關(guān)于輸配電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析及應(yīng)用探討

劉文杰

摘 要：在全球資源能源逐漸匱乏的前提下，如何利用清潔、方便、高效的電力資源，已成為現(xiàn)代輸配電技術(shù)的發(fā)展新方向。文章主要針對(duì)輸配電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用做簡(jiǎn)要的分析闡述。

關(guān)鍵詞：輸配電技術(shù)；多端輸電；高效；可靠性

1 現(xiàn)代社會(huì)對(duì)輸配電系統(tǒng)的要求

在現(xiàn)代城市快速發(fā)展中，對(duì)輸配電系統(tǒng)具有以下幾點(diǎn)要求：第一，經(jīng)濟(jì)性，在滿足用戶需要和輸送、分配電力的基礎(chǔ)上，盡可能的降低工程成本；第二，可靠性，隨著用戶對(duì)電量的需求量增大，以及電力系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，負(fù)荷密度等增大，需要提高輸配電系統(tǒng)的可靠性；第三，環(huán)保性，目前市場(chǎng)對(duì)輸配電工程的環(huán)保要求越來(lái)越高，通過(guò)降低輸配電線路、變壓系統(tǒng)的電磁波干擾、噪聲污染、靜電感應(yīng)、電磁場(chǎng)生態(tài)效應(yīng)等將輸配電的環(huán)保影響降低到規(guī)定水平以下。第四，質(zhì)量性，目前電用戶對(duì)電能質(zhì)量要求越來(lái)越高，隨著輸配電技術(shù)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、微電子設(shè)備、可編程控制的應(yīng)用，輸配電諧波、瞬間壓變的發(fā)生概率大大降低，對(duì)于用戶的信息保密、系統(tǒng)完整性有著改革性的重要意義。

2 輸電技術(shù)的發(fā)展前景

2.1 三相高壓交流輸電仍是主流

在常規(guī)的三相高壓交流輸電方式主要應(yīng)用在遠(yuǎn)距離輸電工程中，其并將長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)應(yīng)用于輸電和聯(lián)網(wǎng)工藝中。在商業(yè)化的交流輸電工程中，一般最高電壓為765kV。在前蘇聯(lián)曾經(jīng)投資建設(shè)了距離為90km，電壓為1150kV的特高壓輸電線路，并通過(guò)了測(cè)試，但是由于一定的因素，使得電壓降至500kV運(yùn)行。在20世紀(jì)末期日本建立了50km、109km、138km三段1000kV高壓輸電線路，但是現(xiàn)在處于50kV狀態(tài)下運(yùn)行。此外，在美國(guó)、瑞典、意大利等國(guó)家曾試圖去建立特高壓輸電計(jì)劃，但是綜合考慮運(yùn)行成本、運(yùn)營(yíng)效率、環(huán)保問(wèn)題以及用戶需求等多方面因素，隨后該特高壓輸電計(jì)劃被中止。因此，隨著輸電高壓的快速發(fā)展，目前已處于飽和狀態(tài)。在未來(lái)交流輸電發(fā)展的主要方向是朝著新技術(shù)發(fā)展。

2.2 高壓直流輸電日顯重要

高壓直流輸電是遠(yuǎn)距離輸電的主要方式之一。從上世紀(jì)中期到上世紀(jì)末，已有多個(gè)直流輸電工程，且有一些正處于建設(shè)過(guò)程中。世界上最大的直流輸電工程是巴西伊泰普直流輸電工程，電壓為±60kV。在遠(yuǎn)距離輸電、跨海送電、電網(wǎng)互聯(lián)等方面高壓直流輸電工程發(fā)揮了很重要的意義。中國(guó)建成了±500kV天-廣直流輸電工程、葛洲壩-上海輸電工程。為未來(lái)端對(duì)端直流輸電工程仍然是長(zhǎng)距離輸電和聯(lián)網(wǎng)的主要方式。

在輸電工程發(fā)展過(guò)程中，為了克服直流輸電多落點(diǎn)受電、多電源供電的問(wèn)題，研究出多端直流輸電工程。在全球已有多個(gè)國(guó)家已采用多端直流輸電工程，例如，加拿大五端直流輸電工程、意大利沙丁島工程。但是由于一些控制協(xié)調(diào)問(wèn)題，多端未全部應(yīng)用，如加拿大五端只用了其中的三端。

在今后的直流輸電技術(shù)中，主要朝著可關(guān)斷器件的換流器提高輸電的效率，并可以大幅度簡(jiǎn)化輸電站設(shè)備、減少輸電站的占地面積、大幅度降低工程成本，從而在經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上更具有使用價(jià)值。在直流輸電技術(shù)中，輕型直流輸電是新一代的直流輸電技術(shù)，它具有可關(guān)斷的器件組成換流器，并且輸電站換流不受端系統(tǒng)短路容量的限制，同時(shí)還可以有效的避免換相失敗的問(wèn)題和避免多條直流輸電線路落點(diǎn)在同一負(fù)荷區(qū)出現(xiàn)互相影響。

2.3 輸電線路發(fā)展趨勢(shì)

