特高压交流输变电设备的制造是实施特高压输电计划的关键。但由于输变电设备在特高压电压等级下在绝缘、结构等方面的问题非常突出，这与特高压输电系统高可靠性的要求之间存在矛盾，使得我们必须对国外的特高压输变电设备的制造能力有所了解。

前苏联早在20世纪70年代就开始研制交流特高压输电设备，1985年设计制造了全套工程用特高压输变电设备，并在1150kV输电系统工程中运行。在运行的8年中，变压器、断路器、电抗器、避雷器等主要电气设备运行情况良好。日本的特高压变电设备是由日本国内多家制造企业分别研制开发的，从1995年以来在新榛名特高压全GIS变电站进行了长达5年的全电压运行考核，基本没有出现大的故障。另外，美国、意大利等国对特高压输变电的原型设备也进行了研制。

1、变压器

前苏联从20世纪70年代初开始研制特高压大容量1150kV变压器。1971年已研制出210MVA、1150/500kV单相自耦变压器样机（等比例模型）；1979年研制出第一台供试验用的667MVA、1150/500kV单相自耦变压器样机，以后陆续生产了20余台667MVA、1150/500kV单相自耦变压器，提供给当时正在兴建的哈萨克斯坦新西伯利亚特高压输变电工程，共装备了3个1150kV变电站、2个发电厂升压站。从1985年开始部分线路升压至1150kV运行。初期阶段一般采用升压变压器将电压提升至500kV，再送至1150kV自耦变压器升压送出。1990年曾生产过4台417MVA、1150/20kV的单相发电机升压变压器。作为工业试验用样机，进行长时间带电考核，可以直接升压送至1150kV线路。1992～1993年又按另一种设计方案生产了16台容量仍为667MVA的特高压单相自耦变压器，其目的在于设计改型、降低损耗和提高质量、简化结构、保证产品可靠性。这些特高压变压器结构合理，都经受了各种运行条件的考验。

日本于20世纪90年代初已完成主要设备的试制工作，并于1996年开始在新榛名变电设备试验场进行最高电压为1100kV的带电模拟运行试验，其中也进行了最高电压为1150kV的带电模拟运行。该站为SF6全封闭式变电站,3套主设备分别为东芝公司、三菱公司和日立公司的产品。变压器为1000kV/1000MVA单相自耦变压器，分高、中、低绕组，额定电压分别为1050/3±7，525/3和147kV，一、二次绕组容量每相为1000MVA，三次绕组容量为一次的40，用于配合大容量调相设备。

意大利国家电力局（ENEL）在1980年与巴西、阿根廷和加拿大等国的公司共同参与了国际联合组织的1000kV特高压输变电技术研究开发工作。兴建的特高压实验工程有2座联络变电站和20km长的线路，每个变电站装有3台400MVA变压器。1000kV级特高压变压器和并联电抗器均由Ansaldo公司Milan变压器厂生产。

根据已有资料分析表明，国外已经生产特高压交流特大型变压器40台以上，已经具备了特高压变压器和电抗器的生产能力和供货能力。

2、高压并联电抗器

特高压线路的充电功率大，就单位长度线路而言，它的充电功率是500kV的4~5倍。为了限制工频暂态过电压和操作过电压，对于较长的特高压线路需要线路上装设补偿高压电抗器。但无功的补偿度随负荷的变化需要调整，否则它将使线路损耗增大造成受端过低，影响特高压线路的输电能力，使其达不到设计值，严重影响特高压线路运行的经济效益。所以理想的并联高压电抗器是可以随着线路上潮流和电压自动调节电抗值的可控电抗器。我国的特高压线路很可能和西南水电有关，线路潮流变化较大，对高抗容量的要求也经常变化，因此，希望能采用可控电抗器。

前苏联的并联电抗器是由莫斯科电工厂生产，容量为300Mvar，其套管由扎布罗热变压器研究所（VIT）提供。而所有的1150kV变压器均由乌克兰扎布罗热变压器厂（ZTR）生产，VIT协助研制。

20世纪70年代，BBC公司研制了变压器式可控电抗器，在加拿大735kV电网运行。由于低压绕组数过少，性能不理想，主要是电流谐波含量大，功率损耗大，最终退出运行。前苏联制造了500kV可控电抗器（MCSR）样机，在500kV电网运行。俄罗斯对可控电抗器进行了深入研究，提出了相关理论，于2001年7月在印度生产了400kV电抗器，并正式投入运行，至今运行情况良好。俄罗斯“电工厂”认为两年内可提供特高压可控电抗器产品。

