高压输电系统面临着几个技术挑战,如确保适当的绝缘以防止电弧和管理电晕放电,电晕放电在高压下会导致能量损失和噪声。电磁干扰(EMI)会扰乱附近的通信系统,需要屏蔽等专门措施。此外,由于涉及高电压和故障电流,变压器和断路器等电压转换设备的成本是一个重要问题。为了应对这些挑战,我们取得了以下进步超高压(UHV)系统, 高压直流输电智能电网技术正在提高效率、减少损耗和增强电网可靠性。
高压输电面临的挑战
虽然高压输电提供了显著的效率和经济效益,但它也带来了一系列技术和经济挑战,必须在系统设计和运行中加以解决。这些挑战围绕着绝缘、导体行为、电磁效应和专用设备的成本。
绝缘要求
随着电压水平的提高,对有效绝缘的需求变得更加重要。高压系统要求导体和接地结构之间有更大的空气间隙,以防止电弧。此外,爬电距离——两个导电部件之间沿绝缘材料表面的最短路径——必须延长,尤其是在表面电导率增加的污染或潮湿环境中。变压器、绝缘体和套管等设备的额定值不仅要能承受正常工作电压,还要能承受瞬态过电压雷电或开关电涌,要求材料具有高介电强度和稳健的设计考虑。
电晕放电
在高电压下,特别是在200 kV以上,电晕放电成为一个突出的问题。当导体周围的电场电离周围的空气时,就会发生这种现象,导致能量损失,表现为电晕损失(通常以kW/km为单位)、听得见的嘶嘶声或嗡嗡声以及夜间可见的蓝紫色辉光。电晕产生臭氧和其他副产品,会降低附近设备的性能。为了减轻这种情况,电力公司通常使用成束导体,其中每相使用两个或更多子导体,以增加有效导体直径,从而降低电场强度并抑制电晕形成。管理电晕不仅对效率至关重要,对遵守环境和噪音法规也至关重要。