实现超高压输电线路的方法与技术

超高压输电线路可以建造成单回、双回以及多回线。线路回路数的确定首先取决于其在电力系统输电中的地位和作用，另外也取决于其额定电压和要求的输送功率。

由于超高压输电线路的投资是非常大的，出于经济性的考虑，在最初阶段可以只建造单回超高压输电线路。但当单回输电线路切除将导致受端电力系统的功率匮乏，所以电力传输的可靠性就会降低。因此在选择线路的回路数时要考虑下列情形。

当其输送能力不超过受端系统现有总容量的10%时，切除超高压输电线路的不会导致系统切负荷（因为此系统有足够的备用容量），此时可以建造单回线。还应当考虑到，自动重合闸装置也会提高单回线路工作的可靠性。

当单回线路切除、且备用容量不足导致受端系统功率缺额时，必须考虑由此产生的两方面的损失。其一是，在本系统中作为备用容量的不经济机组加载负荷所带来的附加燃料成本；其二是，向邻近系统购买缺额功率所带来的两个系统间联络线的附加潮流。当与其他方案进行经济技术比较时，这两方面损失也应该被考虑。

双回超高压输电线路具有较高的供电可靠性，同时建造成本也较大。因此，在设计时应该进行充分的技术经济分析，论证双回线路建设的必要性。当连接两个容量相差不大的系统时，可以使用双回输电线路。在线路两端，这两回线可以连接到同一母线上或者是接入到被连接系统不同的变电站中。在双回输电线路中间也可以建造中间变电站，对一些沿线分布的用户进行供电。

双回输电线路可能有两种不同的实现方式——单元式和组合式（见图1.3）。

图1.3 单元式和组合式输电线路示意图

在单元式接线图中，发电厂中的一部分发电机连接在输电线路的一个回路上，其他的连接在另外一个回路上。两个回路可以最终连到一起，也可以连到受端系统的不同变电站。这两个回路的敷设路线可以是相同的，也可以是不同的。由此，输电线路被分成了具有弱联系的两部分。因为送端的变配电设备较少，这样的结构有一些经济上的优势，也可以部分采用发电机组-变压器-线路的单元组接线方式。

但是单元式接线具有一系列的缺点，因而在超高压输电线路设计和建设时很少被采用。单元式接线的缺点首先在于，当一条回路退出运行时将损失送端变电站的大部分功率；此外，由于在线路中间缺乏交叉连接和功率转移，单元式接线很难保证单回线具有较大的输电能力。所以单元式接线只适用于远方发电厂和受端系统连接的情况。在超高压远距离输电研究的最初阶段单元式接线就被提出来了，然而在当前的设计中通常不考虑单元式接线，在超高压输电网络发展的下一个阶段也不会采用单元式接线。(www.xing528.com)

电力系统的发展不是要求建设相互独立的输电线路，而是要建设超高压的输电网络，此网络含有众多大型的火电厂、水电站和核电站，也同样包括向工业区供电的大型变电站，这些变电站也是超高压输电网络的节点。

组合式接线在整条输电线路的回路之间有交叉联接，从而能够解决上述单元式接线所面临的问题。组合式接线的设计和运行经验表明，每250～300km建设一个开关站，可以保证事故情况下被切除的只是每个回路的部分线路，在维持送端发电机和受端系统之间并行工作稳定性的前提下，输电能力的下降程度不大。除此之外，也减轻了超高压输电线路的运行和维护工作量。这是因为这些开关站可能转变成中间变电站，对出现在其周围区域的负载供电，也就最终变成了超高压输电网络的节点。因此，现在所有的长距离超高压输电线路都被设计作为超高压输电网络的一个组成部分。

图1.4列出了一个联合电力系统中超高压输电网络的发展阶段简化示意图。在第一阶段，新建造的超高压输电线路连接的只是较低电压等级网络（330kV或者500kV）的几个节点；在第二阶段，一些连接大型发电厂或者是逐年增长的大功率负荷节点的辐射状线路被接到这个新建造超高压输电线路的变电站上；在第三阶段，这些新电压等级的线路变成了网状的、包含若干回路的主干网络，超高压输电线路也就变成了系统的主干线。此时，之前存在的较低电压等级网络则逐步转变成配电网，尽管其部分环节保持了较大的输电能力，还具有主干线的功能。

图1.4 超高压输电网络发展的阶段示意图

在超高压输电线路设计时，通常不考虑具有3个或者更多回路的超高压输电线路。如果为了保证输电能力而需要建造多回路输电线路时，则通常应该考虑建造更高电压等级的输电线路。但是当更高电压等级输电技术还没有被掌握、而又对输电能力要求较高时，也可以考虑建造多回路超高压输电线路。例如，上面提到的加拿大丘吉尔瀑布水电站和巴西伊泰普水电站，当传输的功率达到6GW、输电距离超过800km时，就必须采用多回路输电线路。因为在加拿大和巴西的最高电压等级分别是735kV和765kV，从而建造了三回输电线路，而目前不可能有其他的解决方式。

当继续提高电压等级是不可能，或者在技术和工程上不合理时，也可以把多回超高压输电线路作为系统间的联络线，回路数量是随着被连接系统及其交换功率的增加而增加的。

例如，在俄罗斯统一电力系统中，存在于中央互联电力系统和中伏尔加互联电力系统、中央互联电力系统和南部互联电力系统（乌克兰）、西伯利亚互联电力系统和北哈萨克斯坦互联电力系统之间的多回联络线就是典型的案例。这些多回线路连接了不同的系统节点，也连接了不同电压等级的网络（如330kV和750kV）。当然，在计算俄罗斯统一电力系统运行方式和系统间交换功率时，现有的这些联络线必须被考虑进去。此时，考虑的不只是部分线路的输电能力，而是包括所有与被研究系统相连接的断面输电能力。