從2005年開始，國家電網公司開始大規模開展特高壓輸電技術的研究。經過八年多的努力，我國的特高壓電網建設取得了巨大的成就，為總結梳理中國特高壓電網建設的科技成就和創新實踐，作者決定編寫《特高壓交直流電網》。編寫本書的目的在於：①普及特高壓輸電知識，宣傳特高壓輸電的優越性，解決各界對特高壓電網的疑惑；②總結和宣傳公司近年來在特高壓電網建設方面的創新成果，積澱和傳承特高壓輸電技術，為後續工程建設提供保障；③提出我國“三華”特高壓同步電網的構建設想和論證分析，以獲得國家及各級政府對特高壓電網建設的理解與支持。

《特高壓交直流電網》從電網發展的歷程、現狀和趨勢入手，指出電網在現代能源供應體繫中發揮著不可替代的作用，建設以特高壓電網為骨干網架的堅強智能電網是解決能源和電力發展深層次矛盾的治本之策，是滿足各類大型能源基地和新能源大規模發展的迫切需要。本書首先詳細分析了特高壓電網發展的歷程，論述了交直流輸電的技術特點及特高壓交直流輸電繫統的優勢；然後在此基礎上提出了中國特高壓交直流電網構建設想及其論證分析，分專業闡述了中國特高壓輸電技術的科技創新和工程實踐成果；最後總結了特高壓工程技術應用經驗和技術標準。

劉振亞，國家電網公司董事長、黨組書記，中國電力企業聯合會理事長，教授級高級工程師。作者長期從事電力與能源工作，親自組織和參與了中國特高壓和智能電網的創新與建設，已出版有《中國電力與能源》、《特高壓電網》、《智能電網技術》、《特高壓交流輸電技術叢書》、《特高壓直流輸電技術叢書》等。

開啟特高壓建
——中國電力科學研究院院長郭劍波

特高壓推動電力裝備制造業實現跨越式發展
——中國西電集團公司副總工程師宓傳龍

第一章電網發展和電壓提升

第一節電網發展與互聯
一、電網基本概念
二、電網發展歷程
三、電網互聯現狀
四、電網發展趨勢

第二節特高壓輸電發展動因及研發歷程
一、特高壓輸電發展動因
二、國際特高壓輸電研發歷程
三、中國特高壓輸電創新與實踐

第三節特高壓交直流混合電網
一、交直流輸電技術的特點
二、特高壓交直流混合電網特征
三、特高壓電壓等級選擇的原則
參考文獻

第二章特高壓交流輸電繫統特性

第一節特高壓交流輸電線路參數
一、單位長度的線路參數
二、導線分裂結構對線路感抗和容抗的影響
三、超/特高壓交流輸電線路參數的比較
四、特高壓交流輸電線路的等值電路

第二節特高壓交流輸電線路輸電特性
一、自然功率
二、有功功率與無功功率的輸送
三、功率損耗與電壓降落
四、功率-電壓特性

第三節特高壓交流繫統穩定性及輸電能力計算方法
一、電力繫統穩定性的基本概念
二、電力繫統安全穩定標準及穩定性判據
三、特高壓交流繫統輸電能力的計算方法

第四節繫統參數對特高壓交流繫統輸電能力的影響
一、變壓器電抗與特高壓輸電線路電抗的比率
二、發電機電抗與特高壓輸電線路電抗的比率
三、發電機（廠、站）接入方式對特高壓輸電能力的影響
四、繫統參數對特高壓輸電能力的影響
參考文獻

第三章特高壓直流輸電繫統特性

第一節高壓直流輸電的基本原理
一、高壓直流輸電換流技術基礎
二、6脈動換流器
三、12脈動換流器

第二節特高壓直流輸電繫統特點
一、繫統構成
二、直流輸電繫統運行方式
三、特高壓直流輸電的特點及應用

第三節特高壓直流輸電繫統安全穩定運行
一、交流繫統對特高壓直流繫統運行的支撐作用
二、特高壓直流繫統接入交流繫統的方式
三、特高壓直流繫統接入交流繫統的穩定評價方法
四、特高壓直流繫統與交流繫統的相互影響
參考文獻

第四章中國特高壓電網構建

第一節中國未來電力需求預測
一、國民經濟發展趨勢
二、電力需求水平及負荷分布
三、電源結構與布局
四、電力流格局

第二節大型電源基地的電力輸送方式選擇
一、大型電源基地概述
二、大型電源基地電力輸送方式
三、特高壓交直流電網與大型電源基地的關繫

第三節中國電網發展模式
一、中國電網發展的特點
二、電網發展方案篩選
三、電網發展方案安全性分析
四、“三華”特高壓同步方案經濟性評價
五、“三華”特高壓同步電網的社會效益
參考文獻

