高壓輸電

高壓輸電能減少電能的損耗，進(jìn)而提高輸電效率。

從發(fā)電站發(fā)出的電能，一般都要通過輸電線路送到各個(gè)用電地方。根據(jù)輸送電能距離的遠(yuǎn)近，采用不同的高電壓。從我國的電力情況來看，送電距離在200～300公里時(shí)采用220千伏的電壓輸電；在100公里左右時(shí)采用110千伏；50公里左右采用35千伏或者66千伏；在15公里～20公里時(shí)采用10千伏、12千伏，有的則用6300伏。輸電電壓在110千伏、220千伏的線路，稱為高壓輸電線路，輸電電壓在330、550、以及750千伏的線路，成為超高壓輸電線路，而輸電電壓在1000千伏的線路，則稱為特高壓輸電線路。

因?yàn)檩旊娋€上的功率損耗正比于電流的平方（焦耳定律Q=I^2Rt），所以在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)就要利用大型電力變壓器升高電壓以減小電流，使導(dǎo)線減小發(fā)熱，方能有效地減少電能在輸電線路上的損失。由發(fā)電廠發(fā)出的電功率是一定的，它決定于發(fā)電機(jī)組的發(fā)電能力，根據(jù)P=UI,發(fā)電機(jī)的功率不變效應(yīng)，若提高輸電線路中的電壓U那么線路中電流I一定會(huì)減小，輸電線損失的功率Q=I^2Rt一定會(huì)相應(yīng)減小,如果線路中電流降低到原來的1/2那么線路中損失的功率就減少為遠(yuǎn)損耗的(1/2)^2=1/4,因此說提高電壓可以很有效的降低線路中的功率損失。

我們可以從下面看到高壓輸電的分析思路：

輸電→導(dǎo)線（電阻）→發(fā)熱→損失電能→減小損失

輸電要用導(dǎo)線，導(dǎo)線當(dāng)然有電阻，如果導(dǎo)線很短，電阻很小可忽略，而遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，導(dǎo)線很長，電阻大不能忽略。

如何減小導(dǎo)線發(fā)熱呢？

由焦耳定律Q=I^2Rt，減小發(fā)熱Q有以下三種方法：一是減小輸電時(shí)間t，二是減小輸電線電阻R，三是減小輸電電流I?？梢钥闯?，第三種辦法是很有效的：電流減小一半，損失的電能就降為原來的四分之一。要減小電能的損失，必須減小輸電電流，另一方面，輸電就是要輸送電能，輸送的功率必須足夠大，才有實(shí)際意義。根據(jù)公式P=UI，要使輸電電流I減小，而輸送功率P不變（足夠大），就必須提高輸電電壓U。

顯然，高壓輸送經(jīng)濟(jì)。當(dāng)用高電壓把電能輸送到用電區(qū)后，需要逐次把電壓降低，恢復(fù)到正常電壓。

減少輸電損失的方法

從減少輸電線路上的電功率損耗和節(jié)省輸電導(dǎo)線所用材料兩個(gè)方面來說，遠(yuǎn)距離輸送電能要采用高電壓或超高電壓。

但也不能盲目提高輸電電壓，因?yàn)檩旊婋妷河撸旊娂芸站€的建設(shè)，對(duì)所用各種材料的要求愈嚴(yán)格，線路的造價(jià)就愈高。所以，要從具體的實(shí)際情況出發(fā)，做到輸電線路既能減少功率損耗，又能節(jié)約建設(shè)投資。

