特高壓架空輸電路防雷保護分析

2022-11-20 04:09:04 字數 4973 閱讀 8072

成員:目錄摘要、引言3-4

特高壓輸電技術的發展……………………5-7

特高壓輸電系統的分類……………………7

特高壓直流輸電系統概述…………………7-8

特高壓交流輸電系統概述…………………8-9

課題研究內容9-11

輸電線路受雷的影響後果…………………11-16

特高壓輸電線路的防雷保護措施…………16-20

參考文獻20

摘要:1000千伏特高壓交流輸電線路輸送功率約為500千伏線路的4至5倍;正負800千伏直流特高壓輸電能力是正負500千伏線路的兩倍多。同時,特高壓交流線路在輸送相同功率的情況下,可將最遠送電距離延長3倍,而損耗只有500千伏線路的25%至40%。

輸送同樣的功率,採用1000千伏線路輸電與採用500千伏的線路相比,可節省60%的土地資源。到2023年前後,國家電**高壓骨幹網架基本形成,國家電網跨區輸送容量將超過2億千瓦,佔全國**機容量的20%以上。屆時,從周邊國家向中國遠距離、大容量跨國輸電將成為可能。

在當今社會,特高壓輸電線路的防雷保護勢在必行,線路的雷害事故的形成主要經歷這樣幾個階段:首先是在過電壓的作用下,線路絕緣發生閃絡,然後從衝擊閃絡轉變為穩定的工頻電弧,引起線路跳閘,如果在跳閘後線路不能迅速恢復正常,就會造成供電中斷。因此我們可以從文章中的幾個方面來討論防雷保護方法。

關鍵詞:輸電線路防雷保護措施雷擊危害

引言特高壓輸電線路的形成和發展的基本條件是用電負荷的持續增長以及大容量、特大容量電廠的建設和發展,其突出特點是大容量、遠距離輸電. 用電負荷的持續增長以及大容量、特大容量電廠的建設和發展呼喚特高壓電網的發展建設。那麼,在世界範圍內,雖然特高壓輸變電技術的儲備是足夠的,但取得的執行經驗是初步的,還存在風險和困難,有些技術問題還需要進行深入的研究,同時累積執行經驗。

特高壓交流輸電線路具有輸送容量大、輸電損耗低、節約線路走廊等優點,特高壓電網的建設可很好地解決超高壓線路輸送能力不足、損耗大、經濟發達地區線路走廊緊張以及超高壓系統短路容超標等問題,在發電中心向負荷中心遠距離大規模輸電、超高壓電網互聯等情況下具有明顯的經濟、環境優勢,是我國電網發展的方向。

隨著我國電力需求的快速增長,建設特高壓電網已成為解決電網發展需求的必然選擇。為了特高壓輸電工程的安全執行和經濟性,構成特高壓輸電網的輸電線路的防雷保護是我們必須研究的課題之一。其次隨著社會的發展,特高壓輸電線路的過電壓保護要求也越來越高,其特點是大容量、遠距離輸電。

一方面由於架空輸電線路長度大,分布廣,遭受雷擊的機會很多。據統計,架空輸電線路的雷害事故在電力系統中占有很大的比重。事故跳閘勢必影響著系統的正常供電,給整個國民經濟造成損失。

另外由於雷擊線路所出現的過電壓波,可以沿線路侵入變電所,危及所內電氣裝置絕緣,因此我們必須重視輸電線路的防雷保護。

高壓輸電技術的發展

一、國際特高壓輸電技術的發展現狀

(1)美國的特高壓技術研究美國在aep、和通用電力公司等於1974 年開始在皮茨菲爾德的特高壓輸電技 bpa術研究試驗站進行了可聽雜訊、無線電干擾、電暈損失和其他環境效應的實測。美國邦納維爾電力公司從 1976 年開始在萊昂斯試驗場和莫洛機械試驗線段上進行特高壓輸電線路機械結構研究,並進行了電暈和電場研究,生態和環境研究、雜訊和雷電衝擊絕緣研究等。美國電力研究院(epri)於 1974 年開始建設 1000~1500kv 三相試驗線路並投入執行,進行了深入的操作衝擊試驗和汙穢絕緣子工頻耐壓試驗,測量了電磁環境指標,並進行了特高壓輸電線路電場效應的研究,以及桿塔的安裝試驗、特大型變壓器的設計和考核的試驗研究。

