高電壓技術第1章 緒論課件

1、高電壓工程基礎高電壓工程基礎華南理工大學電力學院姓姓 名名： 韓永霞聯(lián)系方式聯(lián)系方式：教教 材材：施圍, 邱毓昌, 張喬根. 高電壓工程基礎 學習方法學習方法：課堂教學、補充最新科研成果?？己朔绞娇己朔绞剑洪]卷要要 求求：聽課嚴肅認真，不遲到，不早退； 高電壓工程基礎第第1 1章章 緒論緒論 1.1 高壓輸電的必要性 1.2 我國電力工業(yè)的發(fā)展 1.3 電力工業(yè)對高電壓技術的促進作用 1.4 新材料和新技術在高電壓技術中的應用 1.5 高電壓技術在其他領域的應用高電壓工程基礎高電壓工程基礎1.1 高壓輸電的必要性高壓輸電的必要性遠距離、大容量遠距離、大容量高壓輸電高壓輸電 線損與發(fā)熱 不同截面

2、的電纜和架空線都有其最大允許的載流量，電流過大會使線路能量損耗太大導致導線溫度過高而引發(fā)事故，所以要增大輸電容量必須提高輸電電壓。 線路電壓降 為保持用戶的電壓在合理的運行范圍之內，對線路電壓降必須有所限制。因此從這一點出發(fā)，也只有提高輸電電壓才能增大傳輸容量。 高電壓工程基礎 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性 1cossinIXU12sinU UPX212cossinPX U IU U 2sinUPX2maxUPX 要增大輸送功率或增大傳輸距離，都必須提高輸電電壓。對于遠距離輸電線路而言，上述三種制約因素中，最重要的約束條件是保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。 高電壓工程基礎交流輸電電壓等級的發(fā)展 輸電技術的百年發(fā)展史，實

3、際上就是依靠不斷提高電壓等級來增大輸送容量和輸電距離。 加拿大，1965年，735kV，765kV前蘇聯(lián)，1967年，750kV，787kV美國，1969年，765kV，800kV （巴西、南非、委內瑞拉、韓國）中國，2005年，750kV，800kV高電壓工程基礎1.2 我國電力工業(yè)的發(fā)展我國電力工業(yè)的發(fā)展 裝機容量裝機容量 是1949年的238倍，位居世界第二位。 2009年超過8.74億kW=874GW。盡管我國電力工業(yè)發(fā)展迅速，但人均裝機容量僅為0.34 kW，只有美國人均裝機容量的1/10左右。 我國電廠建設今后仍將高速發(fā)展，預計到2020年我國發(fā)電裝機容量將達900 GW950GW

4、，但即使到那時我國的人均發(fā)電裝機容量仍低于世界平均水平。高電壓工程基礎 高壓輸電技術高壓輸電技術 我國交流輸電技術的發(fā)展電壓等級 220 330 500 750 1000出現(xiàn)年份 1943 1974 1981 2005 2009世界交流輸電技術的發(fā)展電壓等級 220 380 500 750 1150出現(xiàn)年份 1926 1952 1959 1965 1985電壓等級電壓等級高壓高壓HV超高壓超高壓EHV特高壓特高壓UHV我國交流輸電線路的一般輸送容量及輸電距離 標稱電壓/kV110220330500750最高運行電壓/kV126252363550800輸送容量/MW105010050020010

5、00500150010002000輸電距離/km1505030010060020010002501500500 三峽水電站 巴西伊泰普水電站裝機容量 18.2 GW 12.6 GW輸電電壓 500kV；500kV 760kV；600kV滯后！滯后！20世紀80年代，前蘇聯(lián)， 1150kV， 多年運行， 解體后輸送容量減少，降壓運行500kV20世紀90年代，日本，3條較短1000kV， 因核電機組推遲投產，降壓運行500kV，2015升壓20世紀70年代，美國，2條1500kV、1200kV試驗線段， 國情暫無發(fā)展必要研究終止。高電壓工程基礎工程名稱工程名稱 換流站地址換流站地址 額定電壓（額