第五章特高壓電網內部過電壓及其限制措施

第一節內部過電壓分類及特高壓繫統過電壓水平

第二節暫時過電壓及其限制措施
一、工頻過電壓及其限制措施
二、諧振過電壓及其限制措施

第三節潛供電流及其限制措施
一、潛供電流及其恢復電壓
二、潛供電流限制措施
三、潛供電弧自滅特性
四、固定高抗中性點電抗選擇
五、可控高抗中性點電抗選擇
六、快速接地開關選擇
七、串聯補償電容對潛供電流暫態過程的影響
八、相序排列對同塔雙回線路潛供電流的影響

第四節操作過電壓及其限制措施
一、合閘操作過電壓及其限制措施
二、分閘操作過電壓及其限制措施

第五節特快速瞬態過電壓及其限制措施
一、特快速瞬態過電壓的產生及影響
二、特快速瞬態過電壓的特性
三、特快速瞬態過電壓的限制措施

第六節直流輸電繫統內過電壓及其限制措施
一、直流輸電繫統內過電壓起因
二、直流輸電繫統內過電壓的限制措施
三、直流輸電繫統內過電壓限制效果
參考文獻

第六章特高壓電網的雷電過電壓與保護

第一節雷電及其主要參數
一、雷電機理
二、雷電參數
三、雷電過電壓

第二節特高壓架空輸電線路防雷保護
一、特高壓架空輸電線路防雷保護的特點
二、特高壓架空輸電線路雷電跳閘率的計算方法
三、特高壓架空輸電線路防雷保護工程應用

第三節特高壓變電站和換流站防雷保護
一、特高壓變電站和換流站防雷保護仿真方法
二、特高壓變電站防雷保護
三、特高壓換流站防雷保護
參考文獻

第七章特高壓輸電外絕緣特性與絕緣配合

第一節特高壓輸電外絕緣放電特性
一、特高壓輸電外絕緣分類
二、特高壓架空輸電線路空氣間隙的放電特性
三、特高壓變電站和換流站空氣間隙的放電特性
四、海撥修正
五、特高壓電網絕緣子的沿面閃絡特性

第二節特高壓架空輸電線路空氣間隙
一、工作電壓要求的導線對杆塔空氣間隙
二、操作過電壓要求的導線對杆塔空氣間隙
三、雷電過電壓要求的導線對杆塔空氣間隙
四、特高壓架空輸電線路導線對杆塔的空氣間隙推薦值

第三節特高壓變電站和換流站空氣間隙
一、工作電壓要求的空氣間隙
二、操作過電壓要求的空氣間隙
三、雷電過電壓要求的空氣間隙
四、特高壓變電站空氣間隙的推薦值
五、特高壓換流站直流場空氣間隙的推薦值

第四節特高壓絕緣子的選擇
一、架空輸電線路絕緣子型式與片數的選擇
二、變電站和換流站用絕緣子的選擇

第五節特高壓電氣設備的絕緣水平
一、避雷器參數
二、特高壓交流電氣設備的絕緣水平
三、特高壓直流電氣設備的絕緣水平
參考文獻

第八章特高壓輸變電工程的電磁環境

第一節輸變電工程電磁環境簡述

第二節特高壓輸變電工程的電場和磁場
一、特高壓交流輸變電工程的電場和磁場
二、特高壓交流輸電線路工頻電場和磁場的限值
三、特高壓直流輸電工程的合成電場和直流磁場
四、特高壓直流輸電線路合成電場和直流磁場的限值
五、工頻電場和磁場的環境影響

第三節特高壓輸變電工程的噪聲
一、可聽噪聲的物理量度和A聲級
二、架空輸電線路可聽噪聲特性及影響因素
三、特高壓輸變電工程可聽噪聲計算
四、特高壓架空輸電線路可聽噪聲限值
五、特高壓變電站和換流站噪聲限值
六、特高壓輸變電工程降低可聽噪聲的措施

第四節特高壓架空輸電線路的無線電和電視干擾
一、架空輸電線路的無線電和電視干擾特性及影響
二、架空輸電線路無線電干擾計算
三、特高壓架空輸電線路無線電干擾限值
四、特高壓架空輸電線路降低無線電干擾的措施

第五節特高壓架空輸電線路的電暈損失
一、架空輸電線路的電暈現像
二、特高壓架空輸電線路電暈試驗
三、交流輸電線路電暈損失計算
四、直流輸電線路電暈損失計算
參考文獻

