本資料轉(zhuǎn)載自【南方電纜網(wǎng)】-----參考文獻(xiàn)﹕張國(guó)光編自《中國(guó)電力》﹑《河南電力》﹑《電器工業(yè)》﹑《電工技術(shù)》﹑《電線電纜》等
我國(guó)能源資源和生產(chǎn)力分布很不均衡的特點(diǎn)決定了能源大范圍優(yōu)化群組態(tài)的必然性﹐而特高壓電網(wǎng)具有的遠(yuǎn)距離﹑低損耗輸送電力和節(jié)約土地資源等特點(diǎn)﹐使得特高壓電網(wǎng)在我國(guó)具有廣泛的應(yīng)用前景。
1.特高壓輸電的優(yōu)勢(shì)
1000KV特高壓交流輸電線路輸送功率約為500KV線路的4至5倍﹔±800KV直流特高壓輸電能力是±500KV線路的兩倍多。同時(shí)﹐特高壓交流線路在輸送相同功率的情況下﹐可將最遠(yuǎn)送電距離延長(zhǎng)3倍﹐而損耗只有500KV線路的25%至40%。輸送同樣的功率﹐采用1000KV線路輸電與采用500KV的線路相比﹐可節(jié)。叮埃サ耐恋刭Y源。一條特高壓輸電線路能夠輸送600萬千瓦電力﹐等于運(yùn)輸了1800萬噸標(biāo)煤。特高壓電網(wǎng)建設(shè)成為我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展和輸電技術(shù)的一次革命性創(chuàng)舉﹐是我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展史上具有里程碑意義的重大
事件﹐揭開了我國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略的新篇章﹐具有深遠(yuǎn)的歷史意義和重大的現(xiàn)實(shí)意義。
特高壓直流輸電的電壓等級(jí)概念與交流輸電不一樣。對(duì)于交流輸電來說﹐一般將220kV及以下的電壓等級(jí)稱為高壓﹐330~750kV的稱為超高壓,1000kV及以上的稱為特高壓。直流輸電則稍有不同﹐±100kV以上的統(tǒng)稱為高壓﹔±500kV和±600kV仍稱為高壓﹐一般不稱為超高壓﹔而超過±600kV的則稱為特高壓。
對(duì)于單項(xiàng)直流輸電工程而言﹐通常根據(jù)其送電容量﹑送電距離等因素進(jìn)行技術(shù)﹑經(jīng)濟(jì)方面的綜合比較﹐對(duì)工程進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)而確定相應(yīng)的直流電壓等級(jí)。我國(guó)對(duì)特高壓直流輸電的電壓等級(jí)進(jìn)行研究和論證時(shí)﹐考慮到我國(guó)對(duì)直流輸電技術(shù)的研發(fā)水準(zhǔn)和直流設(shè)備的研制能力﹐認(rèn)為確定一個(gè)特高壓直流電壓水準(zhǔn)是必要的﹐并把±800kV確定為我國(guó)特高壓直流輸電的標(biāo)稱電壓。這有利于我國(guó)特高壓直流輸電技術(shù)和設(shè)備制造的標(biāo)準(zhǔn)化﹑規(guī)范化﹑系列化開發(fā)﹐有利于進(jìn)行我國(guó)特高壓直流輸電工程的規(guī)劃﹑設(shè)計(jì)﹑實(shí)施和管理。
2.我國(guó)特高壓發(fā)展的市場(chǎng)前景
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)﹑高速增長(zhǎng)﹐電力需求日益旺盛﹐電力工業(yè)的發(fā)展速度加快。2004年新增發(fā)電裝機(jī)容量505GW﹐全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到440GW﹔2005年新增發(fā)電裝機(jī)容量約70GW﹐全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)容量突破500GW﹔預(yù)計(jì)到2010年﹑2020年﹐全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)容量將分別達(dá)到700GW和1200GW。
新增電力裝機(jī)有很大數(shù)量在西部大水電基地和北部的火電基地。這些集中的大電站群裝機(jī)容量大﹐距離負(fù)荷中心遠(yuǎn)。如金沙江的溪洛渡﹑向家壩水電廠﹐總裝機(jī)容量達(dá)到18.6GW﹐計(jì)劃送電到距電廠1000~2000km的華中﹑華東地區(qū)﹔云南的水電有約20GW容量要送到1500km外的廣東﹔籌劃中的陜西﹑山西﹑寧夏﹑內(nèi)蒙古的大火電基地將送電到華北﹑華中和華東的負(fù)荷中心﹐距離近的約1000km﹐遠(yuǎn)的超過2000km。
