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[中高壓力纜] 日本特高壓輸電技術(shù)的發(fā)展概況
P:2009-08-13 10:29:26
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《轉(zhuǎn)帖》 上世紀(jì)70年代，日本經(jīng)濟(jì)發(fā)展很快，致使日本每年的電力負(fù)荷增長率高達(dá)6％~10％。隨著負(fù)荷的增長、系統(tǒng)的加強(qiáng)以及遠(yuǎn)離負(fù)荷地區(qū)的大容量核電站的建設(shè)，僅有500千伏輸電系統(tǒng)將難以滿足輸電容量的要求，且系統(tǒng)穩(wěn)定和短路電流的問題也將更加嚴(yán)重，再加上日本國土狹窄、輸電走廊問題突出，使得當(dāng)時特高壓大容量輸電技術(shù)的開發(fā)成為日本電力發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。 試驗(yàn)研究日本從1972年啟動了特高壓輸電技術(shù)的研究開發(fā)計(jì)劃，確定對特高壓輸電技術(shù)進(jìn)行研究的工作分為基礎(chǔ)研究、開發(fā)研究和工業(yè)考核三個階段。1978年11月，特高壓輸電特別委員會正式成立，形成了包含中央電力研究所、東京電力公司以及制造、院校和官方人員參加的全國性組織。 為了系統(tǒng)地開展特高壓輸電技術(shù)的試驗(yàn)研究，以日本電力中央研究所為核心，完成了鹽原、赤誠等特高壓試驗(yàn)研究基地的建設(shè)。鹽原試驗(yàn)場主要試驗(yàn)設(shè)備有：兩套沖擊電壓發(fā)生器（10兆伏，0.75兆焦和12兆伏，1.8兆焦）；3臺350千伏試驗(yàn)變壓器，串聯(lián)后最高電壓可達(dá)到1050千伏；1臺1360千伏，1安的直流電壓發(fā)生器。試驗(yàn)場建有總長約1500米的試驗(yàn)線段，試驗(yàn)線段的對地高度可調(diào)。試驗(yàn)場還配備了尺寸為8米×8米×24米的電暈籠，籠中可安裝單根、雙分裂至12分裂的試驗(yàn)導(dǎo)線。赤城特高壓交流試驗(yàn)場于1980年建成投運(yùn)，主要用于特高壓交流輸電線路的機(jī)械和電氣特性試驗(yàn)。赤城試驗(yàn)場建有600米長的同桿雙回試驗(yàn)線段，共三基鐵塔，兩個檔距，每檔300米，在試驗(yàn)線段一個檔距中央的下方設(shè)有電磁環(huán)境測量場。試驗(yàn)場配有3臺單相20千伏/1400千伏升壓變壓器，升壓變壓器與試驗(yàn)線段直接連接，中間沒有開關(guān)等設(shè)備。 在日本特高壓技術(shù)研究過程中，鹽原試驗(yàn)場主要承擔(dān)了利用電暈籠開展噪聲和無線電干擾等電磁環(huán)境影響的試驗(yàn)、輸電線相間操作沖擊試驗(yàn)、桿塔空氣間隙試驗(yàn)、試驗(yàn)線段在直流下的離子流測量等方面的研究工作。赤城試驗(yàn)場主要完成了地震和強(qiáng)風(fēng)對鐵塔和導(dǎo)線強(qiáng)度影響的研究、特高壓輸電線路的無線電干擾水平及預(yù)測公式的校核、特高壓輸電線路的地面電場水平測量、特高壓輸電線路的導(dǎo)線的風(fēng)噪聲測量和特高壓輸電線路鐵塔對景觀的影響等研究工作。另外，日本電力中央研究所還系統(tǒng)地進(jìn)行了長串絕緣子污穢特性的試驗(yàn)、特高壓系統(tǒng)特性、特高壓系統(tǒng)過電壓與絕緣配合、特高壓防雷技術(shù)等方面的研究。 通過全面系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，對8分裂導(dǎo)線結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的電暈噪聲、無線電和電視干擾、電視重影、風(fēng)噪聲、電暈損失以及對生態(tài)環(huán)境的影響進(jìn)行了實(shí)測，掌握了不同氣象條件下的測量方法和對測量結(jié)果評價，提出了滿足日本國家電磁環(huán)境要求的電磁環(huán)境參數(shù)的限制，以及敏感區(qū)域的控制措施，得到了可用于工程設(shè)計(jì)的大量的試驗(yàn)資料和試驗(yàn)曲線，為特高壓輸電線路的設(shè)計(jì)提供了可靠的技術(shù)支撐。 工程實(shí)踐在完成大量試驗(yàn)研究工作的基礎(chǔ)上，東京電力公司于1988年開始建設(shè)柏崎-西群馬-東山梨南北向特高壓輸電線路，長度約190千米，該1000千伏輸電線路于1993年以500千伏電壓投入運(yùn)行；緊接著于1992年又開始建設(shè)南盤城-東群馬-西群馬東西向特高壓輸電線路，長度約240千米，該線路于1999年建成，并同樣以500千伏電壓投入使用。