第九章特高壓架空輸電線路設備

第一節特高壓架空輸電線路杆塔
一、特高壓杆塔塔型及特點
二、特高壓杆塔結構的設計與優化
三、杆塔基礎

第二節特高壓架空輸電線路導、地線
一、特高壓架空輸電線路導、地線的結構型式
二、特高壓架空輸電線路振動

第三節特高壓架空輸電線路絕緣子
一、特高壓交流架空輸電線路絕緣子
二、特高壓直流架空輸電線路絕緣子

第四節特高壓架空輸電線路金具
一、間隔棒
二、懸垂金具
三、耐張金具
四、屏蔽環與均壓環
五、跳線金具
參考文獻

第十章特高壓變電站與特高壓交流電氣設備

第一節特高壓變電站
一、特高壓變電站電氣主接線
二、特高壓變電站電氣設備
三、特高壓變電站布置

第二節特高壓變壓器與並聯電抗器
一、特高壓變壓器
二、特高壓並聯電抗器

第三節特高壓開關設備
一、特高壓氣體絕緣金屬封閉開關設備
二、特高壓斷路器
三、特高壓隔離開關

第四節特高壓串聯補償裝置
一、特高壓串聯補償裝置的結構
二、特高壓串聯補償裝置的關鍵技術條件

第五節特高壓避雷器
一、特高壓避雷器的主要作用
二、特高壓避雷器的主要性能參數
三、特高壓避雷器的結構設計

第六節特高壓支柱絕緣子及套管
一、特高壓支柱絕緣子
二、特高壓套管

第七節特高壓電壓互感器與電流互感器
一、特高壓電壓互感器
二、特高壓電流互感器

第八節特高壓變電站重要電氣設備的抗震
一、特高壓電氣設備的結構特點
二、特高壓電氣設備抗震能力的研究現狀
三、特高壓電氣設備的抗震設計
參考文獻

第十一章特高壓換流站與特高壓直流電氣設備

第一節特高壓換流站
一、特高壓換流站直流電氣主接線
二、特高壓換流站交流電氣主接線
三、特高壓換流站電氣總平面布置

第二節特高壓換流閥及閥控繫統
一、特高壓換流閥
二、特高壓換流閥控制繫統

第三節特高壓換流變壓器與平波電抗器
一、特高壓換流變壓器
二、特高壓平波電抗器

第四節特高壓換流站濾波器
一、特高壓直流濾波器
二、特高壓交流濾波器

第五節特高壓換流站避雷器
一、特高壓換流站避雷器的種類及特點
二、特高壓直流避雷器的結構

第六節特高壓直流支柱絕緣子與套管
一、直流絕緣子污穢特性
二、特高壓直流支柱絕緣子
三、特高壓直流穿牆套管

第七節直流開關設備
一、直流轉換開關
二、直流隔離開關
三、旁路斷路器

第八節特高壓直流測量裝置
一、直流電流測量裝置
二、直流電壓測量裝置

第九節特高壓直流控制和保護設備
一、特高壓直流控制和保護的特點
二、特高壓直流控制和保護分層結構
參考文獻

第十二章中國特高壓輸電工程實踐

第一節特高壓交流輸電工程
一、1000kV晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示範工程
二、1000kV晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示範工程擴建工程
三、1000kV淮南-上海特高壓交流輸電示範工程

第二節特高壓直流輸電工程
一、向家壩-上海±800kV特高壓直流輸電示範工程
二、錦屏-蘇南±800kV特高壓直流輸電工程
三、哈密南-鄭州±800kV特高壓直流輸電工程

第三節特高壓試驗設施
一、特高壓交流試驗基地
二、特高壓直流試驗基地
三、特高壓杆塔試驗基地
四、西藏高海撥試驗基地
五、大容量試驗室
六、國家電網仿真中心
七、特高壓直流工程成套設計研發中心

第四節特高壓輸電技術標準化
一、特高壓交流輸電技術標準體繫
二、特高壓直流輸電技術標準體繫

第五節特高壓工程技術創新
一、特高壓交流工程技術創新
二、特高壓直流工程技術創新

第六節中國特高壓設備國產化及大件運輸
一、特高壓交流電氣設備制造能力
二、特高壓直流電氣設備制造能力
三、大型設備的運輸
參考文獻
附錄A 特高壓交流電氣設備的主要技術參數
附錄B 特高壓交流輸電線路的主要技術參數
附錄C 特高壓直流電氣設備的主要技術參數
附錄D 特高壓直流輸電線路的主要技術參數
附錄E中國特高壓主要設備制造廠家名稱及簡稱對照表
附錄F 中國交流特高壓和直流輸電工程名稱一覽表
附錄G 特高壓交直流輸電技術標準
索引
後記

