《百问三峡》第5篇 电耀中华（45－51问）

　　 第五篇 电耀中华

当世界上一些发达国家的水能资源已几近全部开发的时候，中国，这个拥有世界最大水资源蕴藏量和可开发量的国家，水电能源的开发利用率却只有1/3。"滚滚长江向东流，流的都是煤和油"，在能源危机和环境危机日益凸显的今天，水电作为唯一一种技术经济上可以大规模利用的可再生清洁能源，其开发应该引起我们的足够重视。

三峡水电站每年882~1000亿千瓦时的强大电能，通过三峡输变电工程搭建的电力"高速公路"，跨越千里输送到华中、华东、华南和川渝地区，惠及半数国民。三峡水电站和三峡输变电工程的建成和运行，奠定了以三峡电力系统为中心的全国联网格局。

 　　45.三峡水电站是怎样 利用长江水发电的？

在大坝建成、水库蓄水后，大坝上游水库内的水位与下游的水位，形成了一定的水位差。上游水库里一定流量的水流，通过机组进水口、压力钢管冲动位于坝后较低位置的水轮机，带动发电机转动发出强大的电力。水电站发电的过程是水的势能通过水轮机转变为动能，再通过发电机转化为电能的过程。

结合三峡电站的具体情况，三峡水库的水从水电站进水口流入内径为12.4米的压力钢管，进入到水轮机之中。含有强大势能的水流以巨大的冲击力使水轮机以每分钟75转（有4台机组71.4转）的速度转动起来，带动同一根主轴上的发电机也以同样的速度运转，发电机即可发出强大的电力。当水库上下游水位差在78米-113米之间变化时，三峡电站平均每5.3～3.7立方米水就可以发1千瓦时的电能，年发电量可达882亿～1000亿千瓦时。

46.三峡电如何惠及半个中国？

三峡水电站发出的强大电力通过三峡输变电网络送往华中、华东、南方和川渝电网，直接受益的地区有华中、华东、华南和川渝地区，受益人口超过全国人口的一半。

三峡输变电工程包括高压输电线路及塔架、升（降）压站、换流站等成套工程设备。三峡输变电工程最远输电距离达1300千米，而三峡发电机组发出的电力是20千伏的交流电，电压等级较低。要想远距离输送，必须通过变电站把电压升高，并采用超高压输电技术。交流电升压后直接输送的技术是超高压交流输电技术。为进一步减少远距离输电的线路损耗，提高输电系统稳定性，另采取了一项先进技术，即超高压直流输电，通过换流站把超高压交流电转换成超高压直流电，在用电地区再通过换流站将直流电重新转换成交流电。

设立送电通道：根据三峡供电用电地区的规划，三峡输变电工程的输电线路共有交直流18回（交流输电线路的3根导线或直流输电线路的2根导线组成的每一个输电通道称为1回），输往规定的电网。

升压输送：把20千伏的交流电送到升压变电站成为500千伏的超高压交流电。

送往华中和川渝电网的电力，通过500千伏超高压交流输电线路，直接送往用电地区。

送往华东和南方电网的电力，要先送往换流站，把超高压交流电转换成±500千伏超高压直流电，再通过直流输电线路，远距离送往用电地区。

三峡水电站输送电力的地区，多为经济发达地区，长期承受缺电之苦。三峡输变电工程的建设，将源源不断的三峡电能输往这些地区，极大地缓解了电力供应的紧张局面，为国民经济发展提供了强有力的能源支撑，对实现我国能源合理配置具有显著的经济效益和社会效益。截止2011年底，三峡水电站从2003年首批机组发电以来，共累计发电5307亿千瓦时，送往各电网比例为：华中电网38.3%（含少量送往川渝电网电量）、华东电网41.0%和南方电网20.7%。

【知识链接】 超高压

在电力传输领域，"高压"的概念是相对的，也是在不断调整的。目前对电压等级范围的划分规定为：35千伏及以下电压等级称为配电电压；110～220千伏电压等级称为高压；330～750千伏电压等级称为超高压；1000千伏及以上电压等级称为特高压。750千伏是什么概念呢？就是相当于我们家里所用220伏电压的3400多倍。

