特高压技术与智能电网简介

山西电力科学研究院

侯春青2009年 8 月

特高压技术

山西电力科学研究院

侯春青2009年 8 月

智能电网概念、定义和特征

特高压试验示范工程与山西电网

特高压电网建设的必要性

特高压的概念

特高压的概念

我国发展特高压指的是在现有 500

千伏交流和 ±500千伏直流之上采用更高一级电压等级输电技术，包括百万伏级交流特高压和 ±800千伏级直流特高压及±1000千伏级直流特高压，简称国家特高压骨干电网。

智能电网概念、定义和特征

特高压试验示范工程与山西电网

特高压电网建设的必要性

建设特高压电网的必要性

我国西水、北煤和东部负荷比重大的基本特征要求大幅度提高跨区资源优化配置规模，以 500千伏交流和 ±500千伏直流为纽带的区域电网联网规模和输送能力，都难以满足大电源集中开发、远距离大容量输送的需要。发挥特高压电网的规模优势，才能与大规模电源基地大容量、远距离输送规模相匹配

建设特高压电网的必要性

短路电流水平的要求 从 2005 年到 2010 年，主要受端系统500千伏电网短路电流水平大部分将接近或超过 50 千安。到 2015 ～ 2020 年，主要受端系统短路电流水平将接近或超过 63千安，短路电流超标问题成为电网发展中需要解决的重要技术问题之一。

站址、输电走廊越来越紧张，输变电工程建设拆迁等本体外的费用大幅度增长。

建设特高压电网的必要性

发展百万伏级电压输电技术的优点如下：（ 1 ）能满足远距离、大容量输电的需要（ 2 ） 适用于电网本身容量较大，电网间交 换功率较多的电网（ 3 ） 节省输电走廊（ 4 ） 减少输电损耗（ 5 ） 降低短路电流（ 6 ） 减少输电瓶颈，适应电力市场开放（ 7 ） 实现更大范围的资源优化配置

建设特高压电网的必要性

线路自然功率

500kV 线路（ 4 分裂）自然功率为 1000MW

左右

750kV 线路（ 6 分裂）自然功率为 3000MW

左右

1000kV 线路（ 8 分裂）自然功率为 5000M

W ～ 6000MW左右

建设特高压电网的必要性

线路充电功率

100公里 500kV线路（ 4 分裂）充电功率为100MVAR左右

100公里 750kV线路（ 6 分裂）充电功率为240MVAR左右

100 公里 1000kV 线路（ 8 分裂）充电功率为 500MVAR ～ 600 MVAR左右

特高压规划方案

晋东南

南阳

荆门

晋城

久安

斗笠

特高压试验示范工程

华北华北

南方南方

东北东北

西藏西藏

台湾台湾

西北西北 陕北煤电

陕北石家庄

北京东

华中华中

280

420200

150豫北

徐州

淮南煤电徐州煤电

南京

300320

170

无锡南阳

300

170

300150

上海西

华东华东

杭北芜湖 290

330

长沙

荆州恩施

乐山 330300

四川水电

蒙西煤电 I

×

武汉

220

360

重庆300

晋城电厂一二期

三峡地下电站

×

晋东南350

蒙西

蒙西煤电 III450

西宁拉西瓦 官亭

白银宁东

东南郊

兰州东 咸阳西

×

宜宾

昭通电厂

图例

500kV交流

±800kV 级 直流

百万伏级交流

750kV交流

哈密电厂

安西

张掖

永登 ×

2010 年前后国家电网特高压骨干网架规划图2010 年前后国家电网特高压骨干网架规划图

智能电网概念、定义和特征

特高压试验示范工程与山西电网

特高压电网建设的必要性

特高压试验示范工程 特高压交流 1000kV试验示范工程由山西长治～南阳开关站～荆门，全长 654公里，由于输电距离较长，在线路中间设立开关站，有利于无功电压的控制，为电网以后的发展提供了便利条件。把山西的火电远距离输送到华中电网。

长治 1000kV变电站位于长治市长子县崔家庄，距长子县约 5 公里，电压等级 1000kV、 500kV、

110kV，本期规模为：晋东南 1000kV变电站按一 台 3000MVA （ 3×1000MVA ） 主 变 考虑， 1000kV出线按 1 回考虑。 500kV出线按 5回考虑。分别为晋城 500kV 站 2 回、久安500kV站 3 回 .

