1993 年10 月又建成从柏崎刈羽核电站到西群马开关站的南新泻干线中49公里的特高压线路部分。两段特高压线路全长187公里。1999 年完成东西走廊从南磐城开关站到东群马开关站的南磐城干线194 公里和从东群马开关站到西群马开关站的东群马干线 44公里特高压线路的 建设，两段特高压线路全长238 公里。1995 年，特高压成套变电设备在新榛名变电所特高压试验场安装完毕，随即进行带电考核。 截至2004 年6 月底，日本特高压设备在1000千伏电压下累计带电时间达到1683 天。

 

    但是，随着20 世纪90年代经济泡沫破灭，以及亚洲金融危机给日本带来的冲击，日本经济出现负增长，核电站建设计划推迟，特高压工程建设速度也随之放慢，已建成的特高压线路一直降压运行。但是，日本仍对特高压在国内的应用前景持乐观态度。根据日本东京电力公司的预测，2010 年左右，南磐城特高压干线将升压到额定电压运行。历史再次证明电网发展和经济发展的密切关系。在特高压输电技术成熟可行的情况下，发达国家的特高压输电工程暂时搁置或规划延迟，其根本原因是世界经济格局发生重大调整和变化。随着发达国家纷纷进入知识经济时代， 大力发展能耗低、附加值大的信息、生物、微电子、金融、贸易等行业，其用电负荷增长率也逐步降低。上世纪80 年代后，这些国家的平均年用电量增长仅为1%～2%，原计划在远离负荷中心建设的大型和特大型电厂不得不停建。与此同时，世界制造业逐渐向新兴的发展中国家转移，正在实现经济崛起的中国、印度、巴西等国近年来经济迅速发展，用电负荷不断攀升，大型机组和大规模火电厂、水电站和核 电站纷纷开工上马，并将目光投向特高压。

 

    世界特高压输电技术路线图

 

    世界电网等级从110千伏到1000千伏，经历了半个多世纪的风雨兼程。这个过程也是世界电力技 术从无到有，从简单到复杂，从低级到高级的历程。特高压输电技术作为目前电网技术的巅峰之作，也经历了多年严谨扎实的科学试验和研究。本文将介绍特高压输电技术在各国的发展历程， 向读者展示世界特高压输电技术如何一步一个脚印地攻坚克难，攀上巅峰。

 

    从上世纪 70 年代开始， 针对特高 压输电工程的需要，为了发挥特高压 输电的潜在经济性，很多国家开展了一系列特高压输电技术相关研究。美 国、苏联、日本、意大利、加拿大和中国等都分别建设了特高压试验基地，开展理论研究、工程技术研究、电气设备研制和实际模型的试验与考核，多 年来特高压输电技术研究硕果累累。世界各国从上世纪70年代开始的特高压技术研究，大多数研究项目和 任务 (包括主要设备的原型试验) 已于1983～1986 年基本完成。世界第一条 1150千伏特高压输电线路和户外变电站于1985 年在前苏联投入商业运营。国际大电网会议(CIGRE )组织来自特高压输电研究和建设的各国专家成 立了38・04 工作组，对特高压技术进 行了全面评估，并于1988 年以38委员 会的名义提出报告确认：特高压交流 输电技术的实际应用已经成熟。根据现有的知识和经验，±800千伏是特高 压直流输电确实和有把握的可行电压等级。经过各国对特高压技术多年的研究试验，技术问题早已不是特高压输电发展的限制因素。特高压电网出现 和发展的进程，由大容量输电的市场 需求所决定，主要取决于用电负荷的 增长情况。

 

    特高压技术三大研究方向

 

    特高压输电技术是在超高压输电技术基础上发展的。根据超高压输电的设计和运行经验，以及特高压输电建设和运行的经济和环境保护要求，特高压电晕效应、特高压绝缘及要求、电磁场及其影响，成为需要进行深入研究的三大关键技术问题。

 

    特高压输电线路导线在天气恶劣 的条件下，表面电场强度超过临界值 后将使周围空气分子电离， 形成正、负带电粒子， 负离子碰撞和复合过程产生光子，并出现电晕放电。电晕放电将产生电晕功率损耗和可听噪声，对无线电、电视信号产生干扰。如果不采取技术措施，特高压导线电晕放电可 能会比超高压导线更严重。因此，电晕放电是决定特高压导线包括导线数及其结构的决定性因素。特高压电晕效应研究就是要通过合理地选择导线数目和各相导线的结构，使电晕放电的影响降到最小。

 

