測試專為800千伏特高壓直流輸電而設計的新部件是一次特殊的挑戰(zhàn)。穿墻套管至少有21米長，如此大的穿墻套管需要用800千伏工程專用的新的試驗設備進行測試。這種穿墻套管是新技術(shù)的關(guān)鍵組成部分之一，它將電流從閥塔導入輸電線路，或從輸電線路導入閥塔。在試驗期間，對柱型套管 (右圖) 施加了各種不同類型的高電壓，如直流電和交流電，以及高達2,420千伏的雷電沖擊電壓。
楚雄州的首府叫楚雄，只有130000居民，按照中國的標準，這幾乎只是一個村子。離這里最近的一個城市，云南省省會昆明，距此有將近200公里。楚雄城位于群山環(huán)抱的高原上，海拔約為2,000米。
小灣水電站就在這里，它產(chǎn)生的電力將輸入到5000兆瓦直流輸電系統(tǒng)中。一座發(fā)電能力與其相當?shù)幕痣姀S每年大約要向空氣中排放3300萬噸二氧化碳。而水電站，當然是不產(chǎn)生任何二氧化碳的。但問題的關(guān)鍵在于，云南，以及像云南一樣適宜發(fā)展水電的地方都遠離需要電力的各大城市。最近的工業(yè)中心區(qū)是廣東省的珠江三角洲。那里是中國最大的制造業(yè)中心，距離位于楚雄的水電站有1400公里。
與楚雄不同，珠江三角洲的深圳、廣州、東莞等城市用電量巨大。但珠江三角洲地區(qū)卻缺少發(fā)展水電的自然條件，所以那里的主要能源是煤。這就成了問題，因為這片大工業(yè)區(qū)的空氣質(zhì)量已經(jīng)飽受無數(shù)工廠廢氣之害。因此，來自云南的清潔能源最適合滿足廣東地區(qū)對電力的巨大需求。剩下的問題就是如何將電力從楚雄送到珠江三角洲來。在普通人看來，事情似乎很簡單，拉一根電線把電通到終端用戶那里就行了。但這樣做有一個很大的障礙: 傳統(tǒng)的交流輸電線路會損耗大量的電能。對于短距離或中等距離輸電，這種“摩擦損耗”雖然令人可惜，但也還能容忍，但距離越長，損耗就越大。對于楚雄到廣東這1400公里的距離，損耗電量將達到15%左右。這就好比一個裝有300000噸原油的油輪從蘇伊士運河到比雷埃夫斯的途中漏掉了45000噸油。更何況，出于經(jīng)濟的考慮，這樣一艘油輪根本不會被允許出海，更不要說環(huán)境的問題了。從云南到廣州的傳統(tǒng)交流輸電雖然不像一艘漏油的油輪那樣，會留下大量的污染，但同樣十分浪費，因此這種方法也是不可行的。但現(xiàn)在，這一問題有了解決辦法。華歐研發(fā)出了 一種損耗極小的遠距離大容量輸電技術(shù)。
可能使用特高壓直流輸電技術(shù)的項目集錦
受中國南方電網(wǎng)公司的委托，這項技術(shù)在中國首次亮相，連通小灣水電站和珠江三角洲的各大城市。南方電網(wǎng)公司負責中國南方五省的輸配電業(yè)務。從2010年6月起，這一系統(tǒng)負責將5000兆瓦的電力輸送到1400公里以外。這套設備不再使用傳統(tǒng)的交流電， 而是改用一種被稱為特高壓直流輸電的技術(shù)。其主要特點在于，輸電電壓等級高，達到800千伏，輸電容量高達7200兆瓦，而且大大降低了輸電損耗。楚雄到廣州的輸電線路是世界上第一條長距離特高壓直流輸電線路，也是目前最強大的線路。
隨著這個特高壓直流輸電系統(tǒng)的誕生，華歐的高壓輸電技術(shù)邁上了一個新臺階。它的重要性不僅僅在于連通了云南和廣東。隨著能源需求的迅速增長，未來一年內(nèi)，世界電力市場將發(fā)生巨大的變化: 許多交流輸電系統(tǒng)都將達到容量上限。從發(fā)電設施到飛速發(fā)展的缺電中心區(qū)，大量電能的長距離傳輸需要有新的技術(shù)。而這正是華歐特高壓直流輸電技術(shù)的用武之地。
通過全面的研發(fā)工作，華歐已經(jīng)能夠獨立生產(chǎn)800千伏直流輸電所需的全部設備，能夠獨立提供完整的特高壓直流
輸電系統(tǒng)?！霸颇?— 廣東輸電系統(tǒng)的成功表明，我們?yōu)?00千伏特高壓直流輸電實質(zhì)性工程所做的準備達到了預期的效果?！?華歐能源業(yè)務領(lǐng)域輸電集團首席執(zhí)行官說。