（1）緊湊型線路。發(fā)展緊湊型線路的主要目的有兩方面，第一，提高電路的電能輸送能力；第二，節(jié)省輸配電線路走長(zhǎng)。緊湊型電路對(duì)于增大電路的輸送能力有著明顯作用，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)緊湊型線路是通過(guò)改變的線路的空間布局來(lái)實(shí)現(xiàn)線路阻抗自然補(bǔ)償。具體方式有增加分裂導(dǎo)線數(shù)、合理排布各相導(dǎo)線、縮短相間距離等方法降低線路的阻抗，降低電輸送能耗。此外，通過(guò)優(yōu)化輸送電系統(tǒng)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)減少受電磁場(chǎng)影響的線路，對(duì)城市景觀改善的作用十分明顯。

（2）氣體絕緣線路。氣體絕緣輸電線路，是以帶有與導(dǎo)線同軸的接地金屬外殼和六氟化硫氣體絕緣的輸電線路，它與常規(guī)的電纜相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：承載電流大、絕緣擊穿后可恢復(fù)等。它的敷設(shè)方式可以在地下，也可以在地面。目前，在水力發(fā)電廠的出線等場(chǎng)合已應(yīng)用氣體絕緣的輸電線。在國(guó)外氣體絕緣線路也到了應(yīng)用，在沙特阿拉伯建設(shè)了一條總長(zhǎng)17km的420kV氣體絕緣線路，在日本建設(shè)了距離為3.3公里、電壓為275kV的氣體絕緣輸電線路。在未來(lái)輸電線的發(fā)展趨勢(shì)中，因架空輸電線路的工程成本較高，輸電線路走廊的獲得越來(lái)越困難，氣體絕緣的輸電線的研究和開發(fā)受到重視。

（3）超導(dǎo)輸電線路。超導(dǎo)輸電是另一常見的低損耗輸電方式。其特點(diǎn)是輸電磁場(chǎng)影響小，輸電電壓低，輸電電場(chǎng)影響小，上述特點(diǎn)對(duì)于環(huán)境協(xié)調(diào)要求高的輸配電工程意義非常大。通過(guò)安裝超導(dǎo)輸電線路能夠很大程度上滿足城市供電需求，對(duì)于日益增大的市政供電有著支持改善作用。超導(dǎo)輸電線路可利用原有電纜管道，施工便利，但是超導(dǎo)輸電線路本身造價(jià)較高，且抗冷熱可靠性有待研究，目前并未大范圍應(yīng)用，尤其對(duì)于長(zhǎng)距離輸電線路工程的應(yīng)用價(jià)值有待商榷。

2.4 變電站發(fā)展趨勢(shì)

（1）集成化電力設(shè)備。在輸電站快速發(fā)展中，電氣設(shè)備朝著的模塊化、緊湊化、智能化等發(fā)展趨勢(shì)努力，近幾年出現(xiàn)了不同電氣設(shè)備的集成化電力設(shè)備。例如，智能化開關(guān)設(shè)備，其集接地開關(guān)、隔離月-關(guān)、斷路器、傳感器、電流互感器于一體。且集成化電力設(shè)備占地面積小、降低電力站投資成本、縮短電站安裝試件。

（2）環(huán)保變電站。在變電站運(yùn)行過(guò)程中，電氣設(shè)備會(huì)產(chǎn)生較大的機(jī)械振動(dòng)，產(chǎn)生較大的噪聲。同時(shí)，在變電站運(yùn)行過(guò)程中，若變電站出現(xiàn)泄漏或者出現(xiàn)廢棄物等，不僅影響變電站的正常運(yùn)行，且還會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此，近幾年出現(xiàn)了環(huán)保變電站，其運(yùn)行聲音小，廢棄物少，符合國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。

3 配電技術(shù)展望

3.1 可靠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是供電系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)，為保證可靠供電必需建立可靠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。目前市場(chǎng)常用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為放射式配電網(wǎng)、環(huán)式配電網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)式配電網(wǎng)。放射式配電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作性強(qiáng)、投資成本低，但是供電可靠性相對(duì)低；多回線平行配電網(wǎng)的可靠性有提高，但基礎(chǔ)配置復(fù)雜，建設(shè)施工較困難；環(huán)式配電網(wǎng)較多回線平行配電網(wǎng)的可靠性有進(jìn)一步提高，但是相應(yīng)的配電設(shè)施復(fù)雜、保護(hù)設(shè)施多，短路電流水平高，因此造價(jià)也高，需根據(jù)具體需求確認(rèn)選擇。

3.2 電能質(zhì)量控制技術(shù)

傳統(tǒng)電能質(zhì)量主要包括對(duì)電流電壓、頻率及諧波的質(zhì)量要求。隨著電用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高，輸配電系統(tǒng)的電流瞬間波動(dòng)干擾、電壓閃邊、震蕩等參數(shù)有了新要求，需要不斷的發(fā)展改善電能質(zhì)量控制技術(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在現(xiàn)代輸電技術(shù)發(fā)展中，多端直流輸電技術(shù)、絕緣氣體輸電線路、變電站等輸配電技術(shù)具有傳輸距離遠(yuǎn)、輸電效率高、工程造價(jià)低，在一定程度上促進(jìn)了輸配電技術(shù)的快速發(fā)展。

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