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因此,无论处于什么样的气候环境(尤其是在炎热的盛夏时节),断路器都得始终保持良好的技术性能,以确保输电线恢复平稳运行。那么,电网运营商是如何确保这些断路器性能的呢?如何确保大城市用电安全而不发生大停电事故?秘诀就是对高压断路器进行严格测试。例如KEMA实验室就可以模拟各种典型的极端电网环境,对特高压电网设备进行压力测试。当然,模拟极端环境是一项十分复杂艰巨的工程。
在可预见的未来,公共电网中的可再生能源将逐步提高,甚至占据主导地位。未来电网中将包括水电站、太阳能发电站、海上风电场等非常规能源发电站。遗憾的是,这些发电厂(站)常常与大城市相距甚远,即电源中心与负荷中心在空间距离上分布不平衡。为了解决这一问题,电网公司只能建设大容量、长距离的输电线路,以使上述能源能够输送至负荷中心。此外,还必须选择特高压输电方式,只有这样才能降低输电损耗,提高输电效率。虽然建设先进高压输电系统的一次性投入非常大,但大部分电力公司还是坚持认为特高压输电的性价比较高,值得大力投入。
在达成采用特高压输电技术这一共识以后,下一步要抉择的是:特高压输电究竟应该采用AC模式呢还是DC模式。虽然高压直流输电方案的技术优势非常多,例如直流输电线的占地面积更小,线路损耗更少。但是世界上的高压输电线系统依然以AC模式为主,因为AC输电技术更为成熟。最新的特高压交流输电网已经达到了1MV了,而基于DC技术的直流输电系统还不能达到这一水平。
中国第一个商业化运行的特高压交流输电系统于2009年投入使用,电压等级达到了1.1MV。这条640公里长的高架输电系统覆盖了华北、中南的多个省份。国家电网公司为此花费了5.7亿人民币。这一工程总计建设了1284座杆塔,每座杆塔的高度大约是长城高度的10倍。杆塔之间承载的重达25千吨的钢芯铝绞线可以传输5000MW的功率。这条特高压输电线路包括了三个子站,每个子站的断路器均可开断高达63kA的短路电流。2013年,国家电网公司建成投运了从淮南到上海的长达650km的特高压交流输电系统。与此同时,印度正在建设一个创历史纪录的1.2MV特高压交流输电线路。印度也存在着电能供需不平衡的问题,电能富集的地区却不是工业负荷的中心。特高压输电工程就能解决这一困难。1.2MV的Wardha-Aurangabad输电线就实现了把印度中部燃煤电厂的电力输送到了电力短缺的新兴IT和制造业中心——Aurangabad。
考虑到特高压交流、直流输电各有优势,因此在未来的几十年里,欧洲、中国以及美国的部分地区将会逐渐出现以特高压交流、直流输电共存为特征的混合电力系统。例如,通过特高压直流海底输电技术可以将遥远的北海风电有效地输送到大陆上的超级交流电网,再通过这个超级交流电网将电力配送到欧洲的各个国家和城市。显然,断路器是特高压输电系统中最关键的核心部件。因为断路器是电网安全的屏障,它必须确保在任何气象环境下都能可靠工作。位于荷兰阿纳姆的KEMA实验室可模拟各种典型的极端电网环境,以实现对这些用于高压输电系统的断电器进行极限测试。数据表明有超过25%的断路器都没有通过这种极端环境测试,这些未能通过测试的断路器用于电网将无法可靠保障电网的安全。
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