按原計(jì)劃兩條特高壓輸電線路準(zhǔn)備在21世紀(jì)初升壓到1000千伏運(yùn)行，但由于從20世紀(jì)80年代中期開始，日本電力負(fù)荷的增長趨緩，核電站的建設(shè)步伐減慢，無負(fù)荷需求，因此，建成的兩條特高壓線路投入運(yùn)行至今，一直以500千伏降壓運(yùn)行。東京電力公司對特高壓設(shè)備可靠性研究十分重視，從設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到工藝選擇，從設(shè)備監(jiān)造到例行試驗(yàn)、型式試驗(yàn)和特殊試驗(yàn)，均進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的研究工作，最后特高壓設(shè)備由日本的東芝、三菱和日立三家公司分別開發(fā)生產(chǎn)成功。在建成南北、東西兩條特高壓輸電線路后，于1995年將東芝、三菱和日立三家開發(fā)生產(chǎn)的特高壓成套設(shè)備，每家一相，安裝在新臻名變電所特高壓試驗(yàn)場，建成了一個完整的GIS特高壓變電站，并隨即以1000千伏電壓投入帶電考核。由于新臻名特高壓變電站未接送出線路，因此只能稱為帶電考核，不是實(shí)際運(yùn)行。為了模擬全工況條件，特高壓變電站除了對變壓器、GIS至GIS出線套管只施加額定工作電壓外，還安裝了一套大電流升流器（升流器由多只繞有勵磁繞組的環(huán)形線圈疊裝而成，可產(chǎn)生8000安電流），對GIS一部分組件（包括斷路器、隔離開關(guān)和一段母線）組成的閉合回路施加電流，模擬實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，使特高壓變電站的部分設(shè)備在未接送出線路，即不輸送負(fù)荷的情況下，相當(dāng)于在額定電壓和額定電流下運(yùn)行。 從1996年至今，新臻名變電站的變壓器、GIS及GIS出線套管長期施加額定電壓考核，并對GIS中的斷路器、隔離開關(guān)和一段母線定期施加大電流8000安，年施加電流的時間不少于７天。另外，還定期對斷路器和隔離開關(guān)進(jìn)行操作試驗(yàn)，測量并記錄操作產(chǎn)生的過電壓（包括VFTO），對特高壓變電站的各種設(shè)備周期性進(jìn)行局部放電、溫度及其它特征參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測。在長期的帶電考核過程中，確實(shí)發(fā)現(xiàn)了一些問題，如變壓器油流帶電造成內(nèi)絕緣擊穿問題，后經(jīng)改進(jìn)內(nèi)部連接導(dǎo)線的多屏障及支撐絕緣的設(shè)計(jì)，問題得以解決。長期帶電考核的結(jié)果表明，特高壓設(shè)備是可靠的，能滿足可靠性運(yùn)行的要求。應(yīng)該指出的是，新臻名試驗(yàn)場是一個為驗(yàn)證設(shè)備可靠性、工程可行性和開發(fā)新技術(shù)為目的而建設(shè)的試驗(yàn)站，許多設(shè)備的功能要求和參數(shù)要求均高于實(shí)際工程可行性研究的要求。 討論綜上所述，日本在特高壓輸電關(guān)鍵技術(shù)研究和特高壓設(shè)備研制方面開展了前瞻性、基礎(chǔ)性和實(shí)用性的試驗(yàn)研究工作，取得了一大批世界水平的重要成果，為特高壓輸電技術(shù)的工程應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。日本特高壓同塔雙回線路雖未以1000千伏電壓運(yùn)行，但其鐵塔、導(dǎo)線、絕緣子和金具的機(jī)械特性通過多年的運(yùn)行已得到充分的考核。日本制造的特高壓成套設(shè)備在新臻名特高壓變電站進(jìn)行了長期帶電考核，部分設(shè)備還經(jīng)受了全電壓全電流條件下運(yùn)行"。日本方面的研究和實(shí)踐表明，采用特高壓輸電不僅技術(shù)上可行，完全滿足電磁環(huán)境的要求，而且特高壓設(shè)備的制造及其可靠性可以得到保證。 日本特高壓線路工程建成后，一直以500千伏運(yùn)行，并未按原計(jì)劃于本世紀(jì)初升壓到1000千伏運(yùn)行的主要原因是，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)增長趨緩，電力負(fù)荷增長緩慢，無負(fù)荷需求，而并不是技術(shù)原因和設(shè)備運(yùn)行可靠性問題所致。這也說明特高壓輸電的發(fā)展進(jìn)程由大容量輸電的需求所決定，主要取決于用電負(fù)荷的增長情況。據(jù)日本方面介紹，日本目前計(jì)劃在2015年左右，配合福島地區(qū)核電站的建設(shè)和擴(kuò)建，將現(xiàn)有的特高壓輸電線路升壓至1000千伏運(yùn)行，輸送容量可達(dá)1,300萬千瓦，升壓運(yùn)行后在滿足送電要求的同時，考慮將原來的500千伏系統(tǒng)部分開環(huán)運(yùn)行，以有效抑制500千伏系統(tǒng)的短路電流。
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