电力新技术概论 2现代电力系统新技术❖ 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、加大导线（子导线）间距和增加导线（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leyu官方网站，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leyu体育，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。

　　❖ 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。

　　❖ FACTS技术采用快速调节输电网络参数的方法，迅速地改变 线路阻抗及相位角使网络结构发生变化leyu官网，进而维持系统的稳定 度。FACTS装置接入电力系统的方式包括串联型、并联型和 混合型三大类。

　　❖ 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。

　　❖ 同步断路 器又称选 相真空断 路器，它 可在电压 或电流的 指定相位 完成电路 的断开或 闭合，具 有选相合 、分闸功 能，智能 化功能， 快速合、 分闸功能 等。

　　❖ 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 。

　　❖ “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。

　　❖ 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。

　　❖ 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。

　　本章围绕现代电力系统所具有的“大电网、大机组、 特高电压、超大容量、高度自动化”特点，介绍现代电 力系统中的新技术。

　　“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。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 。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。

　　❖ 柔流输电系统（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

　　现代电力系统自动化是对电能生产、传输和管理实 现自动控制、自动调度和自动化管理的系统。目标是保 证供电电能质量，保证电力生产和输送的安全、经济、 可靠、稳定运行，提高经济效益和管理效能。

　　❖ 自从19世纪80年代后，世界范围内兴起了以电力技术为主导的技术。19 世纪90年代发明了三相交流输电技术。20世纪初期，水力发电和火力发电蓬 勃发展，从而促进了电力系统的发展，开创了人类社会的电力时代，是世界 科学史上最重要的成就之一。20世纪30年代以来，电力系统的发展和技术水 准已成为世界各国经济发展水平的标志之一。

　　❖ 直流输电直流系统控制保护策略研究；直流与交流系统和设备控制保护 的协调配合的研究；±800kV特高压直流控制保护系统的研究开发。

　　❖ 20世纪50年代首次实现核能发电，核能发电很快成为世界工业发达国家的主 要发电方式之一。到20世纪70年代，世界工业发达国家就已进入大机组、大 电厂、超高压乃至特高压输电时代，建立了多区域多层次的电力系统。

　　❖ 到20世纪80年代，最高输电电压已达到1150kV，输电距离达到数千公里， 电力系统覆盖面积已扩展到上千万平方公里，形成跨国界、跨洲际的联合电 力系统，建立统一联合电力系统已成为世界各国能源战略的目标，特高压输 电和超高压直流输电在联合电力系统中或统一电力系统中用于远距离大容量 输送电能，并起着主联络干线世纪末，特高压输电技术已成为现代电力系统发展的标志，其中，柔性 交流输电技术、先进能量管理系统、超导技术和综合自动化技术迅速发展， 预示着未来电力系统将发生重大技术。

　　❖ 进入21世纪，全世界都意识到，中国可能成为世界电力技术发展的最激动人 心的地方，将在世界电力技术发展史上竖起一座辉煌丰碑。英国核物理学家 帕特逊在他的著作《电力-即将来临的变革年代》中说到，中国有资源 、有技术、有想象力，并且能够主动地、最大限度地利用席卷全球的改革思 想。

　　❖ 直流输电交直流系统相互影响的研究；±800kV直流系统与送受端交流系 统相互影响的研究；±800kV特高压直流输电电磁环境影响研究。

　　❖ 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leyu体育、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leyu，直流侧滤波器用平波电抗器 限制谐波。

　　❖ 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 。

　　❖ 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。

　　❖ ①相导线采用多结构，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

　　❖ 已采用紧凑型输电技术的 500kV罗百Ⅰ回交流输电线kV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。

　　❖ 紧凑型线路的导线结构和杆塔型式 ❖ 大截面导线输电技术 ❖ 耐热导线输电技术 ❖ 带电作业技术 ❖ 采用Helava FDPS实现勘测设计一体化

　　❖ 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。

　　均匀传输线方程反映了输电线路始末端电压、电流及其沿线 的变化。远距离输电实质上是一种波的传播过程，对50Hz 系统而言，其行波λ为6000kmleyu体育，当线路长度可与λ相比较、 长度超过300km时，就属于远距离输电的范畴。

　　❖ 用户电力技术CPT是应用电力电子技术和控制技术实现电能质 量控制，为用户提供特定要求的电力供应技术，是FACTS技术 与配电系统应用的延伸，也称为柔性配电技术DFACTS。