    雷电对架空地线 (又称为避雷线) 等的放电，或雷电绕过架空地线对相导线的放电，将在特高压输电线路上产生雷电过电压，断路器的各种操作将产生工频过电压和操作过电压。特高压的各种过电压现象虽与超高压类似，但其特性有很大的差异。特高压的过电压决定绝缘系统设计和绝缘水平。特高压电网及其设备的绝缘水平直接影响成本和可靠性。因此，必须针对特高压电网过电压水平采取技术措施，限制工频过电压，特别是要限制操作过电压在尽可能低的合理水平。

 

    任何输电线路和变电站的裸露导线，在其周围和地面将产生工频电场 和磁场。特高压输电产生的电磁场与目前的超高压输电没有严格的区别。但由于电压升高，电流增加，特高压输 特高压输电的电磁场强度限制要求，决定了输电铁塔的高度和线路走廊宽 度等，直接影响建设成本，同时影响输特高压输电应采取技术措施，使其对生态环境的影响降至最低，既保证安 全，又降低成本。

 

    对特高压输电关键技术的研究，是为了掌握特高压输变电的技术特点 和输电电网的特性，通过研究，为线路 设计、变电站设计以及主要设备设计和制造，提供技术依据、技术参数及技术规范，做到特高压电网的建设和运行成本合理， 既具有市场竞争力，同时又符合环境保护的要求。

 

    美国的特高压技术研究

 

    美国电力公司、邦德维尔(BPA) 电力局和通用电力公司都进行了特高 压技术研究。

 

    美国电力公司和瑞典通用电气公 司的特高压研究试验站，位于匹茨菲 尔德附近。特高压试验场的基本设施包括，由每个档距长305米的三个档距 组成的单相试验线段，站内有瑞典通 用电气公司制造的特高压变压器。从 1974 年开始，试验站进行了导线电晕 特性的广泛研究，在不同电压下试验了不同的导线结构，计算它们的电晕特性对环境的影响， 进行了可听噪声、无线电杂音、电视干扰、恶劣天气条件和未来特高压线路预期的电压水平相 互作用造成的电晕损失为特征的综合性试验研究。在单相特高压试验线段上进行了四种分裂导线布置的长期试 验。通过对四种结构相导线特性进行 的长期试验， 优化导线结构， 减少子导 线数并在分裂导线内采用不对称间隔，以满足环境要求。此外， 在铁塔体系、线路可听噪声的音质影响以及电场对等方面也开展了研究。瑞典通用电气 公司已经进行发展性试验，以确定和 验证特高压设备的绝缘设计。对支持备的研究，并且探讨了不同气体质量 和压力的影响。在俄亥俄铜公司的弗 朗克毕布兰克试验室和加拿大魁北 ・ 克水电局高压试验室，进行了特高压 长空气间隙试验。

 

    1976 年，美国在 BPA 莱昂斯试验 场和莫洛机械试验线段上开始进行特高压线路的广泛研究和开发。莱昂斯特高 压试验场由21公里三相1200千伏线路组成，它由 BPA230 千伏系统经 230/ 1200千伏 50兆伏安变压器供电， 用于 电气性能研究。 在莫洛试验线段上， 进行了机械结构研究，考验不同结构的机 械性能。在策昂斯试验线段还进行了电 晕和电场研究，生态和环境研究等。为了得到1100 千伏线路绝缘强度全尺度 试验室数据， 还进行了雷电冲击绝缘研 究。在BPA的卡莱试验室和莱昂斯1200 千伏试验线段上， 进行导线、绝缘子和金具电晕特性的研究， 对41毫米直径子导线，8和7分裂导线的长期可听噪声、无线电杂音、电视干扰、电晕损失和臭 氧的发生进行观测。在BPA曼根机械—电气试验室和莫洛机械试验站进行机械 和结构试验， 包括线路载荷 (风和冰载 荷) 、导线运行(风吹振动、子导线振 荡和舞动) 对杆塔、导线、金具和绝缘 等影响。研究还包括1100千伏线路铁塔和线路检修技术1200千伏线路电场对 ; 农作物、 天然生长蔬菜、蜜蜂、野生动物、家禽影响的生态研究对变电站设 ; 备进行试验，噪声和工频电场的研究 ; 对变压器、避雷器和SF6 气体设备的性 能评价等。

 

