高电压技术赵智大第三版

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1、1高电压技术高电压技术高电压技术高电压技术 贵州大学电气工程学院 刘晓波 TEL:13885083373 QQ:7997972842绪论一、高电压技术的产生与发展 二、发展高压输电的必要性 三、中国电力工业的发展与现状 四、高电压技术的研究对象及主要研究内容 五、高电压技术在其它领域的应用 六、高电压技术面临的主要问题 七、本课程性质、任务和要求 八、教材及主要参考书高电压技术的产生是随着电力系统的产生而产生的。电网历史发展如下： 1875年，法国巴黎火车站建成世界上第一座火力直流发电厂，标志着世界电力时代的到来；1891年，在德国劳芬电厂安装了世界第一台三相交流发电机：它发出的三相交流电通过

2、第一条13.8kV输电线路将电力输送到远方用电地区，使电力既用于照明，又用于动力，从而开始了高压输电的时代；1879年中国上海公共租界点亮了第一盏电灯；1882年，第一家电业公司-上海电气公司成立。100多年以来，输电电压由最初的13.8kV逐步发展到10、20、35、66、110、134、220、330、345、400、500、735、750、765、1000kV3一、高电压技术的产生与发展3输电技术的百年发展史，实际上就是依靠不断提高 电压等级来增大输送容量和输电距离。 45v 1908年，美国建成了世界第一条110kV输电线路；经过15年，于 1923年，第一条230kV线路投入运行；1

3、954年建成第一条345kV 线路。从230kV电压等级到345kV电压等级经历了31年。在 345kV投运15年后，1969年建成了765kV线路。v 1952年，瑞典建成世界上第一条380kV超高压线路。v 1965年，加拿大建成世界第一条735kV超高压线路。v 1952年，前苏联建成第一条330kV线路；1956年建成400kV线路 ；1967年建成750kV线路。从330kV电压等级发展到750kV电压 等级用了15年时间。二、发展高压输电的必要性_电压等级的发展 电网发展的历史表明 ：相邻两个电压等级的级差，在1倍以上是经济合理的。新的更高电压等级的出现时间一般为1520年。 前苏

4、联1150kV输电线路的运行表明：经过20年的研究和开发，到20世纪80年代中期，特高压输电技术和设备已达到用于实际输电工程的要求。欧洲和美国，在超高压输电方面，主要发展345kV、380kV和750kV电压级， 500kV线路发展比较慢。1964年，美国建成第一条500kV线路，从230kV到500kV输电，时间间隔达36年。前苏联的500kV电压等级是在400kV基础上升级发展起来的，1964年，建成完善的500kV输电系统。（1）对电力需求的激增不同的输电电压等级组成的输电网有不同的输电能力。在规划未来的电网电压等级时，通常用自然功率来粗略地比较其的输电能力。（2）电力的远距离输送电力资

5、源和用电负荷分布不平衡，经济发达地区，用电需求增长快，而缺乏一次能源；具有丰富一次能源如矿物燃料、水电资源的地区，用电需求增长较慢或人均用电水平较低。加拿大、美国、俄罗斯、巴西和中国等国都存在这种不平衡情况，从而增加了远距离大容量输电和电网互联的需求。7二、发展高压输电的必要性_电压提高的必要性大功率远距离输电的需求增大使是电压等级不断提高。远距离、大容量高压输电 提高输送能力交流线路的自然功率是该线路可输送的最大容量，是表征其送电能力的一项指标。一回1000kV特高压输电线路的自然功率接近500万kVA ，约为500kV输电线路的五倍左右。800kV直流特高压输电能力可达到640万kVA，是

