讲述特高压：交流特高压关键设备

19世纪60年代，随着资产阶级革命和改革完成带来的经济与科学快速发展，作为二次清洁能源的电能走上了历史舞台，因电能相比于之前使用的一次能源具有清洁高效、方便转化、利用率高等优点，很快在社会中各个行业开始了广泛使用，随着电能利用的普及，第二次工业革命开始，电气时代拉开了帷幕。

世界经济的快速发展，电能需求量的逐渐增加，单一的本地能源供电消耗方式已不能满足用电需求，但是发电能源与负荷中心的不均匀分布，电能的输送成为研究者们急需解决的问题。

直流输电是人们最先尝试的方法，但因输送电压低，导致输送功率越高电流越大，巨大的线路热损耗造成的低输送效率，低压直流输电变得毫无意义。

提高输送效率必然要减少线损，减少线损必然要提高输送电压，如何改变电压成了需要解决的难题。经过众多科学家与工程师的不懈努力，在1885年5月1日的匈牙利布达佩斯国家博览会上，一台150V，70Hz单相交流发电机发出的电流经过75台5kVA变压器降压，点亮了1067只爱迪生灯泡，标志着现代实用变压器的诞生。至此，交流输电设备快速发展，交流输电迅速占领了统治地位。

而今，伴随着时代的发展，科技的进步，惊人的电能需求带来了电压等级的不断增长，从而意味着对交流设备的更高要求，截至目前中国已建成了数条1000kV以上的交流特高压线路，在这个过程中，中国特高压人对特高压交流设备的完善、创新、以及从中总结的经验、建立的标准，无一不是智慧的结晶。

基于《中国特高压输电技术的研究与应用》一文，本期讲述特高压为您带来交流特高压关键设备的研究成果。

特高压交流设备主要包括哪些?

变压器、并联电抗器、开关、串联补偿装置、互感器、电容器、避雷器、绝缘子、套管、导地线、金具和杆塔等。

交流特高压关键设备

关键设备主要有特高压变压器、并联电抗器、开关、串联补偿装置。

1变 压 器

中国攻克了特高压变压器全场域电场控制、无局放绝缘设计、减振降噪、温升控制等技术难题，在世界上率先研制出单相三柱式特高压变压器，单柱容量334 MVA，单台总容量达到1000MVA。

在成功解决单柱容量提升带来的漏磁控制问题的基础上，中国进一步研制出单柱容量为500MVA的1000MVA、1000kV变压器(两柱结构)和1500MVA、1000kV变压器(三柱结构)。

为满足发电厂直接升压需求，研制出400MVA、(1100/√3-4×1.25%)/27kV的特高压升压变压器，并应用于工程中。

为解决容量提升导致变压器运输受限的问题，分别成功研制了局部解体和全部解体式1500MVA特高压变压器，将单件运输重量在75t以内 。

通过特高压输电工程实践，中国逐步开发形成了较为完善的特高压变压器序列，满足不同工程建设需求，表1给出了特高压交流变压器的部分性能参数，1500MVA特高压变压器实物图见图1。

2并 联 电 抗 器

中国相继成功研制了200Mvar、240Mvar和320Mvar特高压并联电抗器，其中320Mvar单体容量世界最大，性能参数见表2。

为满足电压灵活调整的需要，中国还研制了1000kV/200MVA特高压分级式可控高抗，性能参数见表3。

3断 路 器

中国的特高压变电站均采用气体绝缘金属封闭开关电器(GIS)设备。在攻克了双/四断口高效能灭弧室设计、大容量高可靠性分合闸电阻装置研发、特大功率操作机构设计等技术难题的基础上，中国先后成功研制了额定短路开断电流为50 kA和63 kA 的GIS设备，性能参数见表4。

基于对特快速瞬态过电压抑制技术，操作过电压柔性限制技术和混合绝缘气体技术的深入研究，中国正在开展新一代特高压GIS设备的研制和应用工作，进一步提升设备的可靠性和环保性。

4串 联 补 偿 装 置

为进一步提升系统输送能力，中国交流特高压工程采用了串联电容补偿技术，解决了二次系统抗强电磁干扰、超大容量电容器组的设计和保护、火花间隙通流及动作可靠性、限压器压力释放及均流、旁路开关快速开合以及阻尼装置等关键技术问题，成功研制出特高压串联补偿装置。中国研制的特高压串补装置额定电流达5080A，额定容量达3000Mvar，现场运行图片见图2，设备火花间隙性能参数见表5。

5其 他 设 备

中国在特高压交流输电工程实践过程中，成功研制出全系列交流特高压输变电设备。除了前述主要设备之外，还研制成功了1000kV罐式CVT，1000kV站用避雷器和线路避雷器，550kN大吨位的1000kV复合绝缘子，以及用于1000kV串补平台的支柱绝缘子