(2)前蘇聯的特高壓技術研究 20 世紀 60 年代,前蘇聯為了解決特高壓輸電的工程設計、裝置製造問題,國家組織動力電氣化部技術總局、全蘇電氣研究所、列寧格勒直流研究所全蘇線路設計院等單位濟寧特高壓輸電的基礎研究。從 1973 年開始,前蘇聯在白利帕斯特變電站建設特高壓三相試驗線段,長度 1.17km,開展特高壓實驗研究。

1150 kv 裝置由白利帕斯特變電站的 500kv 開關站通過一組 1150/500/10kv, 3×417mva 自耦變壓器供電。

(3)特高壓電網在我國的發展前景主要取決於我國能源資源的地理分布、 能源傳輸需求和變化趨勢。 我國能源以煤炭、水電、石油和天然氣為主,但我國能源產地和需求地分布極不均衡,煤炭資源大部分集中在西北地區,其中新疆、內蒙古、山西、陝西四省(區) 佔全國資源量的 81.3﹪,而需求大量能源的使用者集中在我國沿海、京津唐和中部地區。

我國原煤需求量巨大,2020 年可能達到 30 億 t/年。如果將大量的煤炭從西北煤炭基地遠距離運送到上述能源匱乏地區,每年需要消耗大量運輸燃料油和電力。從長遠的發展趨勢看,隨著全球石油資源哦日漸稀缺,未來的運輸成本將逐步上公升,並最終影響到煤炭運輸能力。

因此,在我國有條件建設礦口電站的地區發展煤電,將部分煤炭轉變成電能,再通過特高壓電網向遠方的負荷中心輸送,實現輸煤和輸電兩種輸能途徑並舉,是十分必要的。 此外,我國水利資源主要集中在西部,據統計,我國可開發水力資源約 2/3 分布在西部的四川、雲南、**三省區,大量的水能需要轉換成電能向我國東部、中部和南部負荷中心輸送。為了減少輸電損耗和輸電走廊占地面積,西電東送輸電工程也需採用輸電能力強、輸電損耗低的特高壓交流或直流輸電線路。

因此發展特高壓輸電網是符合我國能源傳輸和供給的基本需求的,是應對未來石油危機的一項重大舉措。 到 2020 年,全社會用電量和裝機容量預計分別達到 56723 億 kwh和 9.51 億 kw, 煤電容量 6.

71 億 kw,裝機所佔比例高達 70﹪,發電量所佔比例 75﹪以上。水電裝機容量 2.46 億 kw,裝機所佔比例為 25.

9﹪。中國發電能源的基本條件決定了以煤電和水電為主的電源結構在很長時期內難以改變。今後 25 年,我國風能、太陽能、生物質能、氫能、煤層氣等發電機組裝機容量佔**機容量的比例很小,對我國主幹電網結構影響很小。

建設以特高壓電網為骨幹網架的國家電網,是電力工業可持續發展的科學選擇。 該網架應具有強大的輸電網路功能和靈活的可擴充套件性,可適應遠景能源流的變化,促進電力市場的發展,為實現跨大區、跨流域水火電互濟和全國範圍能源資源優化配置提供充分支援,滿足我國國民經濟發展的需要。

二、特高壓電網的發展目標

發展特高壓輸電有三個主要目標:(1)大容量、遠距離從發電中心向負荷中心輸送電能。 (2)超高壓電網之間的強互聯,形成堅強的互聯電網,目的是更有效地利用整個電網內各種可以利用的發電資源,提高互聯的各個電網的可靠性和穩定性。

(3)在已有的、, 以減少超高壓輸電的距離和網損,是整個電力系統能繼續擴大覆蓋範圍,並更經濟更可靠執行。建設這樣乙個特高壓電網的必然結果是以特高壓輸電網為骨幹網架,形成特高壓、超高壓和高壓多層次的分層、分割槽,結構合理的特高壓電網。發展特高壓輸電的三個目標,實際上也是特高壓輸電的三個主要作用。

