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1、1,电力系统电压等级的发展过程及发展趋势,张培远,学号：ZS10060266,2,输电电压一般分为高压、超高压和特高压高压(HV-High Voltage)：35kV200 kV超高压(EHV-Extra High Voltage)：330 kV750 kV特高压(UHV-Ultra High Voltage)：1 000 kV及以上配电网电压一般为35kV以下低压(LV-Low Voltage)：0.4 kV及以下中压(MV-Medium Voltage)：3 kV35 kV对于直流输电高压直流(HVDC-High Voltage Direct Current)：330 kV750 kV特高
2、压直流(UHVDC-Ultra High Voltage Direct Current):1 000 kV及以上,电力系统电压等级,3,中国国家标准额定电压（GB I56-1980）规定的电压等级为：3，6，10，35，63，110，220，330，500，750 kV（待定）。根据相邻级差不宜太小的原则，可以认为上述电压等级中的35kV、63kV和110kV不宜在同一个地区性电网中并存；330kV和500 kV、500 kV和750 kV不宜在同一输电系统中并存。中国电力系统中除西北地区采用330/（220）/110/（35）/10 kV和东北地区采用500/220/63/10 kV，其他地
3、区都采用500/220/110/(35)/10 kV系列。其他国家的情况如下：美国、日本、加拿大、前苏联多采用500/220（275，230）/110 kV系列，美国、加拿大、前苏联也有750（765）/330（345）/110（154）kV系列；西欧和北欧国家采用400（380）/220/110（138）系列。,电力系统电压等级,4,国外输电线路发展过程,自从1831年法拉第发现电磁感应定律以来，电能已经有180余年的发展。1882年，爱迪生在美国纽约建成世界上第一个完整的电力系统，由一台直流发动机通过110V地下电缆给59个用户供电。1886年，乔治.西屋建立了一个由150个电灯构成的交流
4、配电试验系统。1889年，北美洲第一条单相交流输电线路在美国俄勒冈州建成，输电电压为4kV(21km)。1891年德国在劳芬电厂至法兰克福之间建成世界上第一条三相交流输电线路，长175km，电压15.2kV，输送功率200kW。,5,20世纪以来，欧美各国及前苏联开始建设从350kV到500kV再到750kV最后至1000kV的交流超高压输电线路。早期交流系统采用12.44kV和60kV的电压等级，1923年增加到220kV，1935年增加到287kV，1953年提高到330kV，1965年提高到500kV。1952年，前苏联建成第一条330kV线路，1956年建成400kV线路，1967年建
5、成750kV线路。欧美方面主要发展345kV、380kV和750kV电压级，500kV发展比较缓慢。1964年，美国建成第一条500kV线路。1966年，加拿大魁北克水电局的第一条765kV线路投入运行。,国外输电线路发展过程,6,美国、前苏联、日本和意大利都曾建设了特高压交流输电试验线路，进行了大量相关研究和试验。最终只有前苏联和日本建成了交流特高压线路。1985年前苏联建成世界上第一条1150kV交流特高压线路（900km），从西伯利亚经哈萨克斯坦到乌拉尔。前苏联从1985年8月至1991年共建成2350km的1150kV输电线路和4座1150kV变电站。其中有907km线路和3座1150
6、kV变电站从1985年1990年按系统额定电压1150kV运行了5年。1991年由于前苏联解体和经济衰退，电力需求明显不足，降至500kV运行。,国外特高压交流输电线路,7,日本1000kV电力系统集中在东京电力公司，1988年开始建设1000kV输变电工程，1999年建成两条总长度430km的1000kV输电线路和1座1000kV变电站，第一条是从北部日本海沿岸原子能发电厂到南部东京地区的1000kV输电线路，称为南北线(长度190km)；第二条是联接太平洋沿岸各发电厂的1000kV输电线路，称为东西线(长度240km)。所有的1000kV线路和变电站从建成后都一直降压为500kV电压等级运
