从20世纪70年代开始，前苏联、日本、美国、意大利等国家出于满足国内电力供应，实现电能的长距离、大负荷输送，解决输电走廊不足等不同原因，集中开展了特高压输电的研究和建设工作，取得了丰富成果。经过近四十年的发展和实践考验，其中的成败得失和经验教训，为我国的特高压电网建设提供了有益的借鉴和参考。
 
前苏联；第一条交流特高压工程的诞生地
 
    前苏联是世界上第一个建成交流特高压工程并投入工业化运行的国家，从1981年开始，先后动工建设了5段特高压线路，总长度2344公里。分别是：埃基巴斯图兹―科克契塔夫，长度494公里；科克契塔夫―库斯坦奈，长度396公里；库斯坦奈―车里亚宾斯克，长度321公里；埃基巴斯图兹―巴尔瑙尔，长度693公里；巴尔瑙尔―依塔特，长度440公里。
    前苏联发展特高压输电，是由其能源分布和负荷中心位置所决定的。前苏联的西伯利亚地区水力资源丰富，且蕴藏大量煤炭，哈萨克斯坦地区也有大量煤炭资源，共计约80％以上的发电一次能源集中在前苏联的东部地区。但是，75％的电力负荷却位于欧洲部分，处于前苏联的西部。为保证电力供应，必须实现由东向西的长距离、大负荷电能输送。
    前苏联大量研究结果表明，按照当时的技术水平和国家计划规定的铁路运输价格，在大约1000公里的距离内运输原煤是合理的。如果运输优质煤，距离则可以放宽到2000～3000公里。含热量低的褐煤则适宜就地建厂发电外送。
    随着单机容量和电厂规模的迅速增大，输电容量和输电距离也在不断增加，随之要求电网主干线输送容量需相应增大，输电网电压等级越高，输送电力越经济。采用特高压输电不仅能远距离输送巨型电站和能源基地的电能，有效降低输电成本，而且可以强化系统的联网运行。因此，前苏联在规划建设埃基巴斯图兹等总装机容量在2000万千瓦以上的大型电源基地的同时，规划建设交、直流特高压电网，将巨大电能送到1000公里以外的莫斯科等负荷中心。
    为了做好国内特高压输电线路的建设，前苏联十分重视前期科研，开展了大量基础研究和产品开发。在1972年之前，前苏联集中精力进行了特高压基础研究，重点研究了绝缘、系统、线路、设备以及对环境影响等问题，取得了大量研究成果，为特高压建设奠定了坚实的基础。1972～1978年，前苏联开展了设备研制攻关，进行样机试制；1978～1980年转入正式生产的同时，将原型设备投入试运行考核。
    1985年8月，世界上第一条1150千伏线路埃基巴斯图兹－科克契塔夫在额定工作电压下带负荷运行。1992年1月1日，哈萨克斯坦中央调度部门把这段线路电压降至500千伏运行。在此期间，埃基巴斯图兹－科克契塔夫线路段及两端变电设备在额定工作电压下运行时间达到23787小时。另一条特高压输电线路科克契塔夫－库斯坦奈线路段及库斯坦奈变电站设备在额定工作电压下运行时间达到11379小时。经过长时间的实际运行，特高压变电设备运行情况良好，线路未发生倒塔、断线、绝缘子损坏等导致线路停电的重大事故，证明了前苏联和俄罗斯的1150千伏特高压输电技术具有较高的运行可靠性。
    1990年，前苏联开始建设从埃基巴斯图兹到坦波夫的线路，用于将哈萨克斯坦境内的埃基巴斯图兹中部产煤区的煤电向欧洲部分负荷中心输送的直流特高压输电工程。该直流输电工程采用±750千伏、60O万千瓦的输电方案。工程中所采用的直流设备均为前苏联自行研制，并通过了型式试验。
    前苏联解体后，由于国民经济条件的恶化，用电及发电量长期停滞不前，送端电源因资金短缺而无法按预计目标建设，导致特高压线路负载过轻，输送容量仅为额定容量的20%～30%，已经建成的工程被迫降压运行，原计划扩建的特高压线段也不能按计划建设。
    但是，俄罗斯并没有放弃特高压输电。据了解，随着近年来俄罗斯国民经济的复苏．目前已经出现电力负荷增长的趋势。基于对电力发展的基本预测，俄罗斯统一电力公司计划重新启用1150千伏输电线路。俄罗斯计划于10年内，在巴尔瑙尔与车里亚宾斯克之间重新架设1150千伏线路，以加强系统联系，将东部大量的电能安全经济地输送到西部负荷中心。线路全线都将位于俄罗斯境内，分别通过卡拉苏克、鄂木斯克、库尔干，总长度约1480公里。随着经济的发展，俄罗斯的特高压输电将会有广阔的发展前景。
 
