然输送功率，在无线电干扰和电晕损失等方面也能控制在一个可以接受的水平，从而可减少输电回路数，压缩线路走廊宽度、减少用地等，以提高输电能力的经济输电技术。

紧凑超高压交流输电线路与常规输电线路相比的基本特点是：

①相导线采用多分裂结构，并加大了导线间距;

②缩小相间距离，为避免风吹导线振动造成相间短路，相间采用间隔棒固定相间距离;

③采用相间无构架的杆塔结构形式。

已采用紧凑型输电技术的500kV罗百Ⅰ回交流输电线路，为500kV天广Ⅳ回输变电工程的罗平—百色段，是我国第一次在高海拔地区、长距离线路中采用这项技术。该输变电工程于2005年6月投运，目前运行稳定。

紧凑型输电技术不仅能明显提高自然输送功率，而且每千米少占送电走廊27.4亩，可有效减少林木砍伐、青苗赔偿及房屋拆迁量，经济和社会效益显著。

目前，南方电网正在500kV贵州施秉至广东贤令山、云南500kV德宏等输变电工程中推广应用紧凑型输电技术。

高压直流输电

高压直流输电易于实现异步联网;在输电临界距离以上比交流输电更经济;用相同的线路走廊可比交流输送更多的电力，因此，广泛应用于远距离大容量输电、电力系统联网、远距离海底电缆或大城市地下电缆送电、配电网轻型直流输电等。

现代电力传输系统通常由特高压、超高压直流输电与交流输电相互配合构成的。超高压、特高压直流输电技术具有送电距离远、送电容量大、控制灵活和调度方便等特点。

对于送电1000km左右，送电容量不超过300万kW的直流输电工程，一般采用±500kV电压等级;当送电容量超过300万kW，送电距离超过1500km时，一般采用±600kV或以上电压等级;当输电距离达到2000km左右时，就需要考虑更高的电压等级，以充分利用线路走廊资源，减少输电回路数，降低输电损耗。

高压直流输电技术是利用大功率电力电子元件，如，高电压大功率晶闸管、可关断可控硅GTO、绝缘栅双极晶体管IGBT等组成整流与逆变设备，以实现高电压、远距离电力传输。相关技术包括电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术、绝缘新材料、光纤、超导、仿真及电力系统运行、控制和规划等。

高压直流输电系统是由换流阀组、换流变压器、直流滤波器、平波电抗器、直流输电线路、交流侧和直流侧的电力滤波器、无功补偿装置、直流开关设备、保护和控制装置以及辅助设备等元件(系统)所组成的复杂系统。主要由两个换流站和直流输电线组成，两个换流站与两端的交流系统相连接。

直流输电最核心的技术集中于换流站设备，换流站实现了直流与交流的相互转换，换流站包括整流站和逆变站两部分，整流站把三相交流电变换成直流电的换流站，逆变站把直流线路送来的直流电变换成交流电的换流站。换流阀是换流站中实现直流与交流相互转换的核心设备。在运行中，换流器在交流侧和直流都会产生高次谐波，引起谐波干扰、使换流设备控制不稳定、引起发电机和电容器过热、干扰通信系统，因此，需要采取抑制措施，在直流输电系统的换流站中设置滤波器吸收高次谐波，交流侧滤波器除吸收谐波外，还提供部分基波无功功率，直流侧滤波器用平波电抗器限制谐波。

图 换流站

图 三峡—上海±500千伏直流输电线路

特高压输电

特高压输电具有送电容量大、送电距离远、覆盖范围广、节约线路走廊、输电损耗小、可实现更大范围的资源优化配置等特点，可以根据电源分布、负载布局、输送容量、电力交换等需要构成特高压电网骨干网架。

特高压交流和特高压直流输电各有优点，一般地，特高压交流输电适合于更高一级电压等级的网架建设和跨大区联络线，以提高系统的稳定性;而特高压直流输电则适合于大型水力发电基地和大型燃煤发电基地的大容量远距离输送，以提高输电线路建设的经济性。

特高压交流输电线路属于均匀长线路，它的特点是沿线的电阻、电感、电容、电导连续均匀分布在整个输电线路上，在讨论问题时，常用单位长度的电阻r1、电感L1、电容C1、电导g1来描述其电气特性。均匀长线路的特性阻抗和传播系数常被用以估计超高压线路的运行待性。

图 淮南—上海1000千伏特高压输电输电线路

柔性交流输电系统

柔性交流输电系统(FACTS)是综合利用现代电力电子技术、微电子技术、通信技术和现代控制技术对电力系统的潮流和参数进行灵活快速调节控制，增加系统可控度与提高输电容量的交流输电系统。FACTS技术是一种交流输电新技术，也称为灵活(或柔性)输电控制技术。应用FACTS技术，既可在较大范围内控制潮流，得到比较理想的潮流分布，又可增强电力系统的稳定度，进而提高输电线路的输送能力。

将FACTS技术应用于配电系统，以改善电能质量，称为配电系统柔性交流输电系统DFACTS或称为用户电力技术CPT，有的文献中称为定质电力技术或定制电力技术。

图 三相独立单稳态永磁机构同步断路器

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