目前高壓輸電設(shè)備運(yùn)行過程中故障 頻發(fā)最主要的原因就是自然災(zāi)害，由于 這些不可抗力的因素，在很大程度上增 加了高壓輸電設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)的工作 難度與工作強(qiáng)度，但無論是天氣原因還 是由于相應(yīng)的地質(zhì)變化原因，高壓輸電 設(shè)備的操作維修人員都應(yīng)該最大程度地 降低事故影響范圍。但是目前來看，對(duì) 于高壓輸電設(shè)備可能出現(xiàn)的一些事故和 問題，處理及應(yīng)急方案不夠完備，并且 缺少科學(xué)性的理論指導(dǎo)，在設(shè)備的保養(yǎng) 與維修操作方面也未能完全按照規(guī)定的 方法章程進(jìn)行具體的操作。 除此之外，巡檢工作不到位也是目 前一個(gè)重要的問題，一月進(jìn)行一次的巡 檢工作雖然在頻率上符合要求與標(biāo)準(zhǔn)， 但在實(shí)際巡檢工作中也存在著一些問 題，對(duì)于線路可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，巡檢工 作其實(shí)也在進(jìn)行排查隱患，但是往往巡 檢線路都過于盲目，缺少科學(xué)性與指導(dǎo) 性，在這個(gè)過程中，造成了大量的時(shí)間 浪費(fèi)，資源浪費(fèi)，不能高效性地完成相 應(yīng)的巡檢工作。操作維修人員的專業(yè)水 平與職業(yè)素養(yǎng)也參差不齊，有些操作維 修人員缺少理論實(shí)際或是實(shí)踐操作，不 能對(duì)問題進(jìn)行及時(shí)地處理或是在工作中 規(guī)范操作。這樣導(dǎo)致無論是維修還是線 路檢查都缺少科學(xué)性的故障檢查的具體 分析，從而阻礙了高壓輸電設(shè)備的運(yùn)行 與維護(hù)工作的進(jìn)行。

高壓輸電的主要目的是為了讓電流在遠(yuǎn)距離傳輸?shù)那疤嶂拢档碗娏骱膿p的成本，所以做好高壓輸電設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)工作，對(duì)于保證輸電正常運(yùn)行是十分重要的。

（一）完善對(duì)高壓輸電設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)。

目前維修工作中出現(xiàn)的一大問題就是巡檢工作的資源浪費(fèi)，如何提高巡檢工作及障礙排查的高效性與科學(xué)性，這就需要完善對(duì)高壓輸電設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，以科學(xué)的手段及數(shù)據(jù)收集方法，提高巡檢工作的工作效率。對(duì)于線路風(fēng)險(xiǎn)區(qū)段數(shù)據(jù)應(yīng)該提前予以收集，將線路風(fēng)險(xiǎn)區(qū)段分為不同的級(jí)別，對(duì)于小風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域及無風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域做簡單處理，對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域要進(jìn)行重點(diǎn)巡檢和維修，不定時(shí)地進(jìn)行突擊巡檢，以提高巡檢的工作效率，降低巡檢工作過程之中的時(shí)間浪費(fèi)及資源浪費(fèi)。在完善對(duì)高壓輸電設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的同時(shí)，也要建立起完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，人工巡檢并不能全方位、長時(shí)間的進(jìn)行檢查，所以設(shè)備監(jiān)測(cè)就更加重要，為高壓輸電設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)提供有效的監(jiān)測(cè)手段，從而為提高數(shù)據(jù)獲取能力，對(duì)及時(shí)排除故障起著促進(jìn)作用。

（二）細(xì)化高壓輸電設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)管理章程與管理方法。

高壓輸電設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)管理應(yīng)該遵照《設(shè)備檢修工程施工管理辦法》《設(shè)備技術(shù)檔案管理制度》《設(shè)備使用、維護(hù)、檢修規(guī)程管理辦法》來實(shí)施，在這些文件的基礎(chǔ)之上，細(xì)化高壓輸電設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)管理章程與管理辦法，明確各環(huán)節(jié)及各部門的職責(zé)范圍，提高公司對(duì)于高壓輸電設(shè)備的進(jìn)一步管理。以設(shè)備改裝為 例，無論是增加高壓輸電設(shè)備還是對(duì)其 進(jìn)行改裝，都應(yīng)該向設(shè)備部、技術(shù)部以 及供電單位上交相應(yīng)的材料進(jìn)行申報(bào)， 在技術(shù)部進(jìn)行電負(fù)荷的核準(zhǔn)平衡之后， 各部門進(jìn)行審核批準(zhǔn)從而進(jìn)行改裝。每 一個(gè)步驟都能夠嚴(yán)格進(jìn)行細(xì)化，并且明 確責(zé)任范圍與劃分標(biāo)準(zhǔn)，才能夠真正完 善高壓輸電設(shè)備的管理，促進(jìn)高壓輸電 設(shè)備的運(yùn)行與維修工作的進(jìn)一步發(fā)展。

