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1、感知电世界课程综合训练报告特高压输电：数不清的“世界之最”世界看中国作者：刘洋 合作者：秦波杨滔高鑫学院：生物工程学院时间：2013年6月7日目录摘要2科技热词2特高压输电2百科2原理2历史3体现国家意志3数不清的“世界之最”4特高压输电安全性无需担忧5心得体会6参考文献:7摘要我国不仅建成投运了世界上运行电压最高、输送能力最强、代表最高技术水 平的特高压交、直流输变电工程，在世界上率先系统掌握了特高压输变电核心技 术及其设备制造能力，而且立项编制了相关国际标准，由此主导了世界高压输电 领域的话语权，占据了世界电力技术制高点。科技热词特高压输电百科一般来说，输电电压分高压、超高压和特高压。国际
2、上，高压HV）通常指35 220千伏的电压；超高压（EHV）通常指330千伏及以上、1000千伏以下的电压； 特高压（UHV）指1000千伏及以上的电压。而在我国，特高压电网是指1000千伏 交流和土800千伏直流输电网络。特高压电网形成和发展的基本条件，一是用电负荷的持续增长，二是电源基 地与负荷中心在地域上呈逆向分布，且距离过远。特高压电网的突出特点是大容 量、远距离输电，且占地少，线损小，联网能力强。我国现有的长距离输电主网 架和世界主要国家一样，多是500千伏的交流电网，即超高压电网。原理因为输电线上的功率损耗正比于电流的平方（焦耳定律Q=2Rt），所以在 远距离输电时就要利用大型电力
3、变压器升高电压以减小电流，使导线减小发热， 方能有效地减少电能在输电线路上的损失。由发电厂发出的电功率是一定的，它 决定于发电机组的发电能力，根据P=UI,发电机的功率不变效应，若提高输电线 路中的电压U那么线路中电流I 一定会减小，输电线损失的功率Q=2Rt 定会 相应减小，如果线路中电流降低到原来的1/2那么线路中损失的功率就减少为远 损耗的（1/2厂2=1/4,因此说提高电压可以很有效的降低线路中的功率损失。历史高压输电的目的就是为了能使电能做远距离传输，在人类使用电能的初期， 所使用的都是直流电直流电有其天生的弊端就是不能提高电压做远距离传输， 导线上损失的电能难以控制，所以如果想把电
4、输送到2公里以外的地方那只有一 个办法就是降低导体的电阻，那么以当时的技术唯一的一个办法就是需要像手臂 一样粗的一根电缆来传输电能，这根本就是不可能的因此说当时的解决办法就 是每隔一段距离就建一个发电机组用于提供用电，因此说电在当时是一个非常奢 侈的商品普通大众根本就用不起.提起这个就不得不说一段历史，人们都知道是爱迪生发明了电灯，用电灯照 亮了全世界，这个用电改变了世界的伟人，却有着不为人知的一面，很少有人知 道。为整个近代工业和电气文明注入了生命活力的却不是他一一而是一位名字叫 尼古拉-特斯拉的天才发明家，正是他发明了交流发电和供电系统的。使用交流电 提高电压用于远距离输送电能成了可能，可
5、是当这个想法向爱迪生提出来的时候 却遭到的拒绝和打压，当时以爱迪生为首的主流科学都抵制这一想法.其中一个 很重要的原因就是这完全与爱迪生所经营的直流电行业相违背这直接损害了爱 迪生等人的利益，于是乎电流大战就此展开，爱迪生一派四处宣传交流电危险，用 以诋毁交流电的名声，当然历史的车轮总是能使最佳的技术得以流通 一直到 1893年第一届世博会，芝加哥世界博览会，特斯拉用交流电点亮了全场9000盏电 灯，这在过去用直流电是做不到的整个会场被电灯照亮的灯火通明人类从此进 入的一个新的电力时代交流电自此一战打败了爱迪生一派的直流电行业最终登 上了历史的舞台.体现国家意志从“中国制造”到“中国创造”是质