6、500kV高压直流的2.1倍，是620kV高压直流的1.7倍。8二、发展高压输电的必要性_提高电压的技术依据自然功率自然功率就是输电线路受端每相接入一个波阻抗的负荷Zc时线路输送的功率，它主要用来分析输电线路的输电能力、电压和无功调节等问题。当线路输送自然功率时，由于线路对地电容产生的无功与线路电抗消耗的无功相等，因此送端和受端的功率因数一致；当输送功率低于自然功率时，由于充电功率大于线路消耗无功，必然导致线路电压升高；相反，当线路输送功率大于自然功率，由于无功不足，需要额外的无功补偿，在没有无功补偿的情况下，线路电压就会下降。所以，线路在输送自然功率的时候，经济性最好、最合理。910二、发展

7、高压输电的必要性_特高压的发展高压定义 交流输电 高 压：35kV220kV 超高压：330kV及以上、1000kV以下 特高压：1000kV及以上 直流输电 超高压直流：600kV级(含620kV）及以下特高压直流：750kV及以上1985年，前苏联建成世界上第一条1150kV特高压输电线路。从500kV电压等级到1150kV电压等级用了20年时间。 降低线路损耗输电线路损耗可按下式估算：可见，在导线总截面、输送容量均相同，即R、S值相等的情况下， 1000kV交流线路的电阻损耗是500kV交流线路1/4。 800kV直流线路的电阻损耗是500kV直流线路的39，是620kV直流线路的60。

8、 11特高压优势 缩短电气距离，提高电力系统稳定极限1000千线路的电气距离相当于同长度500千伏线路的1/41/5。换句话说，在输送相同功率的情况下，1000kV特高压输电线路的最远送电距离约为500kV线路的4倍。 采用800kV直流输电技术使超远距离的送电成为可能，经济输电距离可 以达到2500km及以上。 12 减少工程投资1000kV交流输电方案的单位输送容量综合造价约为500kV输电方案的四分之三。800kV直流输电方案的单位输送容量综合造价也约为500kV直流输电方案的四分之三。 提高单位走廊输电能力，节省走廊面积交流特高压：同塔双回和猫头塔单回线路的走廊宽度分别为75米和81米

9、，单位走廊输送能力分别为13.3万千瓦/米和6.2万千瓦/米，约为同类型500kV线路的三倍。直流特高压：800kV、640万千瓦直流输电方案的线路走廊约76米，单位走廊宽度输送容量为8.4万千瓦/米，是500kV、300万千瓦方案的1.29倍，620kV、380万千瓦方案的1.37倍。 13 提高单位走廊输电能力，节省走廊面积 交流特高压：同塔双回和猫头塔单回线路的走廊宽度分别为75米和81米，单位走廊输送能力分别为13.3万千瓦/米和6.2万千瓦/米，约为同类型500kV线路的3倍。 直流特高压：800kV、640万千瓦直流输电方案的线路走廊约76米，单位走廊宽度输送容量为8.4万千瓦/米

10、，是500kV、300万千瓦方案的1.29倍，620kV、380万千瓦方案的1.37倍。 改善电网结构，降低短路电流 通过特高压实现长距离送电，可以减少在负荷中心地区装设机组的需求，从而降低短路电流幅值。长距离输入1000万千瓦电力，相当于减少本地装机17台60万千瓦机组。每台60万千瓦机组对其附近区域500千伏系统的短路电流约增加1.8kA，如果这些机组均装设在负荷中心地区，对当地电网的短路电流水平有较大的影响。 通过特高压电网，实现分层分区布局，可以优化包括超高压在内的系统结构，从根本上解决短路电流超标问题。14 加强联网能力通过交流特高压同步联网，可以大幅度缩短电网间的电气距离，提高稳定

11、水平，发挥大同步电网的各项综合效益。通过直流特高压异步联网，满足长距离、大容量送电的要求，沿线不需要提供电源支撑。通过特高压联网，增强网络功率交换能力，可以在更大范围内优化能源资源配置方式。15特高压输电各国发展特高压输电的原因不尽相同 俄罗斯有可能在2020年左右建设18002000kV线路 直流输电、紧凑型输电及灵活输电 直流输电的优越性值得重视 我国第一条220kV紧凑型试验线路从北京安定到河北廊坊，长26公里，于 1994年9月投入试运行 其它的输电方式如超导输电、低温输电、无线输电、多相输电 等也在研究中特高压输电技术研究的基本结论经过各国特高压技术的研究和试验，技术问题已不是特高压