縱觀世界電網百餘年的發展歷程，一直按電壓等級由低到高、聯網規模由小到大、資源配置能力由弱到強的客觀規律發展。從本世紀初開始，建設具有跨國和跨洲電力配置能力、靈活適應新能源發展和多樣化需求服務的現代電網體繫——堅強智能電網，成為世界電網發展的方向和戰略選擇。建設堅強智能電網對於促進能源、經濟、環境全面協調發展具有重要意義。
一、安全、高效、清潔是能源發展的戰略方向
能源是經濟社會發展的基本保障。隨著全球資源緊張、氣候變化問題日益加劇，資源和環境對能源發展的約束越來越強。如何以新一輪能源革命為契機，加快能源戰略轉型，保障能源安全、高效、清潔供應，是世界各國面臨的共同挑戰。
能源問題涉及能源政策、能源科技、能源市場、能源環境等諸多方面。要解決好能源問題，應當樹立“大能源觀”，以全球化視野、可持續理念、戰略性舉措、創新性技術著力轉變能源發展方式，統籌能源與經濟社會環境協調發展，推動能源結構由高碳轉向低碳、能源利用由粗放轉向集約、能源配置由局部地區轉向全球範圍、能源服務由單向供給轉向智能互動，構建以安全發展、高效發展、清潔發展為目標的現代能源保障體繫。
新世紀以來，世界能源開發利用規模不斷增大，新能源開發利用持續快速發展，能源化趨勢明顯。電能是安全、優質、高效、清潔的二次能源。用電能替代化石能源在能源終端消費中的份額已成為能源發展的重要趨勢。電網是電能傳輸、資源配置、市場交易、客戶服務的基本載體，要實現安全、高效、清潔的能源發展目標，就要充分發揮電網的能源轉換和資源配置作用，推動以電為中心的能源發展思路，促進一次化，這是能源可持續發展的必由之路。《第三次工業革命》一書的作者傑裡米·裡夫金提出，以互聯網技術和新能源為特征的第三次工業革命正在蓬勃興起，並將深刻影響著全球發展格局。建設堅強智能電網是推動第三次工業革命的重要基礎。近年來世界各國紛紛將電網發展作為新能源發展的戰略重點。
二、建設特高壓電網是實現能源安全、高效、清潔供應的客觀要求
新形勢下，作為能源領域的重要骨干企業，國家電網公司面臨著如何保障電能供應、如何保證電網科學發展的戰略選擇和嚴峻挑戰。
國家電網公司認真研判經濟社會發展對電能的需求，深入研究我國能源資源與能源需求呈逆向分布的特點，樹立“大能源觀”和全球化視野，推動技術創新，著力轉變能源和電力發展方式，制定實施“一特四大”戰略，即加快特高壓電網建設，促進大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地集約開發，著力於“以電代煤、以電代油、電從遠方來”，實現電能替代，促進經濟社會可持續發展。
建設以特高壓電網為骨干網架的堅強智能電網是解決能源和電力發展深層次矛盾的治本之策，是滿足各類大型能源基地
和新能源大規模發展的迫切需要。特高壓電網承擔著將西北、東北、蒙西、川西、西藏及境外電力輸送至我國東中部地區負荷中心的重要職能。我國76%的煤炭資源分布在北部和西北部地區，80%的水能資源在西南部地區，陸地風能主要集中在西北、東北和華北北部，而70%以上的能源需求來自東中部地區。隨著煤炭開發的重點逐步西移和北移，西部水電大規模集約化開發利用，電力發展方式正在加快轉變，由就地平衡發展模式轉變為大電網聯網供電模式。東部地區由於環境壓力大、運輸成本高、土地資源緊張，已不適宜再大規模建設燃煤電廠，客觀上決定了我國能源和電力發展必須走遠距離、大規模輸電和全國範圍優化資源配置的道路。大型能源基地與東中部地區負荷中心之間的輸電距離為1000～3000km，超出傳統超高壓輸電線路的經濟輸送距離，這就要求電力能夠經濟高效地大規模、遠距離輸送和大範圍消納。通過以特高壓為特征的大電網接入水電、風電、太陽能發電等電源，構建多能互補的配置平臺，推動綠色、清潔能源大發展，減少碳排放，是建設美麗中國切實可行的措施和必然選擇。
三、特高壓電網的創新實踐和前景展望
發展特高壓輸電被納入中華人民共和國國民經濟和社會發展第十一個和第十二個五年規劃綱要，以及《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006～2020年）》，是國家能源發展戰略的重要組成部分。
