1993 年10 月又建成從柏崎刈羽核電站到西群馬開關(guān)站的南新瀉干線中49公里的特高壓線路部分。兩段特高壓線路全長187公里。1999 年完成東西走廊從南磐城開關(guān)站到東群馬開關(guān)站的南磐城干線194 公里和從東群馬開關(guān)站到西群馬開關(guān)站的東群馬干線 44公里特高壓線路的 建設(shè)，兩段特高壓線路全長238 公里。1995 年，特高壓成套變電設(shè)備在新榛名變電所特高壓試驗場安裝完畢，隨即進行帶電考核。 截至2004 年6 月底，日本特高壓設(shè)備在1000千伏電壓下累計帶電時間達到1683 天。
但是，隨著20 世紀90年代經(jīng)濟泡沫破滅，以及亞洲金融危機給日本帶來的沖擊，日本經(jīng)濟出現(xiàn)負增長，核電站建設(shè)計劃推遲，特高壓工程建設(shè)速度也隨之放慢，已建成的特高壓線路一直降壓運行。但是，日本仍對特高壓在國內(nèi)的應用前景持樂觀態(tài)度。根據(jù)日本東京電力公司的預測，2010 年左右，南磐城特高壓干線將升壓到額定電壓運行。歷史再次證明電網(wǎng)發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展的密切關(guān)系。在特高壓輸電技術(shù)成熟可行的情況下，發(fā)達國家的特高壓輸電工程暫時擱置或規(guī)劃延遲，其根本原因是世界經(jīng)濟格局發(fā)生重大調(diào)整和變化。隨著發(fā)達國家紛紛進入知識經(jīng)濟時代， 大力發(fā)展能耗低、附加值大的信息、生物、微電子、金融、貿(mào)易等行業(yè)，其用電負荷增長率也逐步降低。上世紀80 年代后，這些國家的平均年用電量增長僅為1%～2%，原計劃在遠離負荷中心建設(shè)的大型和特大型電廠不得不停建。與此同時，世界制造業(yè)逐漸向新興的發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，正在實現(xiàn)經(jīng)濟崛起的中國、印度、巴西等國近年來經(jīng)濟迅速發(fā)展，用電負荷不斷攀升，大型機組和大規(guī)?；痣姀S、水電站和核 電站紛紛開工上馬，并將目光投向特高壓。
世界特高壓輸電技術(shù)路線圖
世界電網(wǎng)等級從110千伏到1000千伏，經(jīng)歷了半個多世紀的風雨兼程。這個過程也是世界電力技 術(shù)從無到有，從簡單到復雜，從低級到高級的歷程。特高壓輸電技術(shù)作為目前電網(wǎng)技術(shù)的巔峰之作，也經(jīng)歷了多年嚴謹扎實的科學試驗和研究。本文將介紹特高壓輸電技術(shù)在各國的發(fā)展歷程， 向讀者展示世界特高壓輸電技術(shù)如何一步一個腳印地攻堅克難，攀上巔峰。
從上世紀 70 年代開始， 針對特高 壓輸電工程的需要，為了發(fā)揮特高壓 輸電的潛在經(jīng)濟性，很多國家開展了一系列特高壓輸電技術(shù)相關(guān)研究。美 國、蘇聯(lián)、日本、意大利、加拿大和中國等都分別建設(shè)了特高壓試驗基地，開展理論研究、工程技術(shù)研究、電氣設(shè)備研制和實際模型的試驗與考核，多 年來特高壓輸電技術(shù)研究碩果累累。世界各國從上世紀70年代開始的特高壓技術(shù)研究，大多數(shù)研究項目和 任務 (包括主要設(shè)備的原型試驗) 已于1983～1986 年基本完成。世界第一條 1150千伏特高壓輸電線路和戶外變電站于1985 年在前蘇聯(lián)投入商業(yè)運營。國際大電網(wǎng)會議(CIGRE )組織來自特高壓輸電研究和建設(shè)的各國專家成 立了38?04 工作組，對特高壓技術(shù)進 行了全面評估，并于1988 年以38委員 會的名義提出報告確認：特高壓交流 輸電技術(shù)的實際應用已經(jīng)成熟。根據(jù)現(xiàn)有的知識和經(jīng)驗，±800千伏是特高 壓直流輸電確實和有把握的可行電壓等級。經(jīng)過各國對特高壓技術(shù)多年的研究試驗，技術(shù)問題早已不是特高壓輸電發(fā)展的限制因素。特高壓電網(wǎng)出現(xiàn) 和發(fā)展的進程，由大容量輸電的市場 需求所決定，主要取決于用電負荷的 增長情況。
