• 日本在20世纪90年代建成三条距离不长的1000kV线 路(不超过240km), 主要目的是可压缩线路走廊以节省 土地资源, 因与之配套的大型核电机组推迟投产,目前 降压为500kV运行, 计划2015年前后升压至1000kV。
• 美国在20世纪70年代已建成两条试验线段: 一为 1500kV; 另一为1200kV. 由于其后国情变化,暂不发展 远距离输电而终止研究.
我国台湾地区发电能源结构情况
• 截止到2002年底，台湾电力系统的总装机容量为3191.5 万千瓦，其中火力发电厂有31座，装机容量为2225.8万千 瓦，占台湾电力总装机容量的69.7%；水利发电厂有41座 ，装机容量为451.1万千瓦，占台湾总电量的14.2%；核 能发电厂有3座，装机容量为514.4万千瓦，占台湾总电量 的16.1%。
这一术语在西方发达国家沿用至今，说 明高电压技术与输电工程关系的密切。
2.高电压技术的研究内容
• Peek的书名指出了高电压技术的核心内容，
只是应修正为“高场强下的电介质现象”，
因为绝缘介质的放电取决于场强而和电压无
tgε,,,,γE,,bEb
关。
tg
(电介质的四大特性参数： 、 、 、Eb)
6. 分布式发电不可能取代远距离大容量输电
• 风力发电: 是新的可再生能源发电技术中最成熟的,单 机容量已从数百kW发展到MW级,但目前最大的单机 容量也仅5MW (火力发电的超超临界机组的最大单机 容量为1.3GW)
• 燃料电池: 已商品化的单个装置容量为200kW(磷酸型 ), 正在研究开发的熔融碳酸盐型和固体氧化物 型可达 到数MW及更大的容量, 其普及应用至少还需要5~10 年
• 以过电压防护为例, 决定配电线路绝缘水平的是雷电过电 压; 但对超高压和特高压线路而言, 操作过电压和工频过电 压是更为重要的因素
2. 紧凑型输电技术的应用
• 特点: 取消杆塔的相间接地构架, 而将三相线路置于同 一塔窗中
• 优点: (1) L↓, C↑, Z↓, 所以线路自然功率增大, 提高 了输送能力
• 适用: (1) 向偏远地区供电 (2) 向海岛或海上石油钻井平台供电 (3) 作为主网与清洁能源发电的互联方式
HVDC Light 的应用实例
• (1) 1997年瑞典投运第一台HVDC Light线路, 长10km, V=±10kV, P=3MW
• (2) 1999年瑞典投运长70km , V=±80kV , P=3MW的 HVDC Light线路
4. 历史上关于高电压技术人才需求的讨论
• 讨论的背景：20世纪80年代西方发达国家主修强电的 人数锐减
• 1983年在美国电力会议上列为专题进行讨论 • 1986年在美国IEEE的PES冬季会议上第二次讨论 • 1993年在日本横滨召开的第8届国际高电压会议上专
题讨论 • 会议的结论：需要培养高电压技术人才
5. 发展中的分布式发电的优点
• 投资少, 建设快(不需要高压输电系统, 使得基础设施 投资减少)
• 运行费用低(输电损耗远低于常规电力系统) • 供电可靠
－美国近12年来发生过41起因风暴等自然灾害引起 的高压线路及铁塔的严重破坏，损失达1800亿美元 －太阳黑子引起的磁暴使得地球磁场变化，因此南北 走向的长输电线路可能发生严重事故 －战时的高压输电线路是影响供电可靠性的一个薄弱 环节
• 所以高电压技术的基本内容是研究：
－绝缘结构与特性
－过电压及其防护
－高电压测试技术
3.高电压技术的特点: 实践性强
• Peek解决输电线路电晕问题完全采用实验研 究方法
• 计算线路电晕起始场强和电晕损耗的著名的 Peek公式是经验公式，迄今仍被电力设计部 门采用
• 迄今高压电气设备的绝缘设计最终仍要靠实 验方法确定
• 2004年我国人均装机容量仅0.34kW • 约为经济合作与开发组织(OECD)成员国平均值的1/5 • 约为美国的1/10 • 2020年我国装机容量将达900~950GW, 那时人均装机容
量仍低于世界平均水平
3. 我国交流输电线路的一般输送容量及输电 距离
• 可见在西北地区发展750kV和在全国发展百万伏级输电线 路是十分必要的
Cycle, 简称IGCC) 用煤作燃料, 所以要再增添气化炉和煤 气净化设备 • 山东烟台将建IGCC示范厂
四. 电力系统发展对高电压技术的促 进
1. 新的更高电压参数的应用
• 以电晕为例, 配电线路不需采取特殊措施; 但对特高压线路 就是线路设计的大问题。如日本东京电力公司的1000kV 线路, 采用8根截面为810mm2 的导线构成分裂间距为 40cm的8分裂导线, 才能将电晕的噪声降至500kV线路的 水平(50dB)
• 太阳能光伏发电: 成本还比较高, 目前最大的太阳能社 区仅1MW
7. 水电资源的开发潜力很大