7、行。该工程原本考虑配合太平洋沿岸和东北地区原子能发电厂的建设拟升压至额定电压1000kV运行，但是由于负荷增长停滞不前，预计在2020年左右才能升压至1000kV运行。,国外特高压交流输电线路,8,20世纪70年代，前苏联的耶基巴斯图兹到欧洲中部的直流输电线路规模最大,输送容量为6 000MW,输电电压为750 kV,线路长度2 400 km。前苏联设计过750 kV 直流输电系统，先后生产过能满足750 kV 直流输电工程需要的320 MVA 单相双绕组换流变压器多台，但750 kV直流输电工程没有建成运行过。,国外高压直流输电线路,9,1985年建成的巴西伊泰普直流工程，两回600kV，长
8、806km，输送容量2 3450MW，是国外目前运行最高电压等级的直流输电线路。,国外高压直流输电线路,10,国外高压直流输电线路,11,中国输电线路发展过程,1949年以前，中国电力工业发展缓慢，输电电压按具体工程决定，电压等级繁多。1897年上海裴伦路电厂以5条输电线路供路灯用电1900年形成第一个输配电网,电压25kV,全长18km1908年，第一条22kV输电线路建成，从云南石龙坝水电站至昆明钟街变电所1921年建成33kV石景山电厂至北京城的线路1933年建成抚顺电厂44kV出线1934年建成延边至老头沟66kV线路1935年建成抚顺电厂至鞍山154kV线路1943年建成镜泊湖水电厂
9、至延边110kV线路,12,1949年新中国成立后，按电网发展统一电压等级，逐渐形成经济合理的电网电压等级。1952年，自主建设了110kV输电线路，逐渐形成京津唐110kV输电网。1954年，中国自行设计施工的第一条220kV输电线路建成，从丰满水电站至虎石台变电所，形成东北电网220kV骨干网架。1972年，第一条330kV超高压输电线路建成，从刘家峡水电站至汉中，全长534km，形成西北电网330kV骨干网架。1981年，第一条500kV超高压输电线路投入运行，从河南平顶山姚孟火电站至湖北武昌凤凰山变电所，使中国成为世界上第八个拥有500kV超高压输电的国家。1983年，又建成葛洲坝至武
10、昌、葛洲坝至双河两回500kV线路，开始形成华中电网500kV骨干网架。1989年我国第一条 500kV直流输电线路葛洲坝-上海(1080km)建成投入运行，实现华中电力系统与华东电网互联，形成中国第一个跨大区的联合电力系统。2005年9月，西北电网建成750kV青海官亭-甘肃兰州超高压输变电工程（140.7km），输变电设备全为国产。,中国输电线路发展过程,13,2009年2月27日,中国第一条特高压输电线路山西晋东南至湖北荆门1000千伏特高压交流输电线路正式投入运行。,我国(世界)电压等级最高的交流输电线路,14,15,16,晋东南-荆门1000kV特高压交流输电线路,这条世界上首次投入
11、运营的特高压交流线路全长640公里，电压等级是世界最高的，达到1000千伏，输送的电能是现有的500千伏的5倍，输送过程的电能损耗和占地面积都可以节省一半以上，整个工程的投资比500千伏的线路节省三分之一。正是有了这项远距离、大容量输电技术，打破了中国之前不能远距离输电、只能输煤的格局。特高压的成功运行，不仅可以让山西大规模的变输煤为输电，同时在夏季雨水丰沛时，可以把三峡充足的水电送往北京等华北地区，更重要的是将为中国下一步把西南丰富的水资源以及新疆丰富的煤炭转化为电力后输送到广东、上海一带打下基础。,17,我国(世界)电压等级最高的直流输电线路（两条）,2010年6月18日，世界首个800千
12、伏直流输电工程云广特高压直流输电工程双极竣工投产，这是迄今世界电压等级最高的直流输电项目。云广特高压直流输电工程西起云南楚雄，东至广东广州，输电距离1373千米，额定电压800千伏，额定容量500万千瓦。2003年8月，时任国务院副总理的曾培炎听取南方电网公司汇报时明确指示，公司要加快更高电压等级的研究，瞄准更高的目标。2005年初，国家发改委全面启动了特高压直流工程的前期研究工作，确定南方电网公司为主要工作承担者。2006年，工程获得国家发改委核准，被确定为我国特高压直流输电自主化示范工程，并于同年12月19日开工建设。工程于2009年6月30日全线贯通并实现单极400千伏低端送电，12月2
13、8日极二单极一次送电成功；2010年5月1日，又成功实现极一的400千伏低端送电。6月15日，800千伏高端部分完成双极全压试验送电。6月18日，工程竣工投产。,18,云广800千伏特高压直流输电工程,19,云广800千伏特高压直流输电工程,20,云广特高压直流输电线路由南方电网自主承担系统研究、成套设计，工程自主化率超过60%，研制出世界上第一台800千伏的高端换流变、第一根长达21米的直流穿墙套管、第一台电感量为75毫亨的空芯平波电抗器；研究解决了特高压直流运行方式和控制保护策略、高海拔地区换流站的绝缘水平，以及单台设备重达300吨的大件运输等难题；形成了世界上第一套、并且具有自主知识产权