    美国通用电力公司的雷诺特高压试验场，1967 年开始实施1000～1500 千伏架空线路的研究计划。1974年， 美国电力科学研究院(EPRI)开始建设 1000～1500 千伏三相试验线路并投入 运行，进行了长达三年的研究工作， 另 有两台特高压变压器、避雷器、耦合电 容器和有关设备，使单相线段扩充为 三相运行。三相特高压试验线路长523 米， 试验电压相对相间达1500千伏。在特高压研究工作中，许多不同类型的 线路和变电站设备进行了深入的操作 冲击试验，在特高压电压下进行了污 秽绝缘子工频电压试验。对直径 33～ 56毫米子导线的6～16分裂导线，测量了可听噪声、电晕损失、电视干扰、地面场强和臭氧发生量。同时， 还进行了特高压线路电场效应的研究，以及铁 塔的安装试验、特大型变压器设计和 考核的试验研究。特高压研究的设备亦可用于特高压直流输电的研究。作为研究项目的一部分，安装了新的设备，就有可能对高至±1500 千伏直流的试验电压进行综合性试验。

 

    前苏联的特高压技术研究

 

    前苏联特高压科研工作大体分三个阶段：1972 年之前集中精力从事基 础研究;1972～1978 年开展设备研制攻关， 进行样机试制 1978～1980年转 ; 入工厂化生产的同时，将原型设备投 入试运行考核。正因为这些扎实的科研开发工作，才使前苏联投运的特高压电气设备具有可靠的质量，运行多年来未出现重大设备事故。

 

    前苏联第一条 500 千伏输电线投 入运行后不久， 在开展750千伏科研工作的同时，就开始有计划地组织全苏电工研究院、直流研究院以及高等院校，针对百万伏级输电的可能性进行 大量的外绝缘试验和设备绝缘结构的 研究，为设备研制奠定了基础。1972年之前，这些工作主要是在科研院校和 设计单位通过物理、数学模拟以及实 际的放电试验取得技术数据。1972～ 1978 年，由制造厂参加致力于新产品开发，并建设工业性试验线路，使研制 出的原型产品在试验线路上进行长期 试运行考核，从而提供改进产品工艺 和质量的依据。由于这一系列扎实的 基础科研、产品开发以及中间试验各个环节的实施，保证了在埃基巴斯图 兹、科克契塔夫等变电站投运的特高 压输电设备的质量。

 

    前苏联特高压输电技术的研究主 要围绕以下四个方向进行：绝缘问题研究。绝缘最棘手的问 题是长间隙的异常放电，无论是操作 冲击还是雷电冲击，放电并不都是沿着最短间隙路径发展。前苏联 1150 千 伏线路曾几次出现雷电绕过架空地线 直击输电线路的绕击事故，架空地线 很难对雷电起到屏蔽作用，由于这种异常放电，要进行大量的研究才能掌 握长间隙放电的规律，因此决不能简 单地认为百万伏级电压等级是 500 千伏和750千伏电压等级的线性延伸。系统问题研究。前苏联深入研究了特高压输电线路投入电网系统后对 系统运行稳定性带来的影响问题。一旦线路发生故障，应采取怎样的反事故措施，才能保证系统安全运行，同时还要研究线路有功和无功的优化调整方法。1150千伏输电线路建设过程中，采取了一系列措施，其中包括在火电、水电及核电站安装具有灵活调整负荷 能力的机组，要求耗能大的用户也应具有负荷调整能力。线路和设备研制。设备研制过程 中一个十分重要的问题是建立能进行 长期带电和带负荷试验的线路，以便 承担研制新产品进行工业性试运行考 核的全部任务。 生态和环境问题研究。从上世纪60 年代开始，特别是1980 年以后， 前苏联 利用试验线段就线路和变电站地面场 强、导线引起的可听噪声、无线电干扰和电视干扰等进行了大量研究工作。

 

    日本的特高压技术研究

 

    日本中央电力研究所(CRIEPI) 、东京电力公司(TEPCO )和 NGK 绝缘 子公司开展了特高压研究。 1980年，中央电力研究所在赤诚建立了长 600米、双回路、两档距1000千伏试验线段。 试 验设备包括污秽绝缘子试验用的特高 压雾室、连续对绝缘子加压的试验设 备、 用于可听噪声试验的电晕笼。在特高压试验线段上， 进行了8 分裂、10分 裂和12分裂导线和杆塔在强风和地震 条件下的特性试验，进行了特高压施 工和维修技术、可听噪声、无线电、电视干扰，以及电磁场对于蔬菜、家禽的生态影响等方面研究。

 

    在东京电力公司的高山石试验线段上，进行了分裂导线和绝缘子串的机械性能，如舞动和覆冰等性能的研 究和技术开发。试验线路由两个档距10 分裂 ACSR 导线构成。采用 NGK 公 司的电晕试验设备和1000千伏污秽试 验设备进行了污秽条件下绝缘子串的 无线电干扰电压(RIV) 和可听噪声试 验。 试验还包括线路的操作、雷电、工频过电压和相对相空气间隙，以及在污秽条件下的原型套管和绝缘子串闪 络特性试验。 另外，日本还在武山、盐原、 横须贺等地建设户外污秽试验场，进行绝缘污秽试验。