晋东南 1000kV 变电站最终规模为三台3000MVA 主变， 1000kV 出线按 10 回考虑。分别为陕北 2 回、南阳 2 回、豫北 2 回，电厂接入 2 回，备用 2 回。 500kV 出线按 10回考虑，晋城 500kV 站 2 回、久安 500kV 站 3 回、备用 5 回。

1000kV

晋东南

110kV 500kV

南阳

荆门1000kV

110kV500kV

特高压示范线路工程说明图

363公里/水平排列 291公里/三角排列

3000/3000/1000兆伏安

960兆乏 720兆乏 600兆乏

特高压工程概况

4X210 兆乏

2X240 兆乏4X210 兆

乏

2X240 兆乏

在运行初期，特高压线路安全输送潮流在2000—3000MW之间。系统稳定限制输送潮流，在初期整个华北电网组织负荷保特高压线路。为了限制电磁环网的影响，特高压实验示范工程投运时，将华北 ---华东的 500kV联络线退出运行（河南—河北 500KV联络线）。

山西电网概况

大同电网大同电网

忻朔电网忻朔电网

中部电网中部电网

南部电网南部电网 晋东南部电网晋东南部电网

京津唐电网

河北南网

大房线

侯石线

神保线

潞辛线

大二

雁同

塔山

高山

北郊

大同市平旺

开源路

北京房山

神一神二

朔州市

忻州市

忻州

侯村

太原市

晋中市

阳泉市

榆社开闭站

吕梁市

霍州

临汾

临汾市

运城

运城市

长治市

晋城市

久安

晋城

保北

石北

潞城 辛安

山西电网二00八年地理接线图

阳高

官堡

浑源

灵丘

赵庄

铺上七里沟

格瑞特

平朔

辛庄

方城

河开

万家寨

义井 原平

繁峙

永安长安

匡地

广宇

神东

河曲

保德

天桥

赵家山

太二

太钢

新店

小店

太一

冶峪西山

柳林

柳林二期

金罗

汾阳

孝义

广兴

文水

绵山

平遥

河峪

东观

榆次

北田

寺庄

霍州电厂

明姜

里村

蒲光永济

风陵渡电厂

绛县

金鑫

闻喜

三家庄

平陆

桃园

华泽电厂

河津电厂 华绛

龙门 新绛

盐湖

关铝电厂

乔北

张礼

刘村

兆光电厂

芹池

郑庄

端氏东沟 阳城电厂

珏山

北义城

神农 丹河

康庄

大堡头

长治

屯留

长钢

漳泽 漳山

王曲电厂武乡电厂

榆社电厂

晋中

白家庄

阳光电厂

昔阳

云山安平电厂

左权电厂

河坡海罗湾

长岭温池

南庄

阳煤

红卫

连庄

临县

吕梁

新古

古交电厂

岚县

南社

东流

阳曲

马庄

解放杨家堡晋阳

江苏东明

现有变电站及线路

500kV

现有线路

待建变电站及线路

发电厂

长北

正川

苏店

常平

侯堡 王家峪

朔州

向阳堡

阳东

孝义西

西龙池

山阴

马军营

图 例

永乐

兴唐寺

北留

成庄电厂

汾城

赵城电厂

侯马

侯马电厂

大土河

代县

现有变电站及线路

220kV

110kV

220kV

500kV 待建变电站及线路

方山电厂

万荣

临晋

杏园

壶口

宏阳

娄烦

大能

同煤

三井

西万庄

云岗二期

南煤

晋东南

南阳

大同电网

忻朔电网

中部电网

南部电网

晋东南电网

霍州榆开

运城

晋城

端氏芹池

郑庄

永乐张礼

乔北明姜

兴唐寺

临汾

兆光2

兆光1

晋中

寺庄

霍县

刘村

风陵渡

永济蒲光

永济

吉县汾城

侯马

里村侯马

新絳

龙门

华降

华泽

万荣

临晋

桃园 平陆

关铝

盐湖

三家庄

絳县

金鑫

闻喜

河津

现有变电站及线路

500kV

现有线路

待建变电站及线路

发电厂

图 例

现有变电站及线路

220kV

110kV

220kV

500kV 待建变电站及线路

霍州

晋中榆开 榆二

武电

侯堡

潞城

漳山2

久安

屯留

长治

晋东南

晋城端氏

芹池

郑庄

临汾

南阳荆门

漳泽王曲

辛安

晋东南

正川

康庄长北

漳山1

常平苏店丹河

神农

北义城

珏山

成庄

东沟

北留

大堡

现有变电站及线路

500kV

待建变电站及线路

发电厂

图 例

现有变电站及线路

220kV

220kV

500kV 待建变电站及线路

1000kV 待建变电站及线路

