超高压输变电工程的建设与发展趋势

电力工业是社会发展的基础性产业,担负着支撑国民经济发展和保障人民生活用电的重要责任。国家在电网建设规划中强调推进“西电东送,南北互供,全国联网”;加强区域联网,形成同步电网,实现更大范围的资源优化配置;加强西电东送力度,加大各区域电网和省电网的主干网架建设,重点发展跨省、跨区域输电和联网线路。

我国是电能的生产和使用大国,地域广阔,发电资源分布和经济发展极不平衡。全国可开发的水电资源近2/3在西部的四川、云南、西藏;煤炭保有量的2/3分布在山西、陕西、内蒙古。而全国2/3的用电负荷却分布在东部沿海和京广铁路沿线以东的经济发达地区。西部能源供给基地与东部能源需求中心之间的距离可达到2000～3000km。我国发电能源分布和经济发展极不均衡的基本国情,决定了能源资源必须在全国范围内优化配置。只有建设超高压电网,才能适应东西2000～3000km、南北800～2000km远距离、大容量电力输送需求,促进煤电就地转化和水电大规模开发,实现跨地区、跨流域的水电与火电互济,将清洁的电能从西部和北部大规模输送到中、东部地区,满足我国经济快速发展对电力的需求。

20世纪70年代,考虑我国电源的规划布局、发展速度、电力输送距离、电压等级间相差倍数、国外电压等级发展经验、设备研制、运行经验及国内制造的可能性等因素,最后确定了500kV电压等级。我国500kV交流电网的发展历程如下。

1981年,我国建成平(顶山)—武(昌)第一条500kV线路,启动了跨省、超高压电网建设的进程。1993年,500kV天—广(广西天生桥至广东罗洞)一回交流输电线路投运,其变电站布置了国内首次采用的500kV GIS配电装置和特殊的三相组合变压器,使变电站的占地面积仅为敞开式的10%,大大减少了土建工程量,缩短了安装周期,提高了运行可靠性,创造了显著的经济效益。天生桥二级水电站500kV变电站的建成投运,使广东、广西、贵州、云南四省(自治区)电网相互连接而形成南方互联电网,从而增强了电网抵御事故的能力,提高了电网的供电质量和可靠性。该电站已成为南方互联电网中的主要枢纽变电站,将云南、贵州丰水期多余的电能送往缺电的广东,使西电东送变为现实。而枯水期,天生桥水电站又通过500kV输变电向云南送电,缓和云南省冬季缺电的局面。2001年5月,华北与东北电网通过500kV高姜线(高岭—姜家营)实现了第一个跨大区交流联网。2001年11月,华东与福建电网通过福—双(福州—双龙)Ⅰ线交流联网,标志着福建与华东电网互联的开始。2002年5月,500kV万龙线(四川万县—湖北龙泉)投运,实现了川渝与华中电网联网。2003年6月,贵广(贵州—广东)500kV双回工程投产,打通了贵州西电东送第一条通道。2003年9月,500kV辛—洹线投运,实现华中与华北电网联网,形成了由东北、华北、华中、川渝电网构成的交流同步电网。2005年3月,山东与华北电网通过500kV输电线路联网。2014年4月,蒙西电网建成了武川—察右中—汗海—沽源的500kV主干网架北通道,再次加强了与华北等电网的联系,将蒙西电网的丰富电能源源不断外送。

目前,全国已经形成了北、中、南三大输电通道:北通道目前已经形成由山西、蒙西向京津唐和河北电网输电的9回500kV线路;中通道由两条±500kV直流线路、一条±800kV直流线路将三峡、川渝、华中电网的电力输送到华东地区;南通道已经形成“三交两直”五条送电通道,将云南、贵州、广西三省(自治区)的电力输送到广东。(www.xing528.com)

全国各大区域电网之间联网线路已经逐渐形成了“四交四直”八条联网线路,即连接华中、华东的两条±500kV超高压直流线路,一条±800kV特高压直流线路;连接东北、华北的500kV双回超高压交流线路,连接华北、华中电网的一条500kV超高压交流线路和一条1000kV的特高压交流线路,连接华中与南方电网的一条±500kV超高压直流线路。全国联网的规模和交流同步网的规模都取得了辉煌的成就,我国“西电东送,南北互供,全国联网”的格局也逐渐形成。

500kV超高压在投入使用初期出现了一些问题,但随着对这一电压认识的逐步深入,这些问题都得到了很好的解决。在电力发展的历史长河中,500kV电压等级输电网络起到了极其重要的作用,并将在以后的电网格局中发挥重要作用。

综上所述,500kV超高压电网发展迅猛,发挥着极其重要的作用,然而由于电压等级较高,电力系统中各种绝缘在运行中除了长期受较高等级工作电压作用外,还会受到各种数倍于工作电压的内部过电压作用,因此会对系统的绝缘造成很大的影响,甚至导致事故的发生,所以必须加强对内部过电压的重视和计算。对于500kV输变电工程而言,加强内部过电压计算有着非常重要的理论意义和实践指导价值:可以为掌握系统的绝缘水平及安全可靠运行提供分析依据;为满足投产前系统调试的需要和更好地确定调试与启动方案做前期参考;为二次设备定值设置、过电压保护装置选择及工程实施提供理论依据。可见,超高压输变电系统内部过电压分析随着工程的建设与发展显得越来越重要了。