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发展特高压技术推进电网科技进步——国网武汉高压研究院长陈维江(1)

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中国智能电网在线讯:  发展特高压输电技术,市场在中国,创新在中国。国网武汉高压研究院(以下简称武高院)被业内人士公认为高电压技术研究的排头兵。建院30多年来,为推动我国电网电压等级的不断提升,在技术储备上做出了重要的贡献。特高压试验示范工程启动在即,我国特高压输电技术在经过20多年的基础研究后将进入工业化试验阶段,本刊记者就此采访了高电压领域专家、武高院院长陈维江。

记者:从世界上来讲,电网的电压等级都处于一个提升的过程中。作为高电压领域的专家,请您简要评述一下世界电网发展趋势以及电压等级提升的必然性。

陈维江:随着经济的发展,世界各国电网装机容量和覆盖范围逐渐扩大,电压等级由高压向超高压、特高压发展。1908年,美国建成了世界上第一条110千伏输电线路,1923年,又建成世界第一条230千伏线路。1952年,瑞典建成世界上第一条380千伏超高压线路。500千伏电压等级发展较慢,1964年,苏联在400千伏基础上升级完善,建立了500千伏输电系统;同年,美国也建成第一条500千伏线路。

1965年,加拿大建成世界上第一条735千伏超高压线路。1985年,苏联建成世界上第一条1150千伏特高压输电线路。

电压每升高一倍,输电线路的自然输送功率将提高4倍以上。世界各国电网发展的实践表明,相邻两个电压等级的级差,在一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15~20年。

目前,国际上已经形成了两个电压等级系列,分别是220千伏、500千伏、1000千伏和330千伏、750千伏、1500千伏。

记者:我国电压等级的提升经历了一个怎样的过程?

陈维江:1949年以前,我国电力工业发展缓慢,输电电压是按照具体工程选定的,电压等级繁多,最高为110千伏。

新中国成立后,电网实行统一规划,逐渐形成了经济合理的电压等级系列。1952年,我国自主建设了110千伏输电线路,随后逐渐形成京津唐110千伏输电网;1954年,建成丰满—李石寨220千伏输电线路,随后继续建设辽宁电厂—李石寨、阜新电厂—青堆子等220千伏线路,迅速形成了东北电网220千伏骨干网架;1972年建成330千伏刘家峡—关中输电线路,全长534公里,并逐渐形成西北电网330千伏骨干网架;1981年建成500千伏平顶山—武昌输电线路,全长595公里,随后经过20多年的建设,逐渐形成全国500千伏区域主网架。1989年建成±500千伏葛洲坝—上海高压直流输电线路,实现了华中—华东两大电网的直流联网。2005年9月,建成了750千伏官厅—兰州东输电线路,全长140公里,西北地区将在330千伏基础上发展更高一级电网。

与世界发达国家相比,我国电网各个电压等级出现的时间多数都滞后20年以上。

记者:国际上几个发达国家在上世纪七八十年代都曾研究或应用过特高压输电技术,现在这些国家都停止或延迟使用这项技术,您能否解释一下原因?

陈维江:上世纪50年代后,国际上一些发达国家进入经济快速发展时期,用电负荷也相应保持快速增长,美国、苏联、日本、意大利、加拿大等国家年均增长率都在6%左右,并一直持续到70年代中期。用电负荷的快速增长带来大容量、远距离输电的需求,这些国家在20世纪60年代末开始进行1000千伏、1500千伏电压等级可行性研究和特高压输电技术的开发应用研究。

80年代中期以后,这些国家电力负荷增长明显放缓,电网发展速度也相应放慢,导致原定的特高压发展计划被停止或推迟。苏联因为国家解体、经济发展迟缓,建成的特高压线路已降压运行,日本的特高压线路预计推迟至2012年再升压到额定电压运行。

由此可见,各国特高压输电技术应用步伐停滞或放缓都不是技术原因所致。

陈维江:我国地域辽阔,煤炭、水能较丰富,油、气资源贫乏,煤炭保有储量的三分之二分布在北方的山西、陕西、内蒙古三省区,可开发水电资源近四分之三分布在西部的四川、云南、西藏三省区。华北、华东、广东和华中地区经济发达,用电负荷约占全国的三分之二,发电能源资源却严重不足。这种发电能源资源和用电负荷分布极不均衡的国情,决定了我国实施能源跨区域大规模流动、西电东送、水火互济的必然性。

特高压输电技术是一项资源节约型、环境友好型的技术,采用特高压输电技术能够解决我国能源资源和生产力分布极不均衡的矛盾。特高压输电技术具有输送容量大、节约线路走廊、降低损耗、节省工程投资、提高系统稳定性、解决超高压电网的短路电流超标问题等优点。发展特高压输电技术,市场在中国,创新在中国。

记者:请您谈谈开展特高压试验示范工程有什么意义?

