输变电工程设计施工与节能环保技术现状分析及发展趋势研究

王 星

（国网陕西电力公司，陕西西安 710048）

输变电工程设计施工与环保技术包括输变电工程设计基础理论和方法研究和电磁兼容、节能环保等子领域。随着科技的进步，特高压交直流工程在我国得到了快速发展，技术水平处于世界领先的地位。国家电网公司在“十二五”期间对特高压交/直流输电的电磁环境与噪声控制进行了研究，并取得了一定的成果，但仍需对相关理论和方法进一步完善以适应更高电压等级的要求[1-3]。

近年来，我国受雾霾影响日趋严重。东中部地区雾霾问题突出的重要原因之一是当地大规模集中建设煤电。另一方面，在我国，集中分布在西部和北部的清洁能源很难就地消纳，若不依托大电网技术，大力开发的结果将导致严重的弃水弃风弃光等问题[4-5]。因此有必要对输变电工程的设计施工以及节能环保技术进行梳理和优化，满足智能电网清洁高效的发展需求。

1 输变电工程设计施工与节能环保技术研究现状分析

1）输变电工程设计基础理论和方法研究现状

在输变电工程设计基础理论和方法研究领域，国家电网公司在“十二五”期间实现了特高压输变电工程的系统集成。对工程各环节进行优化配置，保障工程安全、可靠、经济运行，是工程建设的关键技术难点。另外，由于特高压工程具有导线分裂数多、铁塔高、相关设备尺寸较大等特点，安装和调试具有较大的难度。为此，国家电网公司提出了特高压输变电工程在设计、施工、运行、调试等方面的全套设计和施工方法并形成技术规范，在此基础上建成了示范工程[6-8]。

基于以上输变电工程设计基础理论和方法研究，我国目前已建和在建的特高压交直流输电示范工程如表1所示。

表1 我国特高压交直流输电工程Tab.1 China’s ultra-high voltage ac and dc transmission projects

2）电磁兼容研究现状

在电磁兼容领域，通过对特高压交流输电的电磁环境研究，在解析电场分布规律的基础上提出了特高压系统电磁环境控制技术，从而特高压工程满足环保要求，达到环境友好型的目标。目前国家电网公司在±800 kV直流输电系统电磁环境与噪声控制方面，开展了全电压真型试验，结合理论研究，确定了中国±800 kV直流线路导线型式、导线最小高度和最小走廊宽度，并得到了不同季节、气候环境、和极间距下，各电磁环境因子的横向分布及变化规律，与树木之间的最小距离，确保工程对林业生态的环境友好。基于特高压直流电晕笼试验，首次获得中国自主知识产权的特高压直流线路可听噪声预测公式，比国际上其他公式的适用范围更广，提出了±800 kV换流站采用面对面布置的优化方案。

3）节能环保技术研究现状

在节能环保技术方面，电网是电能输送消费的物理渠道，大力发展能够实现远距离传输的特高压电网，改变污染物的排放地点，选择资源丰富、环境承载能力和消纳能力强的地区建议电厂，以输电替代输煤，提高外受电比例，让“电从远方来”，从而极大改善中东部地区的雾霾困扰[9-11]。图1表示以输电代替输煤示意图。

2 输变电工程设计施工与节能环保技术发展趋势研究

输变电工程设计施工与环保技术的发展是与输变电理论技术相辅相成的，随着特高压交直流输电和新型输电技术的突破与创新，特高压及新型输电技术在示范工程中的应用与实践并探索输变电工程设计施工与环保技术的丰富和拓展，是输变电工程设计施工与环保技术的发展方向。

图1 输电代替输煤示意图Fig.1 Schematic diagram of transmission of electricity to replace coal

2.1 更高电压等级的输变电工程设计施工方法研究

随着我国±1 100 kV特高压直流的理论研究逐步深入，在输变电工程设计基础理论和方法研究领域，国家电网公司要在“十二五”期间取得成果的基础上，进一步探索±1 100 kV特高压直流输电工程的工程设计施工方法。要确保工程各单元和设备的配置方案，综合考虑安全性、可靠性、先进性和经济性。因此要提出±1 100 kV输变电工程整套设计和施工方法、设备现场试验方案，进而形成±1 100 kV特高压输变电工程设计、施工、调试、运行的全套技术规范，指导更高电压等级特高压直流示范工程的建立。