500kV 开闭站

大能

云岗

同热

三井

北郊

高山

开源路

灵丘

大同

雁同

串补 北京房山

浑源

赵庄

塔山

西万庄杨家窑

同煤

马军营

阳高

官堡

平旺

现有变电站及线路500kV

现有线路

待建变电站及线路

发电厂

图 例

现有变电站及线路

220kV

110kV

220kV

500kV 待建变电站及线路

晋中

古电

霍州

吕梁

侯村

阳东新古

阳曲

赵家山

南社

娄烦

岚县

古交太二

新店

太钢向阳

东流

解放

马庄开发

小店

冶峪

太一

杨家堡

晋阳

文水西谷

西山

汾阳

孝义绵山

灵石孝西

广兴

大土河

金罗

临县

柳林1

柳林2

榆次

温池

海落湾

白家庄

北田

河坡

阳二

南庄

阳煤

安平电厂云山

昔阳

红卫

连庄长岭

石北

东观

平遥榆开

河峪

榆社电厂

现有变电站及线路

500kV

现有线路

待建变电站及线路

发电厂

图 例

现有变电站及线路

220kV

110kV

220kV

500kV 待建变电站及线路

平朔1

平朔2

格瑞特

万家寨

河曲

神东

天桥

神二

义井 原平

向阳堡

方城

神华

保德

铺上

七里沟山阴

繁峙代县

永安

长安

广宇

匡村

安荣

神一1

神一2

雁同

朔州

忻州

新古 侯村

西龙池

神保串补保北

现有变电站及线路

500kV

现有线路

待建变电站及线路

发电厂

图 例

现有变电站及线路

220kV

110kV

220kV

500kV 待建变电站及线路

山西电网概况

北送方式

京津唐河北电网

山西电网

华中电网

华北电网向华中电网送电 0MW 。全网负荷为最大负荷 75% 。小方式

南送方式

运行方式

山西

送100%

京津

唐河

北南

网送

100%

山西

消纳

100%

京津

唐河

北南

网消

纳10

0%

特高压试验示范工程 对山西电网的影响

潮流分布

稳定运行水平

短路电流控制

无功电压控制

山西南部电网电压 / 无功适应性分析

由于静态稳定性的要求，特高压运行电压在 1000KV-1100KV之间，由山西和湖北共同承担。在输送大潮流情况下，两端电压降低，需要抬高电压。在输送小潮流情况下，由于充电功率的影响，两端电压升高，需要降电压。

霍州

晋中榆开 榆二

武电

侯堡

潞城

漳山2

久安

屯留

长治

晋东南

晋城端氏

芹池

郑庄

临汾

豫南阳鄂荆门

漳泽王曲

辛安

晋东南

正川

康庄长北

漳山1

常平苏店丹河

神农

北义城

珏山

成庄

东沟

北留

大堡

山西南部电网电压 / 无功适应性分析

特高压功率为 0MW ～ 900MW时，投入一组低抗或二组低抗

特高压功率为 900MW ～ 1500MW时，不投入低压无功补偿装置

特高压功率为 1500MW ～ 1900MW时，投入一组电容器

特高压功率为 1900MW ～ 2200MW时，投入二组电容器；

特高压功率为 2200MW ～ 2400MW时，投入三组电容器；

特高压功率为 2400MW ～ 2800MW时，投入四组电容器。

山西南部电网电压 / 无功适应性分析

未采取调压措施时山西电网电压运行情况下 , 南部电网的电压基本为 520kV—525kV ，即使荆门 500kV母线电压达到545kV以上不能满足要求。

霍州

晋中榆开 榆二

武电

侯堡

潞城

漳山2

久安

屯留

长治

晋东南

晋城端氏

芹池

郑庄

临汾

豫南阳鄂荆门

漳泽王曲

辛安

晋东南

正川

康庄长北

漳山1

常平苏店丹河

神农

北义城

珏山

成庄

东沟

北留

大堡

静态电压调整方法

提高发电机端电压 退出漳山、潞城、风陵渡、霍州 500kV母线高抗

调低南部电网 500kV主变分接头档位 调整南部电网大电厂升压变抽头

不论采取哪一种电压调整措施，在特高压试验示范工程大负荷试验（高压线路输送 2800MW）期间，山西中南部电网运行电压将突破 525kV。侯村、运城、临汾三站主变不能满足这一运行要求。为了适应特高压线路运行状况，省电力公司决定，更换侯村 2#、运城 2#主变。侯村 2#、运城 2#主变反厂大修，替换侯村 1#、运城 1#主变。使四组变压器高压侧额定电压达 525kV 。