如何發揮特高壓的輸電作用,由國家電力工業的的發展環境決定,同時也受到環境的制約。國家特高壓骨幹網正在逐漸形成。根據超高壓電網形成的過程、規律和特高壓輸電的作用,以及中國發電資源和負荷中心的地理分布特點,中國特高壓輸電預計將從特高壓遠距離大容量輸電工程或跨省區電網的強互聯工程開始, 隨著用電負荷的持續增長,更多高效率的特大型發電機組投入執行、更多大容量規模發電廠和發電基地的建設, 「西電東送、南北互供」輸電容量的持續增加,將逐漸發展成為國家特高壓骨幹網,從而逐步形成國家特高壓電網。

三、發展特高壓的意義

從中長期來看,我國能源消費仍將以煤炭為主,而我國煤炭資源多分布在西部和北部地區。與此相對應,東中部地區已經基本沒有環境空間。考慮到東西部地區在環境空間、人口密度、電源裝機密度等方面的差異,通過發展特高壓電網,加大西部、北部煤炭產區燃煤電廠建設和電力外送力度,將煤炭資源更高比例地轉化成電力,並遠距離輸送至東中部地區,既可以緩解東中部地區的環境壓力,充分利用西部、北部地區的環境容量空間,又可以減少全國的環境損失,具有較大的環境效益。

提公升社會效益增強能源供給安全性,相較於超高壓輸電,特高壓輸電還能夠大量節省輸電走廊,節約寶貴的土地資源。我國西部地區地廣人稀,建設燃煤電廠的土地使用條件較為寬鬆。東中部地區經濟發達、人口密集,土地價值高,資源十分稀缺。

通過擴大跨省跨區電力輸送規模,可以大量節約東中部土地資源,在西部、北部利用價值較低的土地資源建設電廠,替代東中部建廠的土地占用,通過產業布局在全國範圍內的優化,進一步提高土地資源的整體利用效率。發展特高壓電網,實際上還節約了燃煤運輸資源,能夠更好地保障電力**。未來,隨著東中部地區煤炭資源的逐漸枯竭和環境條件制約,煤炭生產建設重點逐步西移、北移,煤炭運輸距離將越來越遠,規模將越來越大。

發展特高壓電網,「輸煤輸電並舉、加快發展輸電」是解決我國煤電運綜合平衡難題的關鍵舉措,對提高能源生產、轉換、輸送和利用效率,優化利用全國環境資源,增強能源供給的安全性意義重大。

特高壓輸電系統的分類

特高壓輸電技術是指在500kv以及750kv交流和±500kv直流之上採用更高一級電壓等級的輸電技術,包括交流特高壓輸電技術和直流特高壓輸電技術兩部分,由特高壓骨幹網架、超高壓、高壓輸電網、配電網及高壓直流輸電系統共同構成的分層、分割槽,結構清晰的大電網。特高壓輸電是在超高壓輸電的基礎上發展的,其目的仍是繼續提高輸電能力,實現大功率的中、遠距離輸電,以及實現遠距離的電力系統互聯,建成聯合電力系統。其具體分為特高壓直流輸電系統和特高壓交流輸電系統。

特高壓直流輸電系統概述

特高壓直流輸電的電壓等級概念與交流輸電不一樣。對於交流輸電來說,一般將220kv及以下的電壓等級稱為高壓,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。

項直流輸電工程而言,通常根據其送電容量、送電距離等因素進行技術、經濟方面的綜合比較,對工程進行個性化設計而確定相應的直流電壓等級。我國對特高壓直流輸電的電壓等級進行研究和論證時,考慮到我國對直流輸電技術的研發水平和直流裝置的研製能力,認為確定乙個特高壓直流電壓水平是必要的,並把±800kv確定為我國特高壓直流輸電的標稱電壓。這有利於我國特高壓直流輸電技術和裝置製造的標準化、規範化、系列化開發,有利於進行我國特高壓直流輸電工程的規劃、設計、實施和管理。

特高壓直流輸電的特點:①電壓高,高達±800kv。對與電壓有關的裝置,如高壓端( ±800kv)的換流變壓器及其套管、穿牆套管、避雷器等研發提出了高要求;對承受±800kv的外絕緣,如支援瓷柱、線路絕緣子等需要進行新的研發。

②送電容量大。規劃的特高壓直流輸電工程的送電容量高達5gw和6.4gw,相應的直流額定電流將達到3125a和4000a。

③送電距離長,長達1500km,甚至超過2000km。

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