（三）提高高壓輸電設(shè)備操作維修 人員的技術(shù)水平與專業(yè)素養(yǎng)。隨著高壓 輸電的不斷發(fā)展，高壓輸電設(shè)備也在不 斷地進(jìn)行翻新與升級(jí)，如何真正做到高 壓輸電設(shè)備的維修與護(hù)理，需要高壓輸 電設(shè)備操作維修人員提高相應(yīng)的技術(shù)水平與專業(yè)素養(yǎng)，杜絕無證上崗的行為， 定期對(duì)操作維修人員進(jìn)行培訓(xùn)，培訓(xùn)后 也要不間斷地進(jìn)行相應(yīng)的能力測(cè)試，提 高操作維修團(tuán)隊(duì)水平，促進(jìn)高壓輸電設(shè) 備管理發(fā)展。

（四）建立健全高壓輸電設(shè)備綜合管理的考核評(píng)價(jià)辦法。

首先要在制定 《高壓輸電設(shè)備綜合管理考核評(píng)定準(zhǔn) 則》文件的基礎(chǔ)之上進(jìn)一步地教育與細(xì) 化，對(duì)各個(gè)部門運(yùn)用、維修高壓輸電設(shè) 備的綜合性管理進(jìn)一步地監(jiān)督、檢查與 考核評(píng)價(jià)，設(shè)定日常考評(píng)和年終考評(píng)的 基礎(chǔ)指標(biāo)，對(duì)于日常的基礎(chǔ)管理、運(yùn)行 管理、檢修管理、物資管理及專業(yè)設(shè)備 管理都有明確的標(biāo)準(zhǔn)，從而督促相關(guān)單 位，提高其高壓輸電設(shè)備綜合管理能 力，促進(jìn)高壓輸電設(shè)備的運(yùn)行與管理工 作的發(fā)展 。

特高壓輸送容量大、送電距離長、線路損耗低、占用土地少。100萬伏交流特高壓輸電線路輸送電能的能力（技術(shù)上叫輸送容量）是50萬伏超高壓輸電線路的5倍。所以有人這樣比喻，超高壓輸電是省級(jí)公路，頂多就算是個(gè)國道，而特高壓輸電是“電力高速公路”。

大家都知道，中國的高速公路經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展，已經(jīng)基本成網(wǎng)，四通八達(dá)。而中國的特高壓輸電這個(gè)“電力高速公路”，2008年底才剛剛建成一個(gè)試驗(yàn)示范工程，線路全長只有640公里。所以，要建成特高壓電網(wǎng)這個(gè)電力高速公路網(wǎng)，還需要較長時(shí)間，也必然要花費(fèi)不少的人力、物力、財(cái)力，為的就是要在全國范圍內(nèi)方便、快捷、高效地配置能源資源。

在電力工程技術(shù)上有一個(gè)名詞叫“經(jīng)濟(jì)輸送距離”，指的是某一電壓等級(jí)輸電線路最經(jīng)濟(jì)的輸送距離是多少，因?yàn)檩旊娋€路在輸送電能的同時(shí)本身也有損耗，線路太長損耗太大經(jīng)濟(jì)上不合算。

50萬伏超高壓輸電線路的經(jīng)濟(jì)輸送距離一般為600～800公里，而100萬伏特高壓輸電線路因?yàn)殡妷禾岣吡耍€路損耗減少了，它的經(jīng)濟(jì)輸送距離也就加大了，能達(dá)到1000～1500公里甚至更長，這樣就能解決前面說到的把西部能源搬到中東部地區(qū)使用的問題。