特高壓技術(shù)三大研究方向
特高壓輸電技術(shù)是在超高壓輸電技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展的。根據(jù)超高壓輸電的設(shè)計和運行經(jīng)驗，以及特高壓輸電建設(shè)和運行的經(jīng)濟和環(huán)境保護要求，特高壓電暈效應、特高壓絕緣及要求、電磁場及其影響，成為需要進行深入研究的三大關(guān)鍵技術(shù)問題。
特高壓輸電線路導線在天氣惡劣 的條件下，表面電場強度超過臨界值 后將使周圍空氣分子電離， 形成正、負帶電粒子， 負離子碰撞和復合過程產(chǎn)生光子，并出現(xiàn)電暈放電。電暈放電將產(chǎn)生電暈功率損耗和可聽噪聲，對無線電、電視信號產(chǎn)生干擾。如果不采取技術(shù)措施，特高壓導線電暈放電可 能會比超高壓導線更嚴重。因此，電暈放電是決定特高壓導線包括導線數(shù)及其結(jié)構(gòu)的決定性因素。特高壓電暈效應研究就是要通過合理地選擇導線數(shù)目和各相導線的結(jié)構(gòu)，使電暈放電的影響降到最小。
雷電對架空地線 (又稱為避雷線) 等的放電，或雷電繞過架空地線對相導線的放電，將在特高壓輸電線路上產(chǎn)生雷電過電壓，斷路器的各種操作將產(chǎn)生工頻過電壓和操作過電壓。特高壓的各種過電壓現(xiàn)象雖與超高壓類似，但其特性有很大的差異。特高壓的過電壓決定絕緣系統(tǒng)設(shè)計和絕緣水平。特高壓電網(wǎng)及其設(shè)備的絕緣水平直接影響成本和可靠性。因此，必須針對特高壓電網(wǎng)過電壓水平采取技術(shù)措施，限制工頻過電壓，特別是要限制操作過電壓在盡可能低的合理水平。
任何輸電線路和變電站的裸露導線，在其周圍和地面將產(chǎn)生工頻電場 和磁場。特高壓輸電產(chǎn)生的電磁場與目前的超高壓輸電沒有嚴格的區(qū)別。但由于電壓升高，電流增加，特高壓輸 特高壓輸電的電磁場強度限制要求，決定了輸電鐵塔的高度和線路走廊寬 度等，直接影響建設(shè)成本，同時影響輸特高壓輸電應采取技術(shù)措施，使其對生態(tài)環(huán)境的影響降至最低，既保證安 全，又降低成本。
對特高壓輸電關(guān)鍵技術(shù)的研究，是為了掌握特高壓輸變電的技術(shù)特點 和輸電電網(wǎng)的特性，通過研究，為線路 設(shè)計、變電站設(shè)計以及主要設(shè)備設(shè)計和制造，提供技術(shù)依據(jù)、技術(shù)參數(shù)及技術(shù)規(guī)范，做到特高壓電網(wǎng)的建設(shè)和運行成本合理， 既具有市場競爭力，同時又符合環(huán)境保護的要求。
美國的特高壓技術(shù)研究
美國電力公司、邦德維爾(BPA) 電力局和通用電力公司都進行了特高 壓技術(shù)研究。
美國電力公司和瑞典通用電氣公 司的特高壓研究試驗站，位于匹茨菲 爾德附近。特高壓試驗場的基本設(shè)施包括，由每個檔距長305米的三個檔距 組成的單相試驗線段，站內(nèi)有瑞典通 用電氣公司制造的特高壓變壓器。從 1974 年開始，試驗站進行了導線電暈 特性的廣泛研究，在不同電壓下試驗了不同的導線結(jié)構(gòu)，計算它們的電暈特性對環(huán)境的影響， 進行了可聽噪聲、無線電雜音、電視干擾、惡劣天氣條件和未來特高壓線路預期的電壓水平相 互作用造成的電暈損失為特征的綜合性試驗研究。在單相特高壓試驗線段上進行了四種分裂導線布置的長期試 驗。通過對四種結(jié)構(gòu)相導線特性進行 的長期試驗， 優(yōu)化導線結(jié)構(gòu)， 減少子導 線數(shù)并在分裂導線內(nèi)采用不對稱間隔，以滿足環(huán)境要求。此外， 在鐵塔體系、線路可聽噪聲的音質(zhì)影響以及電場對等方面也開展了研究。瑞典通用電氣 公司已經(jīng)進行發(fā)展性試驗，以確定和 驗證特高壓設(shè)備的絕緣設(shè)計。對支持備的研究，并且探討了不同氣體質(zhì)量 和壓力的影響。在俄亥俄銅公司的弗 朗克畢布蘭克試驗室和加拿大魁北 ? 克水電局高壓試驗室，進行了特高壓 長空氣間隙試驗。