14、的特高压直流技术规范和标准；通过严密组织、科学管理，实现了工程建设零事故、本体工程零缺陷的目标，荣获了“亚洲最佳输配电工程奖”。科技部部长万钢在亲笔签署的贺信中表示：“该工程的顺利投产标志着我国在特高压直流输变电关键技术研究和关键设备制造进入了世界领先行列。”,云广800千伏特高压直流输电工程,21,2010 年7月8日，向家坝-上海800千伏特高压直流输电示范工程投入运行，这是世界上输送容量最大、送电距离最远、技术水平最先进、电压等级最高的直流输电工程。该工程由我国自主研发、自主设计和自主建设，是我国能源领域取得的世界级创新成果，代表了当今世界高压直流输电技术的最高水平。由国家电网公司负责建
15、设的向家坝-上海800千伏特高压直流输电示范工程起于四川宜宾复龙换流站，止于上海奉贤换流站，全长1907公里，动态总投资达232.74亿元，承担着金沙江下游大型水电基地的送出任务。该工程途径四川、重庆、湖北、湖南、安徽、浙江、江苏、上海等8省市，四次跨越长江。,向家坝-上海800千伏特高压直流输电工程,22,23,24,向家坝-上海800千伏特高压直流输电工程,据国家电网四川省电力公司相关负责人介绍，由于特高压直流工程单位走廊宽度输电能力为常规500千伏直流工程的1.5倍，换流站单位面积环流容量是常规工程的1.65倍，该工程其额定电压为800千伏，额定电流4000安培，额定输送功率640万千瓦
16、，最大联续输送功率720万千瓦。预计正式投运后，每年可向上海输送320亿千瓦时的清洁电能，最大输送功率约占上海高峰负荷的三分之一，可节约原煤1500万吨，减排二化碳超过3000万吨。此外，该工程的成功建设，不仅系统验证了特高压直流输电的技术可行性、设备可靠性、系统安全性和环境友好性，还为加快我国西部地区清洁能源的大规模开发，提高非化石能源比重，形成可持续的能源提供体系，应对气候变化挑战奠定了坚实的基础，将为推动电力布局从就地平衡向全国乃至更大范围统筹平衡转变，从根本上解决长期存在的煤电运紧张矛盾做出重要贡献。,25,2010年我国进入一条特高压交流输电线路、两条特高压直流输电线路混输时期，标志
17、着国家电网全面进入特高压交直流混合电网时代，表明我国特高压输电技术达到世界先进水平，向建设统一坚强智能电网迈出坚实的一步。,26,电压等级发展趋势,现在世界上无论是交流输电，还是直流输电，总的趋势是输电电压等级越来越高。这种趋势形成的原因，主要有以下3点：1.对线路走廊的考虑。在幅员窄小，地价很高或线路走廊受地形限制时，该因素就显得异常突出，经济性比较显示：每提高一个电压等级，走廊输送电能的利用率可提高23倍。如美国AEP的765kV输电线路，输送能力相当于5条345kV线路的输送能力，而线路走廊宽度前者仅为60m，后者则要求225m。此外，出于稳定的考虑，同一电压多条线路总的输电能力并非各路
18、输电能力之和，但输电电压等级提高后，则可使输送容量大大提高。,27,2.出于对短路电流的考虑。系统允许短路电流的上限是由系统结构和断路器的开断能力决定的。由于更高的电压负担了主要输电任务，较低电压系统的短路电流则不会增加，并能满足已有断路器的开断能力。3.系统运行可靠性、经济性的要求，在欧洲即使幅员很小的国家譬如瑞士也采用超高压输电。总之，超高压、特高压输电已成为电网发展的趋势，这也为输变电设备特别是变压器、互感器、断路器、避雷器等制造研发提出了新的课题和目标。,电压等级发展趋势,28,我国未来的电网建设规划,从国家电网建设规划来看，未来中国电网的投资重心将是特高压及直流输电工程和500kV/750kV交流的主干电网。根据规划，2012年我国特高压交流骨干网架将初具规模，建成两横两纵的特高压输电线路（两横：四川江苏、蒙西山东；两纵：陕北长沙、蒙东上海）。到2020年，特高压交流形成以华北、华中、华东为核心，联结我国各大区域电网、大煤电基地、大水电基地和主要负荷中心的坚强电网结构。而直流输电更是将在未来5年得到跨越式发展，新开工建设项目包括锦屏苏南、溪洛渡浙西、呼伦贝尔辽宁等大型能源基地外送工程，到2020年建成40-50条直流输电线路，预计未来5年年均有4-5条直流工程开工。,29,我国未来的电网建设规划,30,我国未来的电网建设规划,31,谢 谢,请老师、同学批评指正!,
