特高压输电技术研究
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摘要：我国能源资源和能源消费的不均衡对特高压输电的存在需求，建设具有远距离、大容量、低损耗输电能力的特高压输电系统已成为迫切需要解决的问题。本文首先从提高输电能力入手探讨电磁网运行方案，又对特高压输电研究中的一些重要技术问题，如特高压差动继电器的不平衡差流原理、相差高频保护、特高压交，直流输电特性进行阐述。最后介绍了我国特高压输电技术的应用。
关键词：特高压直流 特高压交流 过电压
1. 提高输电能力的电磁环网运行方案
高低压电磁环网运行方式可以在稳态情况下输送更多的功率，但也存在严重的安全隐患。是否开环运行，需要正确分析不同方案对电网安全性、稳定性和运行经济等方面的影响，综合评价利弊。
1）影响高低压电磁环网开环的因素 在电网规划中，首先要保证电网运行的安全性和稳定性。当高压等级线路开断引起的功率转移加重了低电压等级线路的负荷甚至超过了其传输能力，便会自动导致稳定性破坏。其中热稳定电流、稳定传输功率、自然功率等相关参数不稳定时都能导致系统热稳定和动态稳定性破坏导致电能质量的下降。
2）短路电流水平 随着电网的发展，系统短路电流不断增加。从系统的一个节点的角度看，随着接入这个节点的线路增多，等值电抗减少，等值电源容量增大，短路电流必然增大；从整个系统的角度看，随着电网中装机容量、变电所容量、负荷的持续增大，以及电力系统之间的互联，各级电压电网中的短路电流都不断增大。短路电流如果超过开关设备的开断电流，将无法快速清除或隔离故障，从而对系统的安全、稳定运行造成严重威胁。解决短路电流超标问题有两个方向，一是直接更换开关设备，二是采取限制短路电流的措施。
2. 差动继电器的不平衡差流基本原理
在实际线路与地之间存在分布电容引起的电流，对于特高压线路，由于其单位长度分布电容大，线路长度通常较长，因此其分布电容电流的影响不能忽略。
1）稳态不平衡差流 稳态不平衡差流主要是指故障前系统稳态运行时差动继电器测量到的差流，主要是由线路分布电容引起的。这样线路的电容电流就会超过线路的额定电流，给差动保护的整定带来很大的困难。
2）暂态不平衡差流 暂态不平衡差流主要是指线路空载合闸以及区外故障时，由于线路暂态过程引起的差流。暂态不平衡差流主要是由非周期分量以及各种频率的高次谐波组成的。特高压线路分布电容大，分布电感小，电阻小，且线路长，因此在线路故障时和空载合闸时暂态过程明显。此时电流差动继电器输出的差流很大，可能导致保护误动。
3. 相差高频保护
1）相差高频保护的工作原理 相差高频保护为电流相位比较式载波保护的简称，其基本工作原理是比较线路两端电流的相位。规定电流方向由母线流向线路为正，从线路流向母线为负。
若线路两侧电源电势同相位，系统各元件阻抗角相同，那么，当线路内部故障时，两侧电流相位同相位；当线路外部故障或稳态运行时，两侧电流相差180度。
2）保护的启动回路 保护的起动回路，与保护的工作原理并无直接联系，但为了保证保护装置可靠工作，其作用一般可归纳为：
（1）当发生区外故障时，利用投入比相回路的起动元件动作后略带延时，将比相回路投入工作，以躲开短路初瞬时一次系统及操作回路的过渡过程，防止回路误判断；
（2）在线路通过电流大于起动元件的动作值时，才将比相回路投入工作，以防止区外故障时，由于线路电容电流的作用，使两侧电流的相位产生很大的相位移，而引起比相回路误判断；
（3）对允许长期发信的载波通道，用起动元件控制跳闸回路，可防止一侧因故中断发信时，由于误比相而引起保护误动作。
（4）对于不允许长期发信的电力线载波通道，需要由判断故障的起动元件将发信机投入工作。
3）相差高频保护存在的问题 电流差动纵联保护、相位比较式纵联保护和方向比较式纵联保护为高压长距离输电线的三种主要纵联保护原理。在历史上当只有输电线载波能作为长距离通信通道时，由于输电线载波通道不能准确传送模拟量，因而电流差动保护没有得到应用。相位比较式高频保护具有很多优点：只用电流量，原理简单，不受振荡影响，在非全相状态下仍能正常工作，因而得到广泛应用。但是进入微机保护时代以来，由于实现数字化方面存在缺点，没有再被利用，几乎被排除在长距离高压线路主保护选择范围之外，其很多优点也被忽视。因此分析相差高频保护存在问题及数字化的困难，研究出新的保护原理和通信技术条件下开发新型相位比较式纵联保护是非常必要的。
4. 特高压交、直流输电特性
特高压交流电网的突出优点是：①特高压交流输电应用于大功率、近距离输电场合，在经济上有竞争力。②可以预见，建设特高压交流输电骨干网替代超高压交流电网，具有优化资源配置、节约线路走廊用地和有效降低输电损耗等优点。而特高压直流输电的突出优点是：①输电电压高、输送容量大、线路走廊窄，适合大功率、远距离输电场合。②利用特高压直流输电实现大区互联具有优势，它可以减少或避免大量过网潮流，按照送受两端运行方式变化而改变潮流，能方便地控制潮流方向和大小。
5. 我国特高压输电技术的工程应用
特高压交流输电线路具有充电功率大、潜供电流大、绝缘配合要求高、线路长度和两端电网特性对特高压设备的工作条件影响大等特点，需要采取装设大容量高压电抗器(或可控电抗器)及中性点小电抗、高性能避雷器、带合闸电阻的断路器等措施。金沙江是长江上游青海玉树巴塘河口至四川宜宾河段的通称，水能资源十分丰富，可开发装机容量约90GW，年发电量约5000亿kwh。开发金沙江是实现资源优化配置和能源可持续发展战略，加快“西电东送”步伐，减轻北煤南运和东部地区环保压力，优化华中、华东地区能源结构的重大举措。金沙江一期工程溪洛渡、向家坝水电站总装机容量18.6GW，电站容量大，输电距离远，其电能的合理消纳及输电系统的形成，对我国能源资源优化配置、大容量远距离输电技术发展和全国联网格局具有重大而深远的影响。
参考文献：
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