在這種背景下﹐要求輸電工程具有更高的輸電能力和輸電效率﹐實(shí)現(xiàn)安全可靠﹑經(jīng)濟(jì)合理的大容量﹑遠(yuǎn)距離送電。特高壓直流輸電是滿足這種要求的關(guān)鍵技術(shù)之一。
2005年6月﹐國(guó)家發(fā)改委正式下發(fā)了《關(guān)于開展百萬伏級(jí)交流﹑正負(fù)800千伏直流輸電技術(shù)前期工作的通知》﹐標(biāo)志著特高壓電網(wǎng)大規(guī)模自主研究工作的激活。
2006年1月﹐《國(guó)家電網(wǎng)"十一五"電網(wǎng)規(guī)劃及2020年展望》出爐﹐建設(shè)以"特高壓"電網(wǎng)為核心的堅(jiān)強(qiáng)國(guó)家電網(wǎng)﹐作為我國(guó)未來電網(wǎng)換代建設(shè)的骨干網(wǎng)架的計(jì)劃被確定下來。
晉東南--南陽--荊門交流特高壓試驗(yàn)范例工程于2006年9月19日在山西奠基﹐據(jù)了解﹐該輸電線路全長(zhǎng)654公里﹐靜態(tài)投資約57億元﹐預(yù)計(jì)2008年建成。該工程可將山西煤炭轉(zhuǎn)化為火電﹐如果全年滿執(zhí)行﹐每年可送電150億千瓦時(shí)﹐相當(dāng)于葛洲壩電廠一年的發(fā)電量。這是我國(guó)首條特高壓電網(wǎng)。由此我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展方式翻開了新篇章﹐以特高壓為重點(diǎn)﹑各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的"大戲"拉開了序幕。
從國(guó)家電網(wǎng)公司獲悉﹐"十一五"期間﹐特高壓交流輸變電工程建設(shè)線路將達(dá)4200公里﹐變電容量3900萬千伏安﹔國(guó)家還將相繼開工建設(shè)向家壩和溪洛渡水電站到華東和華中的±800千伏特高壓直流工程。
到2020年前后﹐國(guó)家電網(wǎng)特高壓骨干網(wǎng)架基本形成﹐國(guó)家電網(wǎng)跨區(qū)輸送容量將超過2億千瓦﹐占全國(guó)總裝機(jī)容量的20%以上。
屆時(shí)﹐從外圍國(guó)家向中國(guó)遠(yuǎn)距離﹑大容量跨國(guó)輸電將成為可能。
對(duì)于特高壓電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性﹐專家分析﹕到2020年﹐通過特高壓可以減少裝機(jī)容量約2000萬千瓦﹐節(jié)約電源建設(shè)投資約823億元﹔北電南送的火電容量可以達(dá)到5500萬千瓦﹐同各區(qū)域電網(wǎng)單獨(dú)執(zhí)行相比﹐年燃煤成本約降低240億元。
3.特高壓輸電用高端導(dǎo)線市場(chǎng)前景廣闊
我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了全面推進(jìn)階段。輸變電設(shè)備的升級(jí)換代﹑大容量輸電線路的建設(shè)改造﹑城鄉(xiāng)電網(wǎng)進(jìn)一步改造等將給輸變電企業(yè)特別是龍頭企業(yè)帶來巨大的商機(jī)。作為電網(wǎng)建設(shè)中最重要的配套產(chǎn)業(yè)﹐電線電纜行業(yè)中的眾多企業(yè)都希望能夠憑借"十一五"電網(wǎng)規(guī)劃和特高壓電網(wǎng)建設(shè)的商機(jī)﹐去贏得一定的市場(chǎng)份額。
我國(guó)交流1000kV和直流800kV輸電線路的建設(shè)﹐需要相應(yīng)的電氣設(shè)備和器材﹐其中與電纜行業(yè)有關(guān)的是大截面耐熱導(dǎo)線﹑擴(kuò)徑導(dǎo)線﹑低噪聲導(dǎo)線以及特高壓電力電纜。我國(guó)正在研制各種特殊的架空導(dǎo)線﹐有些已經(jīng)投入實(shí)用化。
特高壓直流范例工程以建設(shè)"環(huán)境友好型"工程為目標(biāo)﹐全面優(yōu)化工程的設(shè)計(jì)方案﹐采用多分裂﹑大截面導(dǎo)線﹐優(yōu)化桿塔的對(duì)地高度﹐嚴(yán)格保證電場(chǎng)﹑磁場(chǎng)﹑可聽噪聲與無線電干擾水準(zhǔn)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)﹐積極研究采用全方位高低腿﹑擴(kuò)徑導(dǎo)線﹑低噪聲導(dǎo)線﹑林區(qū)高塔跨越等新技術(shù)﹐以進(jìn)一步提高特高壓輸電工程的環(huán)境適應(yīng)性。
特高壓輸變電范例工程必須帶動(dòng)相關(guān)電力輸送﹑設(shè)備國(guó)產(chǎn)化﹐應(yīng)該成為以我為主﹑對(duì)外合作﹑促進(jìn)相關(guān)制造業(yè)攀登國(guó)際先進(jìn)水準(zhǔn)的機(jī)遇。