特高压解列后电压变化

特高压解列后，山西电网特别是南部四个地区运行电压将有大幅度的提高，在特高压的不同故障形式下，提高程度不同

在特高压线路故障情况下，晋东南特高压站 1000kV侧电压升高幅度较多，将造成特高压非故障元件电压超过 1100kV，对特高压设备造成危害。

山西电网的电压变化程度从南到北依次递减，山西北部电网电压变化不大，山西南部电网 500kV系统电压升高幅度较高，在不同的故障情况下，升幅约 3kV ～ 41kV。

特高压解列后山西电网运行状况 ( 北送 2800MW 电压变化 )

方式 晋城 久安 临汾 潞城电压 增加 电压 增加 电压 增加 电压 增加 电压 增加 电压 增加

投第三组电容器

掉闸前电压 1000.7

--- 527.4 --- 524.2 ---528.4

--- 521.9 --- 525.9 ---

切晋东南站主变 --- --- 529.1 1.7 526.5 2.3 530.3 1.9 523.8 1.9 528.4 2.5切晋东南～南阳线

路1085.

584.8 544.3 16.9 539.2 15 540.3 11.9 530.3 8.4 534.2 8.3

切南阳～荆门线路 1110.2

109.5548.4

21542.6

18.4543

14.6532

10.1535.8

9.9

切荆门站主变 1133.9

133.2 552.4 25 545.9 21.7 545.6 17.2 533.7 11.8 537.3 11.4

切荆门～斗笠双回线

1378.5

377.8 593.1 65.7 579.9 55.7 572.4 44 551 29.1 552.9 27

改特高压变比

掉闸前电压 1008.8

--- 520.3 --- 518.2 --- 522.7 --- 518.5 --- 521.1 ---

切晋东南站主变 --- --- 526.5 6.2 524.2 6 527.4 4.7 522.3 3.8 525.4 4.3切晋东南～南阳线

路1102.

894 538.8 18.5 534.5 16.3 535.6 12.9 527.6 9.1 530.1 9

切南阳～荆门线路 1128.2

119.4 543.1 22.8 538 19.8 538.3 15.6 529.4 10.9 531.8 10.7

切荆门站主变 1152.8

144 547.2 26.9 541.5 23.3 541.1 18.4 531.2 12.7 533.3 12.2

切荆门～斗笠双回线

1335.1

326.3 568.6 48.3 559.3 41.1 555.1 32.4 540.3 21.8 541.5 20.4

改电厂变比

掉闸前电压 1004 --- 529.6 --- 526.3 --- 532.4 --- 523.6 --- 531 ---切晋东南站主变 --- --- 535 5.4 531.6 5.3 536.6 4.2 527 3.4 535 4切晋东南～南阳线

路1091.

687.6 547.1 17.4 541.7 15.4 544.6 12.2 532.2 8.6 539.6 8.6

切南阳～荆门线路 1116.5

112.5551.2

21.6545.2

18.9547.3

14.9534

10.4541.3

10.3

切荆门站主变 1140.4

136.4 555.2 25.6 548.5 22.2 550 17.6 535.7 12.1 542.9 11.9

切荆门～斗笠双回线

1335.1

331.1 587.7 58.1 575.7 49.4 571.5 39.1 549.6 26 555.6 24.6

晋东南

根据气象条件分析，我省南部地区积污期内相对湿度大，雾日数较多，持续时间较长，电力设备表面积污经充分湿润后，容易发生污闪，而且积污期内雨日数少，对外绝缘表面冲刷作用不强，南部风速小，尤其在盆地地区，风速受地形阻挡明显，不利于污染物的扩散。总之，从我省北、中部不易发生污闪，南部容易发生污闪。

省电力公司已安排长治、晋城、临汾、运城、超高压公司分别对久安、晋城、临汾、霍州、运城、榆社、潞城 500kV变电站（开闭站）的设备及出线重新喷涂 RTV涂料。主要包括 500kV母线 PT、母线高抗、避雷器、开关、刀闸。 500kV线路 PT、避雷器、开关、刀闸。

加装特高压系统安全控制装置，实现特高压全线元件 ( 主要包括晋东南低压电容器、晋东南—南阳、南阳—荆门、荆门低压电容器 ) 联切功能。