• 位于金沙江的溪洛渡水电站的设计装机容量为12.6GW • 同在金沙江的向家坝水电站,设计装机容量为6GW • 西藏的雅鲁藏布江水域也大有开发潜力
8. 京都议定书对今后火力发电的影响
• 2005年2月16日, 《京都议定书》正式生效 • 我国是世界上第二大CO2 排放国, 温室气体排放量占发展
三. 我国发展超高压和特高压输电的 前景
1. 我国发电装机容量增长的情况
500 450 400 350 300 GW 250 200 150 100
50 0
65.9 1980
440.7
80.1
115.5
166.5
236.5
319.4
1984
1988
1992 年份
1996
2000
2004
2. 人均装机容量的差距
时后，罗马地区才恢复停电 • 目前世界各国已开始重新关注电力系统的发展
6. 高电压技术专业仍会不断发展
• 以德国为例,共有十所学校设置高电压技术专业(亚琛 、柏林、布伦瑞克、达姆施塔特、德累斯顿、汉诺威 、伊尔曼诺、卡尔斯鲁厄、慕尼黑、斯图加特）
• 国际高电压工程学术会议(International Symposium on High Voltage Engineering， 简称ISH)从1972年以 来，已举办了13届，今年第14届ISH将于8月在北京 召开
• 灵活交流输电系统(Flexible AC Transmission System, 简 称FACTS)是指装有电力电子型或其他静止型控制器以加 强系统可控性和增大传输能力的输电系统
• FACTS的概念是20世纪80年代末提出来的, 但有些 FACTS的装置, 如静止型无功补偿器(Static Var Compensator, 简称SVC)早已在系统中应用(我国1981年 投运的第一条500kV线路末端的凤凰山变电站就装有SVC)
SVC工作原理示意图
4. 高压直流(HVDC)输电
• 20世纪70年代初大功率晶闸管阀取代了过去的汞弧阀 • 优点: (1) 线路造价和运行费用比交流输电低
(2) 适用于联系两个不同的交流系统 (3) 可实现海底电缆输电 • 缺点: (1) 换流站造价贵且要消耗大量无功功率 (2) 需要装滤波装置 (3) 尚未开发出直流断路器, 无法实现多端电网
• 近10年来，我国出版的高电压技术教科书有十余种之 多；高压专业毕业生一直供不应求
二. 提高输电电压等级的必要性
1. 输电线路传输容量的制约因素
• (1) 线损与发热 电流超过导线最大允许载流量时,导线温度过高
会引发事故(2003年8月14日美国与加拿大的大停电, 就是因为俄亥俄州一条线路过载而使弧垂增大以致触 及树枝而引发的)
(2) 线路走廊减小
• 昌平-房山500kV紧凑线路长83km, 于1999年11月投 运(线路走廊从24.6m减少到6.7m, 自然功率提高34%)
• 绝缘设计不同于一般线路(一般线路采用4根截面为 400mm2的4分裂导线, 此紧凑线路为6根截面为 240mm2的6分裂导线)
3. 灵活交流输电系统
பைடு நூலகம். 我国输电电压等级发展滞后
• 220kV线路于1943年投运 • 330kV线路于1974年投运 • 500kV线路于1981年投运 • 三峡水电站装机18.2GW, 输电电压: AC500kV;
DC±500kV • 巴西伊泰普水电站12.6GW(已经运行20余年), 输电电
压: AC765kV; DC±600kV
交直流输电系统的费用和距离的关系
5. 轻型高压直流输电(HVDC Light)
• 特点: 用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的电压源换流器取代 传统的晶闸管的相控换流器(PCC)
• 优点: (1) 可不装设换流变压器, 滤波器和无功补偿也 可简化, 所以经济性好
(2) 对受控系统无要求, 故可用于向小容量系统 或不含旋转电极的系统供电
中国家排放总量的50%, 是全球排放总量的15% • 我国目前煤炭的45%用于发电, 美国是87%以上。今后要
加大煤炭用于发电的比例,因为治理集中的污染源远比治 理低效的分散污染源更为经济和易于实现 • 出路: 发展洁净煤燃烧技术
9. 洁净煤发电技术
• 配备烟气脱硫和脱销的超临界和超超临界发电机组 • 采用循环流化床锅炉 • 采用增压流化床联合循环发电技术 • 采用整体煤气化联合循环发电技术
5. 电力工业的全球复苏
• 2001年初，美国和巴西严重缺电，对电力工业敲响了 警钟
• 2003年8月14日，美国6个州和加拿大2个省大面积长 时间停电，损失严重
• 2003年8月24日，英国伦敦和英格兰东南部停电2小 时
• 2003年9月23日，瑞典和丹麦发生大面积停电事故 • 2003年9月28日，意大利大部分地区同时停电，8小
• (2) 线路电压降 电压偏差过大,不能保证电能质量