日本：在特高压输电中积极应用新技术
 
    日本决定采用百万伏级交流输电技术，主要是从解决线路走廊紧张、电网的稳定性和短路电流超限等角度考虑的。通过对不同电压等级交流和超高压直流输电方式进行反复比较论证，日本得出结论认为：800千伏线路输送能力较低，单位传输功率成木高，从经济、环境以及占用土地几方面看都不适合日本的情况。1500千伏线路虽然需要的回路数少，输送容量大，但从输电线路设计、设备制造等方面看，存在难以预料的困难。采用1000千伏特高压交流（最高运行电压1100千伏）方案是最经济的。
    20世纪70年代，日本经济高速增长，电力需求年增长率为6％～10％。根据当时的预测，日本东京市区的负荷将超过5000万千瓦。为了获得稳定的电源，东京电力公司在沿海发展大规模核电，其中位于日本海沿岸的柏崎割羽核电站装机812万千瓦，位于太平洋沿岸的福岛第一和第二核电站分别装机470万千瓦和440万千瓦。为了适应柏崎割羽核电站的扩建，东京电力公司决定建设从核电站到西群马开关站，以及西群马开关站到东山梨变电站和新今市开关站的同杆双回1000千伏交流输电线路，从而加强关东西部地区电网，构成日本1000千伏系统的南北向网架。从南磐城开关站经东群马开关站到西群马开关站的南磐城干线和东群马干线，将形成1000千伏系统的东西向网架，同样采用同杆双回方案。
    日本从1972年第一条500千伏交流输电线路投入运行开始，就启动了特高压输电技术的研发计划，其特高压输电技术研究和设备研制经历了三个发展阶段：第一阶段（1972年～1978年）围绕输变电技术和设备的调查研究，第二阶段（1978年～1982年）围绕特高压输电技术开展基础性研究，第三阶段（1982年～1985年）围绕输电线路和变电站设备开展实用性试验研究。
    在完成上述三个阶段工作的基础上，日本于1988年秋动工建设特高压线路。1992年4月28日建成从西群马开关站到东山梨变电站的西群马干线138公里线路，1993年10月建成从柏崎割羽核电站到西群马开关站的南新泻干线中49公里的特高压线路部分。两段特高压线路全长187公里，目前均以500千伏电压降压运行。1999年完成东西走廊从南磐城开关站到东群马开关站的南磐城干线194公里和从东群马开关站到西群马开关站的东群马干线44公里特高压线路的建设，两段特高压线路全长238公里。1995年特高压成套变电设备在新榛名变电所特高压试验场安装完毕，随即进行带电考核。截至2004年6月底，特高压设备在1000千伏电压下累计带电时间达到1683天。
    日本原计划在2002年将建成的特高压线路升压到额定电压试运行。但是随着20世纪90年代经济泡沫破灭，以及亚洲金融危机给日本带来的冲击，日本经济出现负增长，核电站建设计划推迟，特高压工程建设也随之放慢，已建成的特高压线路一直降压运行。
    但是，日本仍对特高压在国内的应用前景持乐观态度。根据日本东京电力公司的预测，2010年左右南磐城特高压干线将升压到额定电压运行。
    值得关注的是，为适应本国国情，满足对特高压设备小型紧凑化的要求，以及解决地形、气候、污秽等特有问题的需要，日本在特高压输电方面采用了许多新技术，包括新材料、新设备和新工艺。关键的技术有：带分合闸电阻的断路器技术，可将相对地操作过电压限制到1.6倍的先进水平；高性能的氧化锌避雷器技术，使变电设备小型紧凑化，并与开关设备配合限制操作过电压；带分闸电阻的隔离开关，有效地限制切断母线时产生的幅值很高的陡波过电压。有利于变电设备的小型化和提高运行可靠性；高速接地开关技术，解决了因潜供电弧不能迅速熄灭而影响单相重合闸时间及成功率的难题。
    另外，日本人口稠密，环保要求高，为了研究公众能接受而经济上又合理的输电技术，他们针对特高压输电的电磁环境影响开展了深入研究。结果表明，如果特高压线路采用合理的导线结构和布置方式，不会对人类生活及其所依赖的生态环境造成危害，各项环境影响的控制指标甚至可能低于已运行的500千伏、750千伏超高压线路。在特高压线路附近，人类经常活动区域的电场强度控制为5千伏/米以下（动植物通常在电场强度50千伏/米以上才能显现出反应），对人类几乎没有影响。在线路的磁场影响方面，发现高达1.4毫特斯拉的磁场对实验动物的生存和遗传无影响，而特高压线路下的最高磁场不到0.1毫特斯拉。
 
其他国家特高压技术研究和应用情况
 
    为了加强电网建设，满足电力需求，世界各国积极开展特高压输电研究。除前苏联和日本之外，美国、意大利、巴西和加拿大等国家也分别建设了特高压试验基地，开展了特高压理论研究、工程技术研究、电气设备研制和实际模型的试验和考核，瑞典和德国的制造厂家也积极参与了特高压试验设备的研制。研究所获得的大量成果，为世界特高压电网发展提供了宝贵的知识财富。
 