2.2 特高压输电的电磁兼容和节能环保技术的深入研究

在电磁兼容领域，要结合我国特高压发展方向，考虑更高电压等级输电线路的电磁兼容情况，确定更高电压等级输电线路的导线型式、导线最小高度和最小走廊宽度，并对噪声影响进行分析。

基于特高压输电在转变能源结构，治理大气污染等方面所取得的成果，结合我国环境保护的迫切需要，深入评估特高压输电对节能减排和环境保护，特别是雾霾天气治理等方面的积极作用。

3 输变电工程设计施工与节能环保技术重点研究方向

±1 100 kV特高压直流输电示范工程的建设、±1 100 kV直流输电系统电磁环境与噪声控制研究、继续大力发展特高压输电推动节能减排和环境保护这三个方向将是本领域发展的重点。

1）±1 100 kV特高压直流输电示范工程的建设

特高压直流输电工程在长距离、大功率输电方面具有不可替代的优势，我国已建成投运多条±800 kV特高压直流输电工程。世界上电压等级最高、输送距离最远的直流输电工程，准东～华东±1 100 kV特高压直流输电工程预计将于2018年建成。需进一步积极推进±1 100 kV特高压直流输电示范工程的建设，从电磁环境参数计算、导线及分裂型式选择、对地及交叉跨越距离、绝缘配合、杆塔型式、防雷、投资估算与分析等方面对±1 100 kV直流输电线路的难点及关键技术进行深入研究与探讨，进而促进国内外电力行业设计水平的提高，为建设“资源节约型，环境友好型”坚强电网提供技术支撑。

2）±1 100 kV直流输电系统电磁环境与噪声控制研究

开展±1 100 kV直流输电线路全电压真型试验，结合理论研究，确定中国±1 100 kV直流线路导线型式、导线最小高度和最小走廊宽度，对不同季节、气候环境、和极间距下，各电磁环境因子的横向分布及变化规律进行分析。进行直流输电线路对临近树木影响的全尺寸全电压试验，得出±1 100 kV直流输电线路与树木之间的最小距离，确保工程对林业生态的环境友好。通过试验给出±1 100 kV直流线路邻近民房时，民房对地面合成电场、可听噪音和无线电干扰的屏蔽效果及直流线路对无线电和电视接收影响的分析结果，提出±1 100 kV直流输电工程电磁环境限值标准。进行单回垂直排列±1 100 kV直流线路的电磁环境真型试验，推荐电磁环境最优的极导线布置方式。基于特高压直流电晕笼试验，得到±1 100 kV特高压直流线路可听噪声预测公式。提出±1 100 kV换流站采用面对面布置的优化方案。采取措施有效降低换流站对周围环境的影响，确保±1 100 kV噪声满足环保标准。另外，对于交直流同走廊的区域，建立平行交直流线路电磁耦合系统模型，提出±1 100 kV直流线路与1 000 kV交流线路同走廊架设时的导线最小高度和最小走廊宽度。

3）继续大力发展特高压输电推动节能减排和环境保护

预计2017年我国将建成“三纵三横”特高压同步电网，到2020年将建成“五纵五横”特高压网架。大力发展特高压电网建设，不仅可以对中东部地区严重的雾霾问题有所缓解，进一步推进区域经济的高速发展，优化能源转换方式，调整能源结构，为节能减排和环境保护做出巨大贡献。

4 结论

本文在对输变电工程设计施工与节能环保技术国内外研究现状进行分析的基础上，对该技术的发展趋势进行预测和展望，进而确定了未来该技术领域在±1 100 kV特高压直流输电示范工程的建设、±1 100 kV直流输电系统电磁环境与噪声控制研究、继续大力发展特高压输电推动节能减排和环境保护这3个方面的发展重点，对于提升电网的安全稳定水平以及促进我国电力系统的绿色可持续发展具有重要的指导作用。

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