6、的提升，从“中国创造”到“中国引领” 则是革命性飞跃。迄今为止，世界公认在整个领域全方位实现了“中国引领”的，唯有特高压。 特高压输电技术，世界看中国。“这不是哪个人、哪个团队、哪个企业能做成的，而是体现了国家意志。” 国家电网中国电力科学研究院院长郭剑波如是说。从事了几十年科研及管理工作的郭剑波谈起“特高压”，给出如下关键词：瞄准世界电力发展趋势和技术制高点，紧密围绕国家重大战略需求，政府支 持，企业主导，产学研联合，社会各方广泛参与，用科学手段和方法，以应用为 目的，破解重大技术难题。“这些话说起来容易，真做到很难。”他解释，以往我们大多项目，都是单 项技术突破，那当然也不容易。但特高压输
7、变电系统开发与示范重大项目，是在 整个领域取得了全方位突破，真正实现了世界公认的“中国引领”。我们不仅建 成、投运了世界上运行电压最高、输送能力最强、代表最高技术水平的特高压交、 直流输变电工程，在世界上率先系统掌握了特高压输变电核心技术及其设备制造 能力，而且立项编制了相关的行业、国家、国际标准，为特高压输电技术的规模 应用和走出国门创造了条件，由此主导了世界高压输电领域的话语权，占据了世 界电力技术制高点。它体现了国家意志。据介绍，直接参加这个项目的核心层，包括30多名院 士, 3000多名工程技术人员，11家国内外权威科研机构，9所高校和设计机构 及200多家厂商，共涉及500多个单位、
8、十几万人。数不清的“世界之最”在实际应用中，特高压交流和特高压直流在电网中各有特点，两者相辅相成、 互为补充。据专家介绍，从电网特点看，特咼压交流具有交流电网的基本特征， 可以形成坚强的网架结构，理论上其规模和覆盖面是不受限制的，对电力的传输、 交换、疏散十分灵活。特高压直流则是“直达快车”，用于点对点的传输，不能 形成网络，必须依附于坚强的交流输电网才能发挥作用；而在受端电网直流落点 过 多， 也 存 在 着 安 全 隐 患。因此，我国发展特高压电网遵循如下原则：特高压交流定位于更高一级电压 等级的网架建设和跨大区联网送电；而特高压直流定位于我国西部和北部大水 电、大煤电基地以及新能源基地的
9、电源大容量、超远距离外送。以目前已建成的两个特高压示范工程为例，晋东南一南阳一荆门1000千伏 特高压交流试验示范工程和向家坝一上海土 800千伏特高压直流输电示范工程 在技术、设备制造、工程建设等方面究竟创造了多少个“世界之最”，恐怕连业 内 人 士 都 难以 尽 数。仅以两个工程中部分顶尖特高压设备为例，前者：额定电压1000千伏、额 定容量1000兆乏单体式变压器为世界首次研制，单柱线圈的电压达到1000千伏、 容量达到334兆乏，创造了世界纪录；额定电压1000千伏、额定容量320兆乏 高压并联电抗器为世界首次研制；额定电压1000千伏、额定电流6300安、额定 短路开断电流50千安、
10、直流分量时间常数120毫秒的气体绝缘金属封闭组合电 器代表了世界同类产品的最高水平；用于中等和重污秽地区的特高压避雷器、电 压互感器、支柱绝缘子、接地开关、油纸绝缘瓷套管、气体绝缘瓷套管、气体绝 缘复合套管和复合绝缘子均为世界首次研制；开合110千伏、210兆乏超大容量 电容器组的开关及110千伏干式并联电抗器，达到世界同类装置最高水平后 者：直流输电用6英寸晶闸管在世界上首次研制成功，并实现工程应用；换流变 压器电压等级最高、单台容量最大；换流阀单阀组容量最大；低噪声干式平波电 抗器、直流穿墙套管、直流断路器和隔离开关通流能力最大，均创造了世界之最， 其中特高压换流变、换流阀等重要设备研发均
11、属世界级技术难题。在这样顶尖难度的大背景下，前者工程国产化率达到约95%，设备国产化 率达到约91%；后者设备国产化率达到67%。依托工程，我国电工装备制造厂商 总体掌握了特高压交直流设备制造的核心技术，并具备批量生产的能力。工程带 动产业升级和跨越式发展，功不可没。特高压输电安全性无需担忧随着晋东南一荆门和向家坝一上海两个特高压示范工程建成投运，一度围绕 特高压技术、经济性的热烈争议自然归于平息，而对史上首个商业运行的特高压 输电线路的安全、稳定性的关注随即突显出来。跟现有的500千伏主网架相比， 特高压电网的安全性和运行稳定性有何技术保障？全国人大代表、中国工程院院士、国网电力科学研究院名