1976 年，美國在 BPA 萊昂斯試驗 場和莫洛機械試驗線段上開始進行特高壓線路的廣泛研究和開發(fā)。萊昂斯特高 壓試驗場由21公里三相1200千伏線路組成，它由 BPA230 千伏系統(tǒng)經(jīng) 230/ 1200千伏 50兆伏安變壓器供電， 用于 電氣性能研究。 在莫洛試驗線段上， 進行了機械結(jié)構(gòu)研究，考驗不同結(jié)構(gòu)的機 械性能。在策昂斯試驗線段還進行了電 暈和電場研究，生態(tài)和環(huán)境研究等。為了得到1100 千伏線路絕緣強度全尺度 試驗室數(shù)據(jù)， 還進行了雷電沖擊絕緣研 究。在BPA的卡萊試驗室和萊昂斯1200 千伏試驗線段上， 進行導線、絕緣子和金具電暈特性的研究， 對41毫米直徑子導線，8和7分裂導線的長期可聽噪聲、無線電雜音、電視干擾、電暈損失和臭 氧的發(fā)生進行觀測。在BPA曼根機械—電氣試驗室和莫洛機械試驗站進行機械 和結(jié)構(gòu)試驗， 包括線路載荷 (風和冰載 荷) 、導線運行(風吹振動、子導線振 蕩和舞動) 對桿塔、導線、金具和絕緣 等影響。研究還包括1100千伏線路鐵塔和線路檢修技術(shù)1200千伏線路電場對 ; 農(nóng)作物、 天然生長蔬菜、蜜蜂、野生動物、家禽影響的生態(tài)研究對變電站設(shè) ; 備進行試驗，噪聲和工頻電場的研究 ; 對變壓器、避雷器和SF6 氣體設(shè)備的性 能評價等。
美國通用電力公司的雷諾特高壓試驗場，1967 年開始實施1000～1500 千伏架空線路的研究計劃。1974年， 美國電力科學研究院(EPRI)開始建設(shè) 1000～1500 千伏三相試驗線路并投入 運行，進行了長達三年的研究工作， 另 有兩臺特高壓變壓器、避雷器、耦合電 容器和有關(guān)設(shè)備，使單相線段擴充為 三相運行。三相特高壓試驗線路長523 米， 試驗電壓相對相間達1500千伏。在特高壓研究工作中，許多不同類型的 線路和變電站設(shè)備進行了深入的操作 沖擊試驗，在特高壓電壓下進行了污 穢絕緣子工頻電壓試驗。對直徑 33～ 56毫米子導線的6～16分裂導線，測量了可聽噪聲、電暈損失、電視干擾、地面場強和臭氧發(fā)生量。同時， 還進行了特高壓線路電場效應的研究，以及鐵 塔的安裝試驗、特大型變壓器設(shè)計和 考核的試驗研究。特高壓研究的設(shè)備亦可用于特高壓直流輸電的研究。作為研究項目的一部分，安裝了新的設(shè)備，就有可能對高至±1500 千伏直流的試驗電壓進行綜合性試驗。
前蘇聯(lián)的特高壓技術(shù)研究
前蘇聯(lián)特高壓科研工作大體分三個階段：1972 年之前集中精力從事基 礎(chǔ)研究;1972～1978 年開展設(shè)備研制攻關(guān)， 進行樣機試制 1978～1980年轉(zhuǎn) ; 入工廠化生產(chǎn)的同時，將原型設(shè)備投 入試運行考核。正因為這些扎實的科研開發(fā)工作，才使前蘇聯(lián)投運的特高壓電氣設(shè)備具有可靠的質(zhì)量，運行多年來未出現(xiàn)重大設(shè)備事故。