6、定電壓（kV） 額定功率（額定功率（MW） 輸電距離（輸電距離（km） 單極投運時間單極投運時間雙極建成時間雙極建成時間 舟山舟山舟山舟山-鎮(zhèn)海鎮(zhèn)海1005054（電纜（電纜12）1987葛南葛南葛洲壩葛洲壩-南橋南橋5001200105219891990天廣天廣 天生橋天生橋-廣州廣州50018009602000.122001.6龍政龍政（三滬三滬I回）回）三峽龍泉三峽龍泉-常州政平常州政平50030009402003.12003.6三廣三廣 三峽三峽-廣東惠州廣東惠州50030009462004.5貴廣貴廣I回回 貴州安順貴州安順-廣東肇慶廣東肇慶50030008992004.62004.

7、9靈寶背靠背靈寶背靠背河南靈寶河南靈寶12036002005蔡白蔡白（三滬三滬II回）回）三峽蔡家沖三峽蔡家沖-上海上海白鶴白鶴500300011002007貴廣貴廣II回回 興仁興仁-深圳深圳500300011502007.12云廣云廣 楚雄楚雄-增城增城 800kV 5000141820092009.12.24向上向家壩上海向家壩上海 800kV 640019052010工程名稱工程名稱國家國家額定電壓（額定電壓（kV）額定功率（額定功率（MW）輸電距離（輸電距離（km）投運時間投運時間卡布拉-巴薩莫桑比克-南非533192013601978因加-沙巴扎伊爾500112017001981納

8、爾遜河II期加拿大50020009401985I.P.P.美國50019207841986伊泰普I期巴西60031507961986伊泰普II期巴西60031507961987太平洋聯(lián)絡線美國500310013611989魁北克多端加拿大-美國500225015001986/90/92亨德-德里印度50015008141992東南連線印度500200014202002國外500及以上直流輸電工程中國直流輸電工程南方電網“八交五直”高電壓工程基礎高電壓工程基礎2009年我國各類發(fā)電廠的裝機容量年我國各類發(fā)電廠的裝機容量高電壓工程基礎 能源結構和能源分布能源結構和能源分布 (1)煤電（華北、西北）

9、、水電（西南）， 進一步發(fā)展大容量遠距離輸電;(2)采取有效措施，減少火力發(fā)電廠的CO2的排放。 電廠類型火電水電核電風電及其他總計裝機容量/kW6.51億1.96億907.82萬1765.25萬8.74億占總裝機量的74.522.512100高電壓工程基礎1.3 電力工業(yè)對高電壓技術發(fā)展的促進作用電力工業(yè)對高電壓技術發(fā)展的促進作用 新的更高電壓等級的應用新的更高電壓等級的應用（1）線路電暈配電網使用的中壓等級：配電網使用的中壓等級：電暈不需要專門研究解決。高壓輸電線路：高壓輸電線路：這是一個需要解決的關鍵技術問題。能量損耗電磁干擾噪聲問題。（2）電力系統(tǒng)過電壓防護配電線路：配電線路：雷電過電

10、壓常是決定線路絕緣水平的主要因素超高壓和特高壓輸電線路：超高壓和特高壓輸電線路：操作過電壓和工頻過電壓 高電壓工程基礎 緊湊型輸電技術緊湊型輸電技術 緊湊型輸電線路的特點特點是取消常規(guī)線路桿塔的相間接地構架而將三相線路置于同一塔窗中，使導線相間距離顯著減小。 因此，與常規(guī)線路相比，緊湊型輸電線路的電感減小，電容增大，即線路的波阻抗減小，從而增大了輸電線路的自然功率，也就是說可以有效地提高線路的輸送能力。緊湊型輸電的另一個顯著優(yōu)點是線路走廊減小，24.6m-6.7m，因而占地減少。高電壓工程基礎 靈活交流輸電技術靈活交流輸電技術 靈活交流輸電系統(tǒng)（Flexible AC Transmission

