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特高压输变电常识

特高压是上先进的输电技术。大家都知道,电是要靠电线传输的。我们家里、企业工厂里、商店学校医院里到处都用电,这些电都是通过电网输进来的。电网里的电是从发电厂发出来的。发电厂我们也许见过,也可能从来没见过,这没关系,因为发电厂大都建设在离我们很远的地方。把发电厂发出来的电传输到电网里,再通过电网直传输到我们家里、工厂里、商店里、学校里、医院里,这就要"输电"

2016111日,准东-皖南(新疆昌吉-安徽宣城)±1100千伏特高压直流输电工程开工建设。这是目前上电压等级高、输送容量大、输送距离远、技术水平先进的特高压输电工程。

 

效率

在中学的物理课本里,我们学过粗浅的电学知识,知道电也是种能量,懂得电流、电压、电能、电功率这些基本的电学概念。因为电功率是电压和电流的乘积(这是电的科学规律决定的),所以要想得到很大的电功率,就必须加大电压或电流,而电流太大会引起电线发热、损耗太多,于是技术人员就采取不断升高电压的办法来提高输电的效率。

特点

使用1000千伏及以上的电压等级输送电能。特高压输电是在超高压输电的基础上发展的,其目的仍是继续提高输电能力,实现大功率的中、远距离输电,以及实现远距离的电力系统互联,建成联合电力系统

特高压输电具有明显的经济效益。据估计,11150千伏输电线路的输电能力可代替5~6500千伏线路,3750千伏线路;可减少铁塔用材三分之,节约导线二分之,节省包括变电所在内的电网造价10~15%1150千伏特高压线路走廊约仅为同等输送能力的 500千伏线路所需走廊的四分之,这对于人口稠密、土地宝贵或走廊困难的和地区会带来重大的经济和社会效益。

现状

因为中国要长距离大容量传输电能。有基本的地理知识、对中国国情有所了解的人都知道,中国人口很多,有十三亿多,大多数人口都集中在中东部地区。因为中东部特别是沿海地区经济相对发达,生产生活条件较好,而西部、西北地区多山少地,条件相对艰苦,人口分布相对较少,经济也不如中东部地区发达。

经济较发达、人口众多的中东部地区,必然要消耗更多的能源,主要是需要更多的电力供应。前面说到,电是从发电厂发出来的。

发电厂靠什么来发电呢?在中国,发电厂主要靠烧煤或靠水力来发电,也有少量的用核能发电。用煤发电的叫火电厂,靠水力发电的叫水电厂,用核能发电的叫核电厂。换句话说,要想能发电,就要有煤炭或者水力资源,核能发电只占很少部分。

可是,中国的煤炭储藏主要在西北,如山西、陕西内蒙古东部、宁夏以及新疆部分地区,中东部省份煤炭储藏量很少。水力资源主要分布在西部地区和长江中上游、黄河上游以及西南的雅砻江金沙江澜沧江、雅鲁藏布江等。

这样来,中东部及沿海地区需要大量电力供应,又没有用来发电的资源,能用来发电的煤炭、水力资源却远在上千公里之外的西部地区。怎么解决这个能源问题呢?

解决方法

于是,采取输煤和输电两个策略。是采取把西部的部分煤炭通过铁路运到港口(大同-秦皇岛)再装船运到江苏上海、广东等地,简称输煤;二是用西部的煤炭、水力资源就地发电,再通过输电线路和电网把电送到中东部地区,简称输电。

我们先来看看输煤的策略。先要把煤矿挖出来的煤装上火车,长途奔袭上千公里到达港口,卸在码头上临时储存。再装到万吨级的轮船上,从海上长途运输到目的地港口,又要卸煤、储存。后再装上火车等运输工具才运到当地的火电厂储煤场,卸下储存待用。整个输煤过程要经过三装三卸,中途还要储存,要借助火车、轮船这些运输工具,所以运输成本很高,往往运输成本比在煤矿买煤的费用都要高。经过专家们的技术经济计算比较,在中国,如果煤矿与发电厂的距离超过千公里,采取输煤策略就不大合算了。

那么输电呢?用西部的煤炭、水力就地发电,只要在当地建火电厂或水电厂就行了。建电厂当然要花钱,尤其是建水电厂投资较大,但这是次性投资管用很多年。然后就是要建输电线路,把电送到中东部地区。

好处

特高压输送容量大、送电距离长、线路损耗低、占用土地少。100万伏交流特高压输电线路输送电能的能力(技术上叫输送容量)50万伏超高压输电线路的5倍。所以有人这样比喻,超高压输电是省级公路,顶多就算是个国道,而特高压输电"电力高速公路"

大家都知道,中国的高速公路经过近几年的快速发展,已经基本成网,四通八达。而中国的特高压输电这个"电力高速公路"2008年底才刚刚建成个试验示范工程,线路全长只有640公里。所以,要建成特高压电网这个电力高速公路网,还需要较长时间,也必然要花费不少的人力、物力、财力,为的就是要在全国范围内方便、快捷、高效地配置能源资源。

在电力工程技术上有个名词叫"经济输送距离",指的是某电压等级输电线路经济的输送距离是多少,因为输电线路在输送电能的同时本身也有损耗,线路太长损耗太大经济上不合算。

50万伏超高压输电线路的经济输送距离般为600~800公里,而100万伏特高压输电线路因为电压提高了,线路损耗减少了,它的经济输送距离也就加大了,能达到1000~1500公里甚至更长,这样就能解决前面说到的把西部能源搬到中东部地区使用的问题。

建设输电线路同样也要占用土地,工程上叫"线路走廊"。前面说过,建条100万伏特高压输电线路能顶550万伏超高压输电线路,而线路走廊所占用的土地只相当于250万伏输电线路,所以相对来说,建特高压输电线路能少占土地,这对土地资源稀缺的中东部地区来说尤其有利。

当然,特高压输电,特别是建设特高压电网,还有很多好处。它能把中国电网坚强地连接起来,使建在不同地点的不同发电厂(比如火电厂和水电厂之间)能互相支援和补充,工程上叫"实现水火互济,取得联网效益";能有利于西部煤炭资源、水力资源的集约化开发,降低发电成本;能保证中东部地区不断增长的电力需求,减少在人口密集、经济发达地区建火电厂所带来的环境污染;同时也能有利于西部资源密集、经济欠发达地区的经济社会和谐发展。

历史现状

1000千伏电压等级的特高压输电线路均需采用多根分裂导线,81216分裂等,每根分裂导线的截面大都在600平方毫米以上,这样可以减少电晕放电所引起的损耗以及无线电干扰、电视干扰、可听噪声干扰等不良影响。杆塔高度约40~50米。双回并架线路杆塔高达90~97米。许多都在集中研制新型杆塔结构,以期缩小杆塔尺寸,降低线路造价。前苏联、美国、意大利、日本等都已经着手规划和建设1000千伏等级的特高压输电线路,单回线的传输容量般在600~1000万千瓦。例如,前苏联正加紧建设埃基巴斯图兹、坎斯克-阿钦斯克秋明油田等大型能源基地,已经有装机容量达640万千瓦的火电厂,还规划建设装机容量达2000万千瓦的巨型水电站以及大装机容量的核电站群。这些能源基地距电力负荷中心约有1000~2500公里,需采用1150千伏、±750千伏直流,以至1800~2000千伏电压输电。前苏联已建成1150千伏长270公里的输电线路,兼作工业性试验线路,于1986年开始试运行,并继续兴建长1236公里的1150千伏输电线路,<

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