以前，直流輸電的市場一直停留在500千伏的水平上。自八十年代起，更高電壓的輸電技術(shù)一直被認為是行不通的，八十年代以后，再也沒有人認真地研究過這一問題。然而輸電電壓是輸電效率的核心。輸電電壓等級越高，傳輸過程中損耗的電量就越少。從500千伏到800千伏，60%的提高使輸電效率比起500千伏直流輸電直接提高了60%。如果用傳統(tǒng)的500千伏交流輸電，那么從楚雄到廣州的損耗最高可接近總量的六分之一。華歐的800千伏新技術(shù)將損耗率降低到僅為3.5%，這一技術(shù)進步不但節(jié)約了許多資金，還為減少二氧化碳排放做出了重要貢獻。只有使用華歐的特高壓直流輸電技術(shù)，才有可能連通云南偏遠地區(qū)的水電站和珠江三角洲地區(qū)。如果沒有這個系統(tǒng)，珠江三角洲地區(qū)將不得不再建若干個火電廠，每年增加3000多萬噸二氧化碳排放量。
然而，新的、高效率的輸電方法給華歐的工程師們帶來了重大的技術(shù)挑戰(zhàn)?！爸绷麟姾徒涣麟娛峭耆煌膬蓚€世界。” 華歐云南 — 廣東輸電項目經(jīng)理說?！皬?00千伏邁向800千伏的這一步，是飛躍性的?！彼耐隆⑻馗邏褐绷鬏旊娙驙I銷技術(shù)總監(jiān) Dietmar Retzmann 教授補充說，“在輸電方面，這是一個全新的數(shù)量級?！?/span>
高壓直流輸電的關(guān)鍵核心部件之一，就是 “換流變壓器”。研發(fā)的主要工作之一是開發(fā)這些在800千伏特高壓下運行的高技術(shù)變壓器所需要的高水準的絕緣系統(tǒng)。特高壓直流輸電用變壓器體積巨大。例如，由于空氣必須高度絕緣，所以供電流進出換流器的兩根穿墻套管達到了14米長。需要考慮的另一個重要問題是工廠的試驗設備，它必須能夠提供測試這種新型變壓器所需的高電壓。
2005年，在項目的早期階段，華歐就開始與中國電網(wǎng)運營商一起討論未來特高壓直流輸電的可行性和各種要求。
“中國對這項技術(shù)的興趣確實促進它的開發(fā)，” 800千伏項目的技術(shù)總監(jiān) Marcus H?usler 說，“用于這種工程的設備組件非常昂貴?！?開發(fā)的第二階段包括理論研究和模擬。最后，關(guān)鍵部件的樣機制造完成。這些設備樣機于2007年通過了相關(guān)測試。同年，訂單最終確定。
“那時，開發(fā)才全面展開，而交付期限是2009–2010年?！?H?usler 說。2009年12月，輸電工程進行了第一次半負荷試運行，按計劃，它將于2010年六月完全投入運行?！肮て诜浅＞o張，” H?usler 補充說，“完成這項任務是值得我們驕傲的一項巨大成就?！敝袊畬?span style="color: rgb(45, 55, 60); font-size: 14px;">華歐的技術(shù)特別感興趣是有原因的。“只有在像中國這樣的條件下特高壓直流輸電技術(shù)才能真正充分發(fā)揮其潛力?！?H?usler 說，“這既關(guān)系到輸電距離，也關(guān)系到輸送的電量?！?中國的國土面積是歐盟的兩倍多，所以需要傳輸?shù)木嚯x自然比歐洲要大。中國未來的特高壓直流輸電線路已經(jīng)在規(guī)劃中: 2010–2020年，僅中國就將建設20多個項目，其中有些項目將跨越2000–3000公里的距離，分別相當于從里斯本到維也納、從里斯本到基輔的距離。但是，奧地利并不從葡萄牙進口能源，里斯本也沒有和基輔的電網(wǎng)相連。出現(xiàn)這種情況的原因之一是，與中國電網(wǎng)相比，歐洲的電網(wǎng)更加分散，而且互相之間的聯(lián)系也更多。這意味著單個輸電線路所承載的負荷也比中國的主要線路要小。然而，特高壓直流輸電線路的主要優(yōu)勢就是長距離、大容量的傳輸。因此，這種技術(shù)非常適合中國和與中國條件相似的國家，比如印度；美洲和俄羅斯也可能屬于類似的情況。
除了輸電效率高之外，特高壓直流輸電還有很多其他優(yōu)勢。其中之一是，架空線的占地面積非常小。而且，與交流輸電線路相比，直流輸電時，電流更容易控制。因此，直流電技術(shù)被當作交流電網(wǎng)絡的防火墻。這正迎合了歐洲和美國對輸電安全性的高要求。特高壓直流輸電技術(shù)在未來的歐洲輸電項目，也能發(fā)揮重要作用。例如 “Desertec”，它計劃將北非的太陽能引入歐盟。而中國是第一個建設特高壓直流輸電線路的國家。
除了云南 — 廣東的連線外，還規(guī)劃有20多個特高壓直流輸電項目。此外，下一步，即進一步將電壓從800千伏提高到1000千伏也已經(jīng)在醞釀中。
“我們已經(jīng)成為這個行業(yè)的領(lǐng)導者，”Udo Niehage 說，“有了特高壓直流輸電技術(shù)，我們已經(jīng)進入了一個新的領(lǐng)域?！?/span>