美国
 
    尽管美国迄今尚未在工程中采用特高压输电技术，但在特高压输电技术方面进行了深入研究，并做了大量试验。美国从20世纪60年代后半期就开展了特高压输电技术的研究。当时，美国经济经历了将近二十年的快速增长期，电力工业也随之高速发展，发电量年均增长率达到8％左右，并预测未来几十年内用电将继续保持平均年增长6％以上的强劲势头。为了满足送电需求，输电电压等级迅速提高，1969年美国最高运行电压已达到765千伏并有向更高电压等级发展的趋势。
    美国特高压研究包括两个电压水平，一个是以美国电力公司（AEP）为代表的1500千伏特高压（最高电压1600千伏），另一个是以邦德维尔电力局（BPA）为代表的1100千伏特高压（最高电压1200千伏）。通过建设特高压试验场，美国对包括线路、变压器、避雷器、断路器等设备在内的关键问题以及特高压线路的环境影响进行了逐一研究，证明了交流特高压输电技术的可行性，取得了较全面的成果。
    20世纪80年代末90年代初，美国经济增长速度下降，产业结构发生重大调整，电力需求发展趋缓。同时，美国能源资源分布状况适合发展分布式能源，电源结构也相对合理。这几大因素降低了长距离大容量输电的需求，延缓了特高压技术的应用。
 
意大利
 
    意大利国家电力局（ENEL）根据本国电网发展经验，认为电力负荷每20年翻两番，需要同步引入新的电压等级。20世纪70年代，意大利计划在南部海岸地区建设总容量为5000兆瓦以上的核电站和火电站，并向北部工业区输送电力。ENEL通过技术经济比较，认为在已有的400千伏电网上叠加百万伏级的新电压等级电网是最好的选择。意大利计划采用1000千伏（最高运行电压1050千伏）特高压输电线路实现南电北送，并计划该工程在1995年前后投运。
    自1971年，意大利开始了1000千伏特高压输电领域的研究、开发和论证工作。研究项目包括系统电压等级、设备基本特性和初步开发、与设计和制造密切相关的各种问题，以及线路和变电站设备原型的全电压试验。1976年，在萨瓦雷托试验站建设了长度为1公里的特高压试验线路和主要由40米电晕笼组成的电晕、电磁环境试验设施，进行了特高压的基础研究，确定了设备的基本特性，还完成了操作和雷电过电压试验，可听噪声、无线电杂音、电晕损失的测量，机械试验和电场生态效应试验。该试验线路还与200兆伏安特高压试验变压器、气体绝缘开关设备相连，主要研究了试验性变电设备特性。
    意大利还与本国主要制造商合作，制造了特高压系统的所有设备原型。这些设备原型在萨瓦雷托试验站和意大利中心电气试验室进行了电气试验和机械试验。据此完成了所有设备的设计和制造，并干20世纪90年代在试验工程中进行了全电压运行。
    90年代中期，在萨瓦雷托试验站已有建设规模的基础上，意大利进一步扩大了试验规模，建设完成了由3公里的架空试验线路、400/1050千伏变压器、GIS开关设备和1000千伏电缆连线组成的试验工程。该工程从1995年10月至1997年12月的带电运行中。仅发生了两次小的故障，第一次与电缆冷却系统有关，第二次与变压器冷却系统相关。意大利通过两年的全电压运行经验，证明了其设备设计的正确性。
    二十世纪90年代后期，由于电力需求趋缓，意大利国家电力局的特高压计划至今未按期实施。
 
加拿大
 
    加拿大北部和中部有丰富的水力资源，但电力负荷多集中在南部。为优化能源资源配置，加拿大对800千伏交流输电、120O千伏交流输电，以及±450～±800千伏直流输电的方案进行了综合比较，认为采用双回1000千伏输电方案为优选方案。加拿大魁北克水电研究院开展了大量研究，进行了电压达1500千伏的线路和变电站空气绝缘试验，线路导线电晕的研究，分裂导线结构的研究，±600～±1200千伏直流输电线路的电晕、电场和离子流特性的研究，不同分裂导线的动力特性和空气动力研究。但由于近年加拿大电力需求增长缓慢，北部巨型水电站建设推迟．特高压工程的实施也相应推迟。
 
巴西
 
    巴西发展特高压输电主要是考虑水电资源的开发。巴西和巴拉圭两国合建的伊泰普水电站，容量为12600兆瓦，是目前世界上第二大水电站，共18台机组，单机容量700兆瓦。第一台700兆瓦机组于1984年投运，全部机组于1989年底投运。为了将大量水电远距离输送到负荷中心，经过充分论证和详细的经济比较，巴西选择了三回765千伏交流和两国±600千伏直流的输电方案。
    为了开发亚马逊河右岸几条重要支流的巨大水能，20世纪90年代，巴西电力中央研究所开始与有关制造厂家共同研究特高压直流输电技术，制造了部分模型设备，并且进行了长期带电试验，取得了初步成果。目前，巴西正积极开展国际合作，参与我国主导的特高压直流输电研究。
 
（作者单位；国家电网公司  刘泽洪系特高压办公室副主任）