 47.三峡输变电工程 有什么特点？

三峡输变电工程是世界上覆盖面积最广、受惠人口最多、建设规模最大的输变电工程。其中，最大输电距离达1300千米。沿线山地约占60％，地形、地貌、气象、环境条件复杂。跨越县级行政区划163个，跨越长江、汉江等大型通航河流164次，跨越高速公路、铁路等骨干交通线路和高等级电力、通信线路500余次，施工难度在我国前所未有。

为了提高输电线路输送功率（同样线径和材质的输电线路，其输送功率与电压的平方成正比）、减少输电过程中线路损耗，经过我国电力系统权威专家的论证，三峡输电工程采用了当时具有国际先进水平、我国已完全掌握的500千伏超高压交流输电技术和±500千伏超高压直流输电技术。三峡输电工程共通过16回500千伏超高压输电线路将三峡电站的电力送往华中电网的龙泉、江陵、葛洲坝、宜都、荆门等5个交直流变电站，除部分电能在华中电网、川渝电网消纳以外，大部分电能通过换流技术将交流转变成直流后，分别经过4回和1回±500千伏超高压直流输电线路送往华东电网和南方电网。

超高压跨越千里的三峡输变电工程的建成，标志着一个巨大的三峡电网在我国中部崛起。三峡输变电工程运行以来，安全稳定，可靠性高，确保了三峡水电站发出的清洁能源“送得出、落得下、用得上”，为我国经济社会平稳较快发展，提供了有效的能源支撑。

 48.三峡工程电力外送 为什么采用超高压 输电技术？

三峡工程是治理开发长江的关键性骨干工程，除具有巨大的防洪、抗旱、航运和生态与生产生活补水功能外，还具有巨大发电效益——设计多年平均发电量达882亿千瓦时。如何将强大的三峡水电站的电力经济、高效地输送到我国负荷中心，超高压输电技术（包括交流和直流）是最好的选择。

根据电工理论，为了输送一定的功率，输电线路的输电损耗与输电线路电流的平方成正比，与输电电压的平方成反比；线路电压降与输电线路电流成正比，与输电电压成反比。因此，为了提高电力传输功率、减少输送线路的功率损耗和电压降，大功率超高压远距离输电技术已成为电力输送的首选。根据国际大电网（CIGRE）的数据，340千伏和500千伏线路推荐输送容量为600兆瓦和1200兆瓦。因此，从20世纪80年代起，我国已逐步建立起省域和跨省域的交流500千伏超高压输电骨干网（与之相应的城域电网一般采用220千伏及以下电压等级），三峡电力外送也采用了500千伏的超高压交流输电技术。

采用超高压直流输电技术具有以下优点：

1）远距离输电的经济性。与相同输送功率的交流线路相比，铜芯铝线省1/3，钢材省1/2～1/3，输电走廊占地省1/5，输电综合造价是交流线路的1/3；综合考虑交流变电站和直流换流站的造价，一般认为600~800千米（交流线路等价距离）以上，直流输电技术优于交流输电技术，而且随着技术的发展，这一公里数还在进一步减小；

2）有利于提高区域电网互联的稳定性。直流输电系统的投入不会增加原有电力系统的短路电流容量；不受系统稳定极限的限制；自身的调制功能，可以增加抑制交流系统振荡的阻尼，提高电力系统暂态和动态稳定水平；能够通过换流站的无功功率控制调节交流系统电压；

3）直流输电工程的一个极发生故障时另一个极能继续运行，且可充分发挥其过负荷能力，即可以不减少或少减少输送功率损失；

4）输送功率的大小和方向可以快速控制和调节；

5）没有磁感应损耗和介质损耗，基本上只有芯线电阻损耗，绝缘电压相对较低。

 49.三峡输变电工程对环境有哪些影响？

三峡输变电工程对环境的影响可分工程建设期环境影响和输变电运行期环境影响。前者是常规工程施工所遇到的环境问题，只要按照国家现行法律法规，严格执行环保“三同时”（防止污染的措施，指必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用）规定，即可获得较圆满的结果。而后者是输变电工程不同于其他工程，自身特有对环境的影响，如工频电场、静电感应、工频磁场、电磁感应、无线电干扰、电视干扰、噪声等。工频电场、磁场、无线电干扰虽然会对人们的生活环境和生活质量产生一定的影响，但其随距离延长而衰减很快，对输电线路来讲是一个狭窄条带，对于变电站和换流站来讲是一范围有限的点式区域。通过采取杆塔、导流、对地高度等一系列措施，三峡输变电工程产生的电场强度、磁感应强度、噪声和无线电干扰、噪声等均远小于标准限值。