 

    意大利的特高压技术研究

 

    自1971年意大利确立了1000千伏 研究计划后，开始在不同的试验站和试 验室进行特高压的研究、技术开发和论证工作。在萨瓦雷托试验场的研究计划有1000千伏主要试验设施，包括1公里 长的试验线段和 40 米的试验笼组成的电晕、电磁环境试验设备。 完成了操作和雷电过电压试验，包括空气间隙的操作冲击特性、特高压系统的污秽条件下表面绝缘特性、SF6 气体绝缘特性、非常规绝缘子的开发试验。

 

    在萨瓦雷托试验线段上进行了可听噪声、无线电杂音、电晕损失的测量。试验三种不同的导线结构即15 毫米子导线直径，子导线间距为0.45米的6、8 和10 分裂导线的试验。在电晕试验笼内，对多达 14 根子导线的对称型分裂 结构，6、8 和 10 根子导线的非对称型 分裂结构以及0.2、0.4、0.6米直径管形 导线进行了试验。对特高压绝缘子和金 具的干扰水平、线路振动阻尼器、间隔器、悬挂金具和连接件的机械结构等也开展了试验研究。

 

    关于电场的生态效应，在萨瓦雷 托的特高压试验线段下以及在试验笼中 对老鼠、野鼠、兔子、狗对电磁场的反 应进行了试验研究。另外，萨瓦雷托试 验站和意大利中心电气试验室还进行了特高压电气原型设备的试验。在米兰的意大利电力中心试验室及普拉达纳帕斯机械试验场和布鲁亥利欧机械试验室也 进行了特高压相关试验。

 

    加拿大的特高压技术研究

 

    加拿大魁北克水电局高压试验室 进行了电压达1500 千伏额定电压的输 电系统设备试验。魁北克水电局为线路 导线电晕研究使用的户外试验场，由试验线段和两个电晕笼组成。 试验线段和电晕笼均用于高至 1500千伏的交流系 统和±1800千伏的直流系统的分裂导 线的电晕试验。试验线段单档距长300 米。 试验笼由截面 5.5 米× 5.5 米正方 形相邻的两个铁丝网组成。在魁北克 高压试验室进行了高达 1500千伏的线 路和变电站空气绝缘试验。在魁北克 水电局户外试验场，对四种分裂导线 结构进行研究：分别为 8 × 41.4 毫米， 6 × 46.53 毫米，6× 46.53 毫米和 6 × 8 50.75毫米。此外还在试验笼中进行了一般的研究，用以评价从1～16根子导 线的分裂结构，导线尺寸在23.5～77.2 毫米范围内的特性变化。魁北克水电 局还对± 600～± 1200 千伏直流输电线路的电晕、电场和离子流特性进行 研究。进行4、8 分裂导线上的空气动力 (例如拖曳、抬高、偏移) 的风洞 测量。在马德兰岛试验线段上， 还进行不同风速条件下 6 分裂导线的动力特 性研究和12分裂导线的空气动力研究。

 

    中国的特高压技术研究

 

    在中国，特高压技术研究起步较晚，始于1986 年。中国电力科学研究院、武汉高压研究所、电力建设研究所和有关高等院校开展了特高压输电的 基础研究，利用各自特高压试验设备 进行了特高压外绝缘放电特性，特高压输电对环境的影响研究，架空线下地面电场的测试研究，工频过电压、操作过电压的试验研究等。武汉高压研 究所于1994 年建设了1000 千伏级， 长200米，8 分裂导线水平排列的试验线 段。电力建设研究所于2004 年建设的 杆塔试验站可进行特高压单回路 8 × 800分裂导线，30°～60°转角级杆塔原型强度试验，还可进行特高压输电 线路防振设计方案试验。

 

    近年来，随着特高压试验示范工程的前期研究和开工建设，国家电网 公司组织实施了近百项关键技术课题 研究， 涵盖了换流技术、设备技术、试验技术、运行技术、电磁环境、建设工期等多个方面，在特高压输电的关键技术领域取得了一系列重要成果：确 定了特高压电网的电压标准，明确了特高压电磁环境指标的限值，确定了过电压和绝缘配合方案，确定了特高压直流工程标准输电容量，论证了特高压输电的经济性，在绝缘配合、高海拔研究、防雷研究等领域已经达到国际先进水平。