3、开关设备

特高压输变电工程对开关设备提出了更高的要求。对于特高压断路器来讲就是提高其灭弧室断口的电压和开断电流，以满足单相少断口结构和电网大短路电流的要求。因此，需要提高断路器断口电压以减少断口数；需要采用性能优良的灭弧室以开断大的短路电流；另外还需要采用大功率高速液压操动机构以减少开断时间；需要降低设备高度以提高其耐地震性能等。先进的特高压开关设备要求断口数做到双断口，单断口电压高达550kV以上，开断电流达50/63kA，开断时间达2个周期，并优先采用GIS设备。

3.1SF6断路器

随着断路器技术的发展，在超高压输电系统中，均已采用SF6断路器。由于SF6具有优良的灭弧和绝缘性能，常规式特高压断路器除前苏联1985年采用乌拉尔重型机器厂生产的压缩空气断路器之外，均采用SF6断路器。

前苏联压缩空气断路器500kV等级为单柱4断口，750kV等级为四柱8断口，1150kV等级为六柱12只断口，现均已在系统中运行。特高压SF6断路器样机已由美、日、意等国研制出来。开断电流普遍达到63kA水平，一般全开断时间为2个周期。按欧洲主要公司生产的单元断口电压水平，SF6
550kV断路器为双断口，800kV断路器一般为4断口或3断口，特高压为4断口；而日本的3家公司（三菱、东芝、日立）在研制成功单断口550kV
SF6断路器的基础上，已研制成功双断口1100kVSF6断路器，并应用于1100kVGIS中。

三菱、东芝、日立3家日本公司和欧洲几家著名大公司（ABB、西门子、阿尔斯通），是当代生产SF6断路器及GIS的主导企业，代表了世界先进水平。

3.2GIS

前苏联已研制开发出500/750/1150kV等级GIS。制成的单极1150kV
等级GIS早已投入试运行，其开断电流为40kA。意大利NMGSSBE公司研制开发的72～800/1050kV等级的GIS，其额定电流为2500～8000A，开断电流为63kA。

1995年以前，国外研究的特高压SF6断路器均为4断口，1994年～1995年日本开发出1100kV/50kA双断口SF6断路器和GIS，使日本特高压开关设备制造水平居于世界领先地位。

目前，日本三家公司（三菱、东芝、日立）都研制出双断口SF6断路器的1100kVGIS，装在1100kVGIS中的双断口SF6断路器，也是目前世界上断口电压等级最高的断路器。

3.3隔离开关（敞开式）

特高压开关设备宜采用GIS，隔离开关也在GIS中。敞开式特高压隔离开关只有前苏联1985年采用1150kV单断口水平移动式，瓷支柱做成强固的三角锥体。

4、高速接地开关

在超高压系统中，一般采用中性点小电抗补偿相间电容以减小潜供电流的静电分量，达到限制潜供电流的目的。在特高压系统中，如仍用固定并联电抗器则无功平衡和调压困难较大，而且此时小电抗也难将潜供电流限制至要求值，故很可能采用可控电抗器，其电抗值随潮流而变，这就要和小电抗值也随之变化，控制比较复杂。

采用高速接地开关（HSGS）来消除潜供电唬无论线路上采用何种电抗器，此方法均可在1s内实行单相重合闸，对系统稳定十分有利。

日本的三菱、东芝、日立3家公司均已生产了特高压HSGS，使用在日本新榛名特高压试验站，每个公司生产一相。目前已经在试验站运行5年。南韩晓星公司（与日本日立公司合作）生产800kV的HSGS和GIS配套，用于南韩765kV输电系统。

5、金属氧化物避雷器

1000kV级避雷器是特高压交流输变电系统重要的电器设备之一，国际上能够研制适用于超高压电网用金属氧化物避雷器的制造商为数不多。运行于前苏联、美国、加拿大等国750kV级电压等级的金属氧化物避雷器，是由美国的GE、OB公司，瑞典和瑞士ABB公司，俄罗斯电瓷工业联合公司，英国的EMP公司等世界知名公司制造。日本的三菱、东芝、日立3个公司均已能生产性能优异的特高压避雷器，其10kA下的残压为1550kV，20kA下的残压为1620kV。

6、绝缘子类产品

特高压输变电对绝缘子提出了更高的要求，如在机械强度、绝缘子串的长度、防污闪、降低无线电干扰的能力等方面要求更高。特高压输电的铁塔间距大、导线分裂数多，本身已很重，再加上覆冰、风力等苛刻的运行条件，要求绝缘子承受的抗拉、抗张机械负荷很大。按国外经验，对百万伏级特高压线路，至少要求绝缘子的额定机电破坏负荷为300～500kN。而且特高压线路绝缘子的数量比超高压线路多几倍，元件数量的激增对每个元件的可靠性提出了更高要求，只有这样才能保证整个系统的可靠运行。另外，还要求绝缘子具有良好的污秽性能。

盘形悬式瓷绝缘子的历史悠久，具有良好的机电性能，组装灵活，已被各国电网广泛使用，尤以亚洲、北美使用最为普