前蘇聯(lián)第一條 500 千伏輸電線投 入運行后不久， 在開展750千伏科研工作的同時，就開始有計劃地組織全蘇電工研究院、直流研究院以及高等院校，針對百萬伏級輸電的可能性進行 大量的外絕緣試驗和設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)的 研究，為設(shè)備研制奠定了基礎(chǔ)。1972年之前，這些工作主要是在科研院校和 設(shè)計單位通過物理、數(shù)學模擬以及實 際的放電試驗取得技術(shù)數(shù)據(jù)。1972～ 1978 年，由制造廠參加致力于新產(chǎn)品開發(fā)，并建設(shè)工業(yè)性試驗線路，使研制 出的原型產(chǎn)品在試驗線路上進行長期 試運行考核，從而提供改進產(chǎn)品工藝 和質(zhì)量的依據(jù)。由于這一系列扎實的 基礎(chǔ)科研、產(chǎn)品開發(fā)以及中間試驗各個環(huán)節(jié)的實施，保證了在?；退箞D 茲、科克契塔夫等變電站投運的特高 壓輸電設(shè)備的質(zhì)量。
前蘇聯(lián)特高壓輸電技術(shù)的研究主 要圍繞以下四個方向進行：絕緣問題研究。絕緣最棘手的問 題是長間隙的異常放電，無論是操作 沖擊還是雷電沖擊，放電并不都是沿著最短間隙路徑發(fā)展。前蘇聯(lián) 1150 千 伏線路曾幾次出現(xiàn)雷電繞過架空地線 直擊輸電線路的繞擊事故，架空地線 很難對雷電起到屏蔽作用，由于這種異常放電，要進行大量的研究才能掌 握長間隙放電的規(guī)律，因此決不能簡 單地認為百萬伏級電壓等級是 500 千伏和750千伏電壓等級的線性延伸。系統(tǒng)問題研究。前蘇聯(lián)深入研究了特高壓輸電線路投入電網(wǎng)系統(tǒng)后對 系統(tǒng)運行穩(wěn)定性帶來的影響問題。一旦線路發(fā)生故障，應采取怎樣的反事故措施，才能保證系統(tǒng)安全運行，同時還要研究線路有功和無功的優(yōu)化調(diào)整方法。1150千伏輸電線路建設(shè)過程中，采取了一系列措施，其中包括在火電、水電及核電站安裝具有靈活調(diào)整負荷 能力的機組，要求耗能大的用戶也應具有負荷調(diào)整能力。線路和設(shè)備研制。設(shè)備研制過程 中一個十分重要的問題是建立能進行 長期帶電和帶負荷試驗的線路，以便 承擔研制新產(chǎn)品進行工業(yè)性試運行考 核的全部任務。 生態(tài)和環(huán)境問題研究。從上世紀60 年代開始，特別是1980 年以后， 前蘇聯(lián) 利用試驗線段就線路和變電站地面場 強、導線引起的可聽噪聲、無線電干擾和電視干擾等進行了大量研究工作。
日本的特高壓技術(shù)研究
日本中央電力研究所(CRIEPI) 、東京電力公司(TEPCO )和 NGK 絕緣 子公司開展了特高壓研究。 1980年，中央電力研究所在赤誠建立了長 600米、雙回路、兩檔距1000千伏試驗線段。 試 驗設(shè)備包括污穢絕緣子試驗用的特高 壓霧室、連續(xù)對絕緣子加壓的試驗設(shè) 備、 用于可聽噪聲試驗的電暈籠。在特高壓試驗線段上， 進行了8 分裂、10分 裂和12分裂導線和桿塔在強風和地震 條件下的特性試驗，進行了特高壓施 工和維修技術(shù)、可聽噪聲、無線電、電視干擾，以及電磁場對于蔬菜、家禽的生態(tài)影響等方面研究。
在東京電力公司的高山石試驗線段上，進行了分裂導線和絕緣子串的機械性能，如舞動和覆冰等性能的研 究和技術(shù)開發(fā)。試驗線路由兩個檔距10 分裂 ACSR 導線構(gòu)成。采用 NGK 公 司的電暈試驗設(shè)備和1000千伏污穢試 驗設(shè)備進行了污穢條件下絕緣子串的 無線電干擾電壓(RIV) 和可聽噪聲試 驗。 試驗還包括線路的操作、雷電、工頻過電壓和相對相空氣間隙，以及在污穢條件下的原型套管和絕緣子串閃 絡(luò)特性試驗。 另外，日本還在武山、鹽原、 橫須賀等地建設(shè)戶外污穢試驗場，進行絕緣污穢試驗。
意大利的特高壓技術(shù)研究
自1971年意大利確立了1000千伏 研究計劃后，開始在不同的試驗站和試 驗室進行特高壓的研究、技術(shù)開發(fā)和論證工作。在薩瓦雷托試驗場的研究計劃有1000千伏主要試驗設(shè)施，包括1公里 長的試驗線段和 40 米的試驗籠組成的電暈、電磁環(huán)境試驗設(shè)備。 完成了操作和雷電過電壓試驗，包括空氣間隙的操作沖擊特性、特高壓系統(tǒng)的污穢條件下表面絕緣特性、SF6 氣體絕緣特性、非常規(guī)絕緣子的開發(fā)試驗。