在我國(guó)之前﹐只有前蘇聯(lián)和日本建成過1000KV的特高壓電網(wǎng)領(lǐng)域的龐大規(guī)劃和4000億元的商機(jī)﹐早已被ABB﹑西門子﹑日立﹑住友等在內(nèi)的幾乎所有的國(guó)外主流線纜和設(shè)備制造巨頭關(guān)注。而且﹐他們與此相應(yīng)推銷和公關(guān)計(jì)劃業(yè)已展開。面對(duì)國(guó)外電纜巨頭咄咄逼人的態(tài)勢(shì)﹐國(guó)內(nèi)線纜如特變電工﹑中天科技﹑江蘇廣源等也在積極準(zhǔn)備迎戰(zhàn)﹐加大特高壓輸電線纜的國(guó)產(chǎn)化研究﹐開始了與海外線纜巨頭撕殺異常的準(zhǔn)備。
與500千伏線路情況相比﹐1000千伏特高壓輸電線路由于電壓高﹑輸送容量大等特點(diǎn)﹐其電磁環(huán)境指針限制問題會(huì)相對(duì)突出﹐尤其是電暈產(chǎn)生的可聽噪聲﹐必須通過科技創(chuàng)新加以控制。
目前500千伏及以下電網(wǎng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)﹐已研究和采用了一系列的環(huán)保技術(shù)措施﹐如采用大截面導(dǎo)線﹑增加鐵塔高度﹑同塔雙回采用逆相序排列﹑采用緊湊型線路﹑新型耐熱和擴(kuò)徑導(dǎo)線﹑桿塔基礎(chǔ)采用全方位高低腿設(shè)計(jì)﹑線路路徑選擇采用海拉瓦技術(shù)等等。同樣﹐1000千伏輸電也可采用這些技術(shù)﹐以降低輸電線路對(duì)環(huán)境的影響。
對(duì)1000千伏輸電電磁環(huán)境影響的研究表明﹐通過合理的設(shè)計(jì)和采取行之有效的技術(shù)措施﹐1000千伏輸電的電磁環(huán)境水準(zhǔn)與500千伏線路相當(dāng)﹐即工頻電場(chǎng)在輸電線路下方﹑跨越公路和鄰近民房處的水準(zhǔn)與500千伏線路完全相同﹐工頻磁場(chǎng)遠(yuǎn)低于現(xiàn)行環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求﹐無線電干擾為55~58分貝﹐可聽噪聲滿足相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。
與500千伏線路情況相比﹐1000千伏特高壓輸電線路由于電壓高﹑輸送容量大等特點(diǎn)﹐其電磁環(huán)境指針限制問題會(huì)相對(duì)突出﹐尤其是電暈產(chǎn)生的可聽噪聲﹐在今年6月上旬﹐1000KV晉東南--南陽--荊門交流特高壓試驗(yàn)范例工程高端導(dǎo)線招標(biāo)中﹐三種特種導(dǎo)線(全鋁包鋼層絞結(jié)構(gòu)OPGW﹑鋁包鋼地線﹑大跨越用特高強(qiáng)度鋼芯高強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)線)和一種普通鋼芯鋁絞線特別受到用戶青睞。
全鋁包鋼層絞結(jié)構(gòu)OPGW﹐外層單絲直徑為Ф3.75 mm﹐導(dǎo)電率為20.3%IACS﹐可以大大提高OPGW耐雷特性。特高壓OPGW比超高壓OPGW有更高的耐雷指針,F(xiàn)在有的線纜廠家采用"內(nèi)小外大"的非等徑絞合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念﹐以增強(qiáng)防雷﹑防振﹑防覆冰﹑防舞﹑散熱特性﹐"壓縮型耐雷OPGW"新產(chǎn)品﹐通過材料的結(jié)構(gòu)變化來提高OPGW耐雷水準(zhǔn)﹐可以作為各級(jí)電網(wǎng)OPGW的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
作為特高壓傳輸?shù)?神經(jīng)中樞"﹐OPGW用光纖的性能穩(wěn)定性及其重要﹐考慮到1000KV特高壓輸電線路的特點(diǎn)和在電網(wǎng)中的極端重要性﹐并滿足100~1500米海拔范圍內(nèi)電暈特性﹐必須保證特高壓導(dǎo)線﹑鋁包鋼地線﹑OPGW的防電暈性能和無線電干擾﹐作為系統(tǒng)應(yīng)用的金具防電暈措施研究也是非常重要的。
特高壓用導(dǎo)地線﹐必須具備強(qiáng)度大﹑拉重比大﹑防振性能優(yōu)良的特點(diǎn)。制造要點(diǎn)如防振耐疲勞﹑表面粗糙度。這樣才能滿足大跨越產(chǎn)品防振﹑防電暈和無線電干擾的性能要求。
大長(zhǎng)度﹑大跨越﹑大截面﹑高強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)線﹑高導(dǎo)電率耐熱鋁合金導(dǎo)線將在特高壓輸電中被采用﹐而采用鋁包鋼系列產(chǎn)品﹐除了節(jié)省有色金屬資源外﹐也可以滿足大跨越﹑重復(fù)冰和大容量等特殊要求。