2009年1月，我國自主研發、設計和建設的1000kV晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示範工程建成並正式投入商業運行。這是迄今為止世界上電壓等級最高、輸送能力最大、技術水平最先進的特高壓交流輸變電工程。2010年7月，向家壩—
上海±800kV特高壓直流輸電示範工程建成並正式投入商業運行。特高壓交直流輸電示範工程的建成投運和穩定運行，全面驗證了發展特高壓輸電的可行性、安全性、經濟性和優越性。隨後的三年中，國家電網公司又建成了兩個特高壓交流輸電工程和兩個特高壓直流輸電工程，工程投運後一直安全穩定運行。
2011年4月，特高壓交流試驗示範工程獲中國工業大獎，這項工程被國際大電網組織譽為“一個偉大的技術成就”。2013年2月，“特高壓交流輸電技術、成套設備及工程應用”榮獲國家科學技術進步獎特等獎，中國擁有完整的自主知識產權，同時也是世界上唯一掌握這項技術的國家。國際電工委員會評價認為，中國建成世界上電壓等級最高、輸電能力最強的交流輸電工程，是“電力工業發展史上的一個重要裡程碑”，確立了中國在特高壓輸電領域的國際領先地位。
特高壓電網發展取得的成就，是黨中央、國務院高瞻遠矚和堅強領導，以及社會各界大力支持和積極配合的結果，是國家電網公司立足自主創新、不懈努力和艱苦奮鬥的結果。目前，中國特高壓電網建設取得了豐碩成果：建成特高壓交流、特高壓直流、高海撥、工程力學四個試驗基地和大電網仿真、直流成套設計兩個研發中心，形成功能齊全的特高壓、大電網試驗研究體繫，全面掌握特高壓交直流輸電核心技術和整套設備制造能力；在特高壓交直流輸變電、大電網控制保護、智能電網、清潔能源接入等領域取得一批世界級創新成果；建立了特高壓與智能電網技術標準體繫，已制訂企業標準363項、行業標準145項、國家標準66項，編制國際標準19項，中國的特高壓交流電壓成為國際標準電壓；國際電工委員會（IEC）將高壓直流、大容量可再生能源接入電網等4個分技術委員會秘書處設
在國家電網公司。中國特高壓輸電工程的成功，樹立了世界電網發展新的裡程碑，開啟了以特高壓為最高電壓等級電網建設，在電網科技領域實現了“中國引領”和“中國創造”，完成了從追趕到超越的歷史性轉變。
2020年，國家電網公司經營區域內的東中部12個受電省（市）需要從區外受進電力達3.5億千瓦，風電和太陽能等裝機容量將分別達到2億千瓦和5000萬千瓦，這對電網的遠距離、大容量電能輸送和間歇性清潔能源消納的能力提出更高要求。根據規劃，國家電網公司將建成“五縱五橫”特高壓交流網架和27項特高壓直流輸電工程，具備4.5億千瓦電能大範圍配置能力，滿足輸送5.5億千瓦清潔能源的需求，每年可消納清潔能源1.7萬億千瓦時，替代原煤7億噸，減排二氧化碳14億噸、二氧化硫390萬噸。
隨著特高壓輸電等先進技術的全面推廣應用，電網不僅是傳統意義上的電能輸送載體，還是功能強大的能源轉換、高效配置和互動服務平臺。通過這個平臺，能夠將煤炭、水能、風能、太陽能、核能、生物質能、潮汐能等一次能源轉換為電能，實現多能互補、協調開發、合理利用；能夠連接大型能源基地和負荷中心，實現電力遠距離、大規模、高效率輸送，在更大範圍內優化能源配置；能夠與互聯網、物聯網、智能移動終端等相互融合，滿足客戶多樣化需求，服務智能家居、智能社區、智能交通、智慧城市發展，是我國未來的能源互聯網平臺。
全面總結和推廣應用特高壓電網建設的成果具有重要意義。本書從電網發展的歷程、現狀和趨勢入手，分析了特高壓電網發展的動因，並論述了交直流輸電的技術特點及特高壓交直流輸電繫統的優勢，提出了中國特高壓交直流電網的構建設想及其論證分析；分專業闡述了特高壓輸電技術的科技創新和工程實踐成果；總結了特高壓工程技術應用經驗和技術標準。希望通過本書的繫統總結，使廣大讀者全面了解中國特高壓電網建設的基本情況，也希望更多的領導、專家學者對中國特高壓電網的發展提出寶貴意見和建議，以博采眾長、再接再厲，進一步推動電力工業全面、協調、可持續發展，為經濟社會發展和實現中華民族偉大復興的中國夢貢獻力量。
作者
2013年12月