12、誉院长薛禹胜表示， “输电电压等级从500千伏升高至1000千伏对系统稳定性带来的影响，和以前 220千伏升高至500千伏时有相仿的本质。”他解释：电压等级每升高一个级别， 都会带来同样性质的稳定性问题；而对这个问题的解决，技术上并没有不可逾越 的障碍。但他同时也强调，电压升高至特高压等级，对系统稳定性的要求有量的 提高相比500千伏以下电网，它要求有更广域、更快、更高水平的控制手段， 要对系统运行有更深刻的理解。他引用“战略上藐视、战术上重视”来说明这一 问题一一不能因为原理上没有问题，就放松警惕。他举例说，比如关键的“电磁环网”问题，即不同电压等级的线路通过变压 器磁回路的联接而形成高低压
13、电磁环网并联运行。500千伏电网建设初期，网架 薄弱；为保证输电能力，不得不将500千伏线路与220千伏线路形成电磁环网运 行。但一旦500千伏系统开断，其负荷会瞬间转移至220千伏电网，使后者面临 “难以承受之重”，由此可能演化为大停电。在这方面，国内外都有深刻的教训。如何解决电磁环网问题？薛禹胜介绍，根据我国电力系统安全稳定导则 规定：随着高一级电压电网的建设，下级电压应逐步实现分区运行，相邻分区之 间保持互为备用，这就是“开环”或称“解环”当500千伏线路逐渐成网，220 千伏线路也就相继开环运行。解环之后，整个电网系统的稳定水平提高，系统的 继电保护安全自动装置进一步简化，发生多米诺骨
14、牌效应的可能性大大降低。1000千伏电网的发展也将经历类似过程。作为电力系统稳定分析和控制领域专 家，薛禹胜和他的团队在特高压工程上马前，就与华东电网公司和江苏省电力公 司共同研发成功网、省两级电网的时空防御系统，建成了世界上独一无二的预警 和多道防御体系，在风险控制上为特高压一次系统应对诸如“电磁环网” 一类的 问题打下了坚实的基础。“我们在二次系统上的创新可以支撑一次系统上取得的 创新成果，我对此充满信心。”薛禹胜如是说。心得体会经过在电站的几周的学习，让我收获颇多，很好的将理论与实际联系起来， 例如一直对励磁变，TV和励磁电压互感器的外观和作用不清楚，对何为手车式 断路器、隔离开关的外观
15、不了解，对各种屏柜内部设备不知道，对发变输电过程 不明了等等，但经过看过实物和经老师、助教老师的讲解后都解决了这些疑惑。在刚开始的上课，让我了解到我们这种行业对安全的重要性以及相关的技术 措施。在接下来的自主学习中，有了实物的印象通过认真对照图纸，挨个设备， 挨条线路的找设备，找线路走向。能够理清电气主接线和厂用电接线图，并能够 认清各个设备，至于具体设备的工作原理结构等，还需在今后的工作中继续学习。我觉得自己在以下几个方面与有收获：一是学到了很多课堂上没法学到的东 西，比如电梯的制作过程，我们还亲身体验了一回，熟悉了运作流程。二是动手 能力的提高，我们从没有这样专业性的使用过实验器械，这次可
16、亲身体验了一回 研究员的滋味，真是受益匪浅啊！最后就是我深刻体会到了团队合作精神的重要 性。这中间我们组成员互相学习、共同进步，使得我们的学习更加充实。参考文献：1周洁发展我国交流特高压输电的建议J.高电压技术，1996,22（1）: 25-27. 朱鸣海交流特高压2输电及其设备前期科研的可行性J.中国电力,1966, 29（4）: 3-6.3高压输电线路/ （美）安德生（Anderson.J.G.）等著 水利电力出版社1979-044超高压交流输电工程/ （加）RakoshDasBegamudre著机械工业出版社2009- 015超高压输电线故障分析与继电保护/贺家李,葛耀中编著 科学出 版社1987-096提高超高压交流输电线路的输送能力/梁曦东等清