电力设施在周围环境中所产生的工频电场、工频磁场、频率只有50赫兹、60赫兹，是由电压感应出的感应电场和电流感应出的感应磁场。随着距离增大而迅速衰减，影响范围非常小。

世界卫生组织“国际电磁计划”研究自1996年5月开始至今，集中对电磁场的健康影响进行了全面评估，认定输电线和配电线周围的极低频场在科学意义上的无害性，这与美国等国研究结论是一致的。

 50.为什么说三峡水电站 是我国电网中的骨干电源？

三峡水电站和三峡输变电工程的建成和运行，对实现“西电东送、南北互供、全国联网”的国家能源战略目标具有重大意义，奠定了我国以三峡电力系统为中心的全国联网格局，使三峡水电站成为我国电网中名副其实的骨干电源。

从地理位置上看，三峡水电站恰好位于西电东送、南北互供的中心，可以东连上海、西接川渝、北达京津、南至广州，是全国联网的中枢和最为理想的能源基地。

从电力特性上看，三峡水电站发出的电力不仅清洁环保、价格低廉、保证率高，而且调峰能力以及与火电互补能力很强，因此，三峡水电站对提高电网运行的经济性、安全性、灵活性和可靠性都具有重要意义。

巨大的三峡电力系统在我国中部崛起，北联华北电网和西北电网，东联华东电网，南联南方电网，使我国互联电网的规模仅次于横跨美国、加拿大和墨西哥的北美联合电网。巨大的联网效益日益得到发挥，标志着我国建设和管理大电网的能力和水平已跃居世界前列。

自2003年以来，我国电力负荷持续快速增长，煤、电、油、运全面紧张。三峡水电站发电以后，国家电网公司充分发挥三峡水电站的作用，利用三峡输变电系统西电东送的能力，合理调度三峡及四川水电，与华东、南方电网火电充分进行了互补交换，有效缓解了电力供应的紧张局面，三峡水电站作为我国电网骨干电源的重要地位得到了验证。

 51.三峡输变电工程建设有哪些科技创新？

我国通过三峡输变电工程建设，技术水平产生了质的飞越，高山大河、沟壑天险再也无法阻挡输变电工程大军前进的步伐。输变电工程的设计、施工、管理均跃居世界领先行列。

在交直流线路架设方面，应用了合成绝缘子、大容量大截面导线、配套金具、防振防冰技术、数字地形与地貌模型、新型张力放线及动力伞放线、同塔双回紧凑型铁塔，还实现了输电线路三峡船闸和长江大跨越。

在交流输变电设备制造方面，达到了国际先进水平。应用了国产化计算机监控和保护、500千伏静止无功补偿和磁控型可控电抗器；建成了跨区电网动态稳定监测预警系统、当今世界上最大的互联电网在线仿真系统和全国70多个水电站水调自动化系统。

在直流输电技术和设备制造方面，距三峡水电站100千米范围内，建成了4座换流站，堪称世界上规模最大的直流送端系统，跨越千里把三峡电力送往华东和南方电网，其技术、设备和运行水平均达到国际先进水平。上述创新，都是拥有自主知识产权的创新，使我国±500千伏直流输电技术和设备制造，实现了由完全依赖进口到全面国产化的跨越。

三峡输变电工程于2011年1月荣获“2010年度国家科学技术进步一等奖”。共累计完成130余项国家和行业重点科技攻关项目，实现重大自主技术创新20多项，获国家级科技进步奖3项、授权专利119项，攻克了一系列关键技术难关，先后颁布国家和行业技术标准27项。三峡输变电工程建设中，还应用了我国独创的电力系统安全稳定控制理论和方法，研究制定了全国电网的调度体系和调度原则，建设了规模最大、技术最为先进的电力调度通信系统，大大提高了我国驾驭大电网的能力和水平。

待续^^^