电力系统整体功能的重要组成环节。发电厂与电力负荷中心通常都位于不同地区。在水力、煤炭等一次能源资源条件适宜的地点建立发电厂,通过输电可以将电能输送到远离发电厂的负荷中心,使电能的开发和利用超越地域的限制。与其他能源输送方式相比较,输电具有损耗小、效益高、灵活方便、易于调节控制、减少环境污染等优点。输电还可以将不同地点的发电厂相连接,形成电力系统,并且进一步实现系统互联。输电是电能利用的优越性的重要体现,是工业化、现代化社会的能源动脉。输电技术的发展是推动电力系统规模增长的重要基础。
输电
电能的传输。
- 英文名称
- electric power transmission
- 所属学科
- 电气工程
输电是用变压器将发电机发出的电能升压后,再经断路器等控制设备接入输电线路来实现的。按结构形式,输电线路分为架空输电线路和地下输电线路。①架空输电线路,由设置在地面上的线路杆塔和利用绝缘子架设在杆塔上的电线构成。②地下输电线路,主要采用敷设于电缆隧道或直接敷设在地下(或水域下)的电力电缆。对比两种输电线路,架空输电线路的优点是建设投资低、架设及维修比较方便。缺点是受气象和环境(如大风、覆冰、雷击、污秽等)的影响而容易引起故障,同时还有占用土地面积,造成电磁干扰等。地下输电线路没有上述架空线路的缺点,但造价高,发现故障及检修维护等均不方便。因此用架空输电线路是最主要的方式。地下输电线路多用于架空线路架设困难的地区,如城市或特殊跨越地段的输电。
按照输送电流的性质,输电分为交流输电和直流输电。19世纪80年代,首次成功地实现了直流输电。但由于直流输电的电压在当时技术条件下难于继续提高,以致输电能力和效益受到限制。19世纪末,直流输电逐步为交流输电所代替。交流输电的成功,迎来了20世纪电气化社会的新时代。现广泛应用三相交流输电,频率为50赫(或60赫)。20世纪60年代以来直流输电又有新发展,与交流输电相配合,组成交直流混合的电力系统。展望未来,超导输电有可能为电力传输技术带来革命性的变化。
输电的基本过程是创造条件使电磁能量沿着输电线路的方向传输。线路输电能力受到电磁场及电路的各种规律的支配。以大地电位作为参考点(零电位),线路导线均需处于由电源所施加的高电压下,称为输电电压。
输电线路在综合考虑技术、经济等各项因素后所确定的最大输送功率,称为该线路的输送容量。输送容量大体与输电电压的二次方成正比。因此,提高输电电压是实现大容量或远距离输电的主要技术手段,也是输电技术发展水平的主要标志。
从发展过程看,交流输电电压等级大约以两倍的关系增长。当发电量增至四倍左右时,即出现一个新的更高的电压等级。通常将220千伏及以上的输电电压称为高压输电,330~750千伏等级的输电电压称为超高压输电,1000千伏及以上的输电电压称为特高压输电。表中列出了输电电压与输送容量、输送距离的大致范围。提高输电电压,不仅可以增大输送容量,而且会使输电成本降低、金属材料消耗减少、线路走廊利用率增加。
中国已建成750千伏和1000千伏交流输电线路并投入运行;±500千伏直流输电线路和±800千伏以及±1000千伏直流输电线路也已建成并投入运行(见表)。
输电电压/kV | 输送容量/MW | 输送距离/km |
110 | 10~50 | 50~150 |
220 | 100~500 | 100~300 |
330 | 200~800 | 200~600 |
500 | 1000~1500 | 150~850 |
765 | 2000~2500 | 500以上 |
输电环节最基本、最重要的研发工作是:开发标准统一、先进适用的输电系统设备状态监测装置和监测系统;开发控制策略更先进、电压等级更高、控制容量更大的柔性交流输电装置;完成具有自主知识产权的柔性直流输电关键设备的研制和试验;完善和推广空气严重污秽地区输电线路绝缘在线监测装置,以及相应的污秽地区变电设备外绝缘的在线监测装置。