建設(shè)輸電線路同樣也要占用土地，工程上叫“線路走廊”。前面說過，建一條100萬伏特高壓輸電線路能頂5條50萬伏超高壓輸電線路，而線路走廊所占用的土地只相當(dāng)于2條50萬伏輸電線路，所以相對(duì)來說，建特高壓輸電線路能少占土地，這對(duì)土地資源稀缺的中東部地區(qū)來說尤其有利。

當(dāng)然，特高壓輸電，特別是建設(shè)特高壓電網(wǎng)，還有很多好處。它能把中國電網(wǎng)堅(jiān)強(qiáng)地連接起來，使建在不同地點(diǎn)的不同發(fā)電廠（比如火電廠和水電廠之間）能互相支援和補(bǔ)充，工程上叫“實(shí)現(xiàn)水火互濟(jì)，取得聯(lián)網(wǎng)效益”；能促進(jìn)西部煤炭資源、水力資源的集約化開發(fā)，降低發(fā)電成本；能保證中東部地區(qū)不斷增長的電力需求，減少在人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)建火電廠所帶來的環(huán)境污染；同時(shí)也能促進(jìn)西部資源密集、經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)和諧發(fā)展。

使用1000千伏及以上的電壓等級(jí)輸送電能。特高壓輸電是在超高壓輸電的基礎(chǔ)上發(fā)展的，其目的仍是繼續(xù)提高輸電能力，實(shí)現(xiàn)大功率的中、遠(yuǎn)距離輸電，以及實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的電力系統(tǒng)互聯(lián)，建成聯(lián)合電力系統(tǒng)。

特高壓輸電具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)估計(jì)，1條1150千伏輸電線路的輸電能力可代替5～6條500千伏線路，或3條750千伏線路；可減少鐵塔用材三分之一，節(jié)約導(dǎo)線二分之一，節(jié)省包括變電所在內(nèi)的電網(wǎng)造價(jià)10～15%。1150千伏特高壓線路走廊約僅為同等輸送能力的500千伏線路所需走廊的四分之一，這對(duì)于人口稠密、土地寶貴或走廊困難的國家和地區(qū)會(huì)帶來重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1952年瑞典首先建成了380千伏超高壓輸電線路,由哈什普龍厄到哈爾斯貝里，全長620公里,輸送功率45萬千瓦。1956年,蘇聯(lián)從古比雪夫到莫斯科的400千伏線路投入運(yùn)行，全長1000公里，并于1959年升壓至 500千伏，首次使用500千伏輸電。1965年加拿大首先建成735千伏的輸電線路。1969年美國又實(shí)現(xiàn) 765千伏的超高壓輸電。在直流輸電方面,蘇聯(lián)于1965年建成±400千伏的超高壓直流輸電線路,此后美國、加拿大等國又建成±500千伏直流輸電線路。中國第一條±500千伏直流輸電線路──葛上線──于 1989年投入運(yùn)行。1985年蘇聯(lián)建成±750千伏線路，從?；退箞D茲到坦波夫，輸送距離2400公里，輸送功率600萬千瓦,是世界上規(guī)模最大的超高壓直流輸電。

實(shí)現(xiàn)超高壓輸電需要解決以下許多技術(shù)課題：①超高壓運(yùn)行條件下空氣及其他介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度特性研究。②輸電線路及輸電設(shè)備絕緣配合與絕緣水平的合理設(shè)計(jì)。③過電壓（包括內(nèi)部過電壓和外部過電壓）預(yù)測(cè)及防護(hù)。④解決保持同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性問題。⑤各種運(yùn)行方式下的調(diào)壓和無功功率補(bǔ)償。⑥超高壓輸電線路引起的電磁環(huán)境干擾，如電暈放電造成的無線電干擾、電視干擾、可聽噪聲干擾，以及地面電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)人體影響等。目前超高壓輸電技術(shù)已經(jīng)成熟，并為許多國家普遍采用。

中國于1972年首先應(yīng)用了330千伏輸電,1981年又首次建成500千伏輸電線路。截至1987年,已建成超高壓輸電線路5000多公里,并逐步形成以500千伏輸電為骨干的超高壓電力系統(tǒng)。