12、输电发展的限 制性因素。发展特高压电网在经济上是有吸引力的。特高压电网出现和发展的 进程由大容量输电的需求所决定，主要取决于用电负荷的增长情况。 161 7v 中国，1949年前，电力工业发展缓慢，输电电压按具体工程决定，电压等级繁多：1949年新中国成立后，按电网发展统一电压等级，逐渐形成经济合理的电压等级系列：v 1952年，用自主技术建设了110kV输电线路，逐渐形成京津唐110kV输电网。v 1954年，建成丰满至抚顺李石寨220kV输电线路，随后继续建设辽宁 电厂至李石寨，阜新电厂至青堆子等220kV线路，迅速形成东北电网 220kV骨干网架。v 1972年建成330kV刘家峡关中输

13、电线路，全长534km，随后逐渐形 成西北电网330kV骨干网架。v 1981年建成500kV河南平顶山姚孟湖北武昌输电线路，全长595km。为适应葛洲坝输变电的需要。三、中国电力工业的发展与现状_电力工业的发展17v 1983年又建成葛洲坝-武昌和葛洲坝-双河两回500kV线路，开始 形成华中电网500kV骨干网架。v 1989年建成500kV葛洲坝-上海高压直流输电线，实现了华中-华东两区的直流联网。v 中国，在逐渐形成330kV和500kV区域输电骨干网架的同时，于 20世纪80年代初开始了330kV和500kV以上更高电压等级的论证 。1984年，国家明确提出500kV以上的输电电压为

14、1000kV特高 压、330kV以上的输电电压为750kV。v 2005年9月，中国在西北地区（青海官厅兰州东）建成了一条 750kV输电线路，长度为140.7 km。输、变电设备，除GIS外，全部为国产。v 1000kV晋东南南阳荆门输电线路工程。系统额定电压 1000kV，最高运行电压1100kV，自然输送功率5000MVA。工程 自2007年5月开工，2008年12月竣工。于2011年12月荣获国家优质工程（金奖）。 181908年建成22kV石龙坝水电站至昆明线路，1921年建成33kV石景山电厂至北京城的线路。1933年建成抚顺电厂的44kV出线。1934年建成66kV延边至老头沟线

15、路。1935年建成抚顺电厂至鞍山的154kV线路。1943年建成110kV镜泊湖水电厂至吉林延边线路。1 9 4 9 年 以 前交流：10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV，西北正在建设750kV线路，规划建设百万伏级交流直流：500kV，规划建设750千伏、800千伏1 9 4 9 年 以 后1 919 不同电压等级电网的分类高压电网：10kV、35kV、110kV和220kV电网。超高压电网：由交流330kV、500kV、750kV和直流500kV构成的电网。特高压电网：由交流1000kV和直流800kV构成的电网。20三、中国电力工业的发展与现状_电力工业的现

16、状21东北电网东北电网华北电网华北电网 西北电网西北电网川渝电网川渝电网华中电网华中电网华东电网华东电网南方电网南方电网500kV500kV220kV220kV330kV330kV热电厂热电厂水电站水电站 核电站核电站我国电网基本框架212223242526四、高电压工程的研究对象及主要研究内容 作为电力系统中应用的高电压工程主要包括两大方面： 高电压绝缘与测试技术 电力系统过电压 前者涉及到电绝缘材料、绝缘结构、绝缘放电理论与试验数 据，高电压试验方法等。 后者与高电压设备及输电运行的安全稳定密切相关 研究对象： 绝缘与绝缘结构 过电压27研究内容电力系统28四、高电压技术的研究对象及主要研究内容（续） 电力系统的构成3031高 压 电 气 设 备停 电 原 因32旧金山大停电33巴西大停电34纽约大停电35菲律宾大停电36加州大停电37世界各地大停电38我