国内外高电压技术现状及发展趋势
作者：毕全任
来源：《中国电子商情》2014年第14期
引言：从全面说来，高电压技术可分为两个方面，一个是输变电中的高电压技术，另一个是电场物理装置中的高电压技术。本文对国内外高电压技术现状及发展趋势进行了分析。 在高电压的研究中，最主要的高电压研究工作还是对电力系统中高电压设备的研究，包括绝缘子表面放电的规律；在很高电压的输电线附近的电场很强，人在下面走有什么感受，电场强度怎么控制，电线的高度都和这个有关系的。 一、国外高电压技术的发展状况
当前在100万伏以上最高输电电压（特高压）方面，苏联、美国以及意大利都有试验线路，日本已经向特高压发展。原苏联在1985年就已经试运行了1150kv输电，并实现了真正意义上的生产运行。美国的实验线路共有两条，1500kv和1100kv，意大利试验线路的电压为1050kv，这两个国家的特高压线路都只是实验线路，尚未真正实现生产运行。日本虽然国土面积小，但是用电量很大，因此，这就促使日本成为了世界上第一个生产运行100万伏输电线路的国家。研究特高压送电就要解决输电线间的距离问题，因此，强电体放电就成了研究中的重点。在这方面，日本又一次首当其中，研制了世界最大的冲击电压发生器，其电压为1万KV，而我国最大的仅为6千KV。
研究特高压送电关键的一个间题就是输电线间距离，输电线间距离该怎么考虑，因为它要放电。搞高压的人一个重要研究项目就是强电体放电，为了搞这个强电体放电，日本就搞世界上最大的模仿雷电压的冲击电压发生器，是1万kv的电压（我们中国最大的是电科院和武汉高压所的是6千kv），冲击电压发生器我们大部分是建在露天台子上，它的是用铁架子、绳子吊起来的，装置很新颖，工频试验设备也很先进，它用这些设备进行试验，来研究考虑放电的距离。在长距离放电试验，提出一个考试的题目——假设在地上放一个很尖的金属棒，上方是一个金属球，组成一个放电间隙，正好在间隙中点有个高压电极，距尖棒和圆球距离都是3米多，当电极放电时电弧是打向尖棒还是打向圆球？很多人认为答案是往尖的上打。对答案进行验证，如果冲击电压是6千kv就会向尖的打。再提出一个题目——假如放电电极离开这两个金属物，相隔10几米远情况又怎样呢？很多人认为答案相同，但是在实验的过程中却得到了相反的结果，当放电距离为12米的时候，放电100次的雷都打到球上了。对这个问题现在还有不同的看法，有的专家认为它这个10多米的放电距离和真正的自然雷作用是不完全一样的。所以说放电距离是个很复杂的间题，还需要深人研究。 二、对现有高压输电系统的改善
现有高压输电系统指的是22万伏、33万伏以下的电网，其需改善的方面包括设备大小和质量。设备需要小型化是为了适应大城市的供电需要，比如日本的东京属于高密度人口城市，为了提高城市土地资源的利用率，便将一些变电站建在了地下，而在地下建变电站要主要考虑到防火的问题，避免发生爆炸事故，因此，地下变压器就不能使用油浸。在这一问题的解决上，我国多数情况下采用的是干式变压器，日本开始采用的是SF6的变压器，但是由于其散热性能差，日本就在此基础上研发了一种新的变压器—复合绝缘变压器。复合绝缘变压器不仅解决了散热的问题，同时其体积也变小了很多。在此基础上，为了进一步缩小变压器的体积，并提升变压器的质量，还对其绝缘质量和噪音方面进行了处理，使绝缘减弱、铁损减少，从而降低了噪音。
日本搞的100万伏室内变电站Dsl，由日立、东芝、三菱各搞一相，原来是各管各的，现在是把三相放在一个筒子里，占的面积就缩小了，分相式的是100%的话，三相一体的就可以缩小到62%的占地面积。日本已经搞出了成套的30万伏的Dsl，50万伏的完全三相一体的现在还没有成为商品，目前它还是母线的部分ABC三线出去的，还是分相的。原来如果放在室内每相管每相的话，设备占的建筑物较多，三相变成一个整体以后，就可以少一层。 避雷器不仅是用在变电站，在线路上也装设避雷器不，一定在每个杆塔上都装避雷器，可以是每基杆塔都装，也可以只在绝缘弱的地方装避雷器，装了后的效果怎样呢，根据统计，线路上安装避霄器以前，每年每百公里事故率大约是402次，安装后从1989年到l991年事故率就变成9点多每年每百公里了.Dsl变成三相一体以后，避雷器也要放在一个筒子里，这样ABc三相互相影响，影响了电压分布，所以不能简单的把三相放在一起，必须采取相应的防止措施。
三、输变电运行设备的监测
（一）在对现有运行的变电所站和输电线路的在线监测方面
日本对输电线路进行在线监测所采取的方式有：红外线照相机、激光检测仪以及电磁波检测仪等。如果线路有放电，放电就有电磁波，通过天线接收到，这样就进行检查。如果接头处发热了，通过红外线照相机可以检查出来。如果绝缘子快打穿了，它里面可能有间隙了，有间隙就会放电就有无线电干扰的电磁波通过天线接收可以检查出来，用照相机，也可以看到表面胀紧的情况以及与其他物体之间的距离。变电所里面的监测设备情况不太清楚，有一个机器人下面安着轮子，变电所周围有一条轨道，沿着这条轨道，每隔一段时间就走一圈，机器人上面装了多种监测仪器，有光学照相机、远红外照相机、超声波的传感器等等，不断地检测记录，连续把数据采集上来，并进行分析。另外，它沿着输电线都带着光电纤维的传感器，假如是接地了故障杆塔和别的杆塔接地电流不一样，通过光纤传感器把它变成电信号，传到变电所里去。
（二）电缆的监测
在电缆检测方面，日本的原理如下：在电缆的内部有一根光纤，如果当入射光打进来而不产生反射波，那就说明电缆没有问题；如果电缆出现损坏的情况，就会在损坏处产生强电流，这就会致使导体发热产生光的反射。在通过波长的对比的基础上，进行光电转化，然后根据博得传播速度，找出发生故障的地方。 （三）DIS的监测
DIS监测器外壳上的接收板，能够接收到感应范围内的信号强度，如果当其接收到一个较为微弱的画面，就会将其进行放大并作出处理，如果其所接收到的信号的频率很低，就表示故障是外在的，如果所接受的信号强度超出频率规定的范围，就说明故障是内部的。Dsl变电站主要设备的在线监测，包括开关、变压器、避雷器，平时是Dsl变压器接收到它的信号，然后再传到信号处理的地方，监视设备运行的情况，即进行状态监视。运行的设备通常每隔一段时间就要检修，如果这个状态是好的，就不用检修，根据它的状态是良好状态就不一定要检修，这样做是很有好处的。 参考文献
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[2]王幽林，李正瀛.高电压和绝缘技术中的几个基础问题[J].高电压技术，1991，02：1-12. [3]吴汉明，吴关平，吴金刚，黄河，俞少峰，李序武，卜伟海.纳米集成电路大生产中新工艺技术现状及发展趋势[J].中国科学：信息科学，2012，12：1509-1528. （作者单位：国网庐江县供电公司）
国内外高电压技术现状及发展趋势