在薩瓦雷托試驗線段上進行了可聽噪聲、無線電雜音、電暈損失的測量。試驗三種不同的導線結(jié)構(gòu)即15 毫米子導線直徑，子導線間距為0.45米的6、8 和10 分裂導線的試驗。在電暈試驗籠內(nèi)，對多達 14 根子導線的對稱型分裂 結(jié)構(gòu)，6、8 和 10 根子導線的非對稱型 分裂結(jié)構(gòu)以及0.2、0.4、0.6米直徑管形 導線進行了試驗。對特高壓絕緣子和金 具的干擾水平、線路振動阻尼器、間隔器、懸掛金具和連接件的機械結(jié)構(gòu)等也開展了試驗研究。
關(guān)于電場的生態(tài)效應，在薩瓦雷 托的特高壓試驗線段下以及在試驗籠中 對老鼠、野鼠、兔子、狗對電磁場的反 應進行了試驗研究。另外，薩瓦雷托試 驗站和意大利中心電氣試驗室還進行了特高壓電氣原型設(shè)備的試驗。在米蘭的意大利電力中心試驗室及普拉達納帕斯機械試驗場和布魯亥利歐機械試驗室也 進行了特高壓相關(guān)試驗。
加拿大的特高壓技術(shù)研究
加拿大魁北克水電局高壓試驗室 進行了電壓達1500 千伏額定電壓的輸 電系統(tǒng)設(shè)備試驗。魁北克水電局為線路 導線電暈研究使用的戶外試驗場，由試驗線段和兩個電暈籠組成。 試驗線段和電暈籠均用于高至 1500千伏的交流系 統(tǒng)和±1800千伏的直流系統(tǒng)的分裂導 線的電暈試驗。試驗線段單檔距長300 米。 試驗籠由截面 5.5 米× 5.5 米正方 形相鄰的兩個鐵絲網(wǎng)組成。在魁北克 高壓試驗室進行了高達 1500千伏的線 路和變電站空氣絕緣試驗。在魁北克 水電局戶外試驗場，對四種分裂導線 結(jié)構(gòu)進行研究：分別為 8 × 41.4 毫米， 6 × 46.53 毫米，6× 46.53 毫米和 6 × 8 50.75毫米。此外還在試驗籠中進行了一般的研究，用以評價從1～16根子導 線的分裂結(jié)構(gòu)，導線尺寸在23.5～77.2 毫米范圍內(nèi)的特性變化?？笨怂?局還對± 600～± 1200 千伏直流輸電線路的電暈、電場和離子流特性進行 研究。進行4、8 分裂導線上的空氣動力 (例如拖曳、抬高、偏移) 的風洞 測量。在馬德蘭島試驗線段上， 還進行不同風速條件下 6 分裂導線的動力特 性研究和12分裂導線的空氣動力研究。
中國的特高壓技術(shù)研究
在中國，特高壓技術(shù)研究起步較晚，始于1986 年。中國電力科學研究院、武漢高壓研究所、電力建設(shè)研究所和有關(guān)高等院校開展了特高壓輸電的 基礎(chǔ)研究，利用各自特高壓試驗設(shè)備 進行了特高壓外絕緣放電特性，特高壓輸電對環(huán)境的影響研究，架空線下地面電場的測試研究，工頻過電壓、操作過電壓的試驗研究等。武漢高壓研 究所于1994 年建設(shè)了1000 千伏級， 長200米，8 分裂導線水平排列的試驗線 段。電力建設(shè)研究所于2004 年建設(shè)的 桿塔試驗站可進行特高壓單回路 8 × 800分裂導線，30°～60°轉(zhuǎn)角級桿塔原型強度試驗，還可進行特高壓輸電 線路防振設(shè)計方案試驗。
近年來，隨著特高壓試驗示范工程的前期研究和開工建設(shè)，國家電網(wǎng) 公司組織實施了近百項關(guān)鍵技術(shù)課題 研究， 涵蓋了換流技術(shù)、設(shè)備技術(shù)、試驗技術(shù)、運行技術(shù)、電磁環(huán)境、建設(shè)工期等多個方面，在特高壓輸電的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得了一系列重要成果：確 定了特高壓電網(wǎng)的電壓標準，明確了特高壓電磁環(huán)境指標的限值，確定了過電壓和絕緣配合方案，確定了特高壓直流工程標準輸電容量，論證了特高壓輸電的經(jīng)濟性，在絕緣配合、高海拔研究、防雷研究等領(lǐng)域已經(jīng)達到國際先進水平。