陈维江:国家电网公司决策开展特高压输电技术的研究与应用,本着“科学论证,示范先行,自主创新,扎实推进”的原则,决定建设晋东南—南阳—荆门特高压试验示范工程,标志着我国特高压输电技术经过20多年的研究后将进入工业化试验阶段。

建设特高压试验示范工程,是积极稳妥推进特高压输电技术应用的关键步骤,可以达到如下目的:对特高压输电系统的各项性能指标进行全面验证,提高技术研究水平,积累工程应用经验;对不同类型的特高压输变电设备,按照将来系统运行中可能出现的工况进行全面考核;坚持“以我为主,自主创新”的基本原则,全面提高关键设备国产化能力,促进我国电工设备制造业的发展,实现重大装备制造水平的突破创新;试验工程的成功运行将为电网的可持续发展打下良好基础;试验工程的进一步商业化运行,将发挥综合投资效益,是科学技术转化为生产力的具体体现。

记者:武高院是专门从事高电压技术研究的科研机构,追本溯源,您可否简要介绍一下武高院为何落户武汉,在特高压技术领域又处于怎样的位置?

陈维江:早在20世纪50年代,国家就开始规划高电压试验研究基地建设,为我国330千伏及以上电压等级输电做好技术储备。当时的水利电力部技术改进局先后曾在北京、成都、重庆、宜昌等地进行过高电压基地的选点工作。1973年以后,考虑到葛州坝水电工程和三峡的电力外送需要,水电部决定将高电压试验基地和高电压计量站建在武汉市。

1974年,武汉高压研究所成立。经过30多年的建设,已成为国内试验参数最高、试验设施最完备的高电压试验、研究基地。2006年,根据国家电网公司《关于明确直属科研单位功能定位及相应变更名称的通知》,武汉高压研究所名称变更为国网武汉高压研究院。

1985年以来,武高院的特高压研究团队一直跟踪国际上特高压研究和应用的动态,开展了大量的创新性科研工作。“七五”期间由国务院重大办立项,启动“特高压输电前期研究”项目,主要搜集国外特高压输电技术的资料,翻译、编译资料10册400余万字。“八五”期间由国务院重大办立项,开展了“特高压外绝缘特性初步研究”。“九五”期间,参加了由国家科委立项的“特高压输电的前期论证”项目。1996年,武高院在户外试验场建成了200米特高压试验线段,利用该线段进行了长波头操作波外绝缘特性和电磁环境等研究工作。1998年,武高院组织国内专家完成了《百万伏级特高压输电关键研究的总体规划》。2005年武高院承担了12项特高压研究项目,取得了阶段性研究成果。

回顾我国20多年的特高压技术研究历程,可以说,武高院是特高压技术研究、应用的积极倡导者和实践者,在特高压研究中取获得了许多有价值的科研成果:获得了输电线路空气间隙的工频、操作和雷电冲击电压放电特性数据,提出了放电特性的海拔校正公式;获得了典型分裂耐热扩径软导(母)线及分裂导线、管型母线的工频、操作及雷电冲击电压特性曲线;研究了交流特高压绝缘子串污秽耐压特性,提出了交流特高压输变电设备污秽外绝缘选择方法和海拔校正方法;提出了我国交流特高压输电线路工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声的限值建议,已通过了国家环保局组织的专家评审,并作为1000千伏级交流输变电工程电磁环境设计、评价的依据;针对试验工程,提出了满足工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声限值所要求的导线对地高度、导线结构和布置方式;提出了工频过电压、操作过电压控制水平,指出断路器可不装设分闸电阻;建议采用并联电抗器中性点装设小电抗器以限制潜供电流,建议减少避雷线保护角以提高输电线路防雷电绕击性能。

记者:一项新事物总会吸引不同的目光。作为研究者,您认为特高压输电技术在我国应用的主要技术难点还有哪些?

陈维江:特高压输电工程能否可靠运行,关键在设备。从当前我国电工制造业的水平来看,变压器、电抗器等特高压输变电设备可以实现国产化,但是GIS、套管等关键设备需要引进技术、合作生产。对于电网运行来说,应加强规划,确保电网有很好的坚韧性,可以采取诸如分层、分区布局,清晰网络结构,装设安全自动装置,加强系统仿真能力,优化同步电网的规模,预先研究并制定故障应对措施等办法提高运行可靠性。

记者:国家电网公司正在武汉建设交流特高压试验基地,武高院作为承担单位,请您简单介绍一下基地的总体情况,利用该基地还将开展哪些方面的科研工作?

陈维江:国家电网公司交流特高压试验基地主要建设内容包括1000米单回路、1000米同塔双回路特高压试验线段,电磁环境实验室,环境气候实验室,特高压设备带电考核场。目前试验基地正在进行“三通一平”,主要试验装备已完成招标采购工作,力争年内完成建设任务。

试验基地建成后,将开展特高压输电线路电晕特性,电磁环境水平,低气压、污秽、覆冰等条件下的绝缘子外绝缘特性试验研究,并将进行特高压电器设备全电压、大电流长期带电考核试验。

本文由飞舟电力 技术员转载 时间:2011年8月18日

点击次数:555次 发布时间:2011-07-20 11:43:17 返回列表