11、 System 簡寫為FACTS）是指裝有電力電子型或其它靜止型控制器，以加強系統(tǒng)可控性和增大傳輸能力的交流輸電系統(tǒng)。 靜止無功補償器（靜止無功補償器（SVC）中既裝有用來提高功率因數的并聯(lián)電容器以保證重載時用戶端的電壓不致太低，又裝有并聯(lián)電抗器以降低線路輕載或空載時長線末端出現(xiàn)的工頻過電壓。 SVC的電抗可從電容性到電感性按需要調節(jié)，從而使SVC安裝點的電壓保持在一定的范圍內。 串聯(lián)補償裝置：串聯(lián)電容器高電壓工程基礎 高壓直流與輕型高壓直流輸電高壓直流與輕型高壓直流輸電 高壓直流（HVDC）在遠距離輸電工程中有很大的優(yōu)勢，因為它不像交流輸電有系統(tǒng)穩(wěn)定的問題。高壓直流除了在遠距離輸電方面的優(yōu)勢

12、外，還有其他的特殊用途，如用作兩個交流電力系統(tǒng)的互聯(lián)和實現(xiàn)海底電纜輸電等。 換流站采用大功率、絕緣柵雙極型晶體管的電壓控制型換流閥時，不需要換流變壓器，可用于距離較短、容量不大的輕型高壓直流輸電（HVDC Light） 。 直流輸電系統(tǒng)中的絕緣技術和過電壓防護技術不同于交流輸電系統(tǒng)，所以高壓直流輸電的發(fā)展對高電壓技術的進步是有促進作用的。 當輸電距離超過等價距離時直流輸電更經濟 高電壓工程基礎1.4 新材料和新技術在高電壓技術中的應用新材料和新技術在高電壓技術中的應用 新材料的應用新材料的應用閥式避雷器（碳化硅） 金屬氧化物避雷器（氧化鋅）粘性浸漬的油紙電纜、充油電纜交聯(lián)聚乙烯電纜電纜繞組發(fā)電

13、機和變壓器 新技術的應用新技術的應用超導技術、光電技術、絕緣檢測技術等常規(guī)電纜 常溫介質超導電纜 低溫介質超導電纜傳輸容量/MVA 220 500 1000 線路損耗% 100 100 67 環(huán)境保護的要求環(huán)境保護的要求聚氯聯(lián)苯PCB、SF6高電壓工程基礎1.5 高電壓技術中在其他領域的應用高電壓技術中在其他領域的應用 脈沖功率技術脈沖功率技術 脈沖功率裝置中有很多高電壓技術問題，例如Marx發(fā)發(fā)生器、氣體放電開關生器、氣體放電開關。此外，高電壓與強電流脈沖的測量高電壓與強電流脈沖的測量也是傳統(tǒng)高電壓技術中的基本內容。 電磁兼容電磁兼容（EMC） EMC已形成一個相對獨立的技術領域。由于高電壓

14、工作者熟悉消除電磁干擾的基本措施：屏蔽、接地、濾波，所以不少大學的高電壓技術專業(yè)已將EMC作為研究方向之一。 高電壓工程基礎 靜電技術靜電技術 靜電除塵、靜電噴涂和靜電植絨等。 放電的應用放電的應用 現(xiàn)代電光源，又如介質阻擋放電已廣泛應用于臭氧的合成、材料的表面改性和殺滅細菌，脈沖電暈放電用于煙氣的脫硫、脫硝也正在研究中。液體介質中沖擊大電流放電產生的液電效應可用于油井解堵和巖石粉碎。 脈沖電場的應用脈沖電場的應用 可逆性電擊穿用于克隆技術，不可逆性電擊穿用于食品工業(yè)中的滅菌。 （a）UFD （b）APGD圖8 大氣壓3mm空氣間隙在2162.5kV、12kHz電壓作用下的不同放電狀態(tài) 實現(xiàn)了大氣壓空氣1-3mm間隙輝光放電a,APGD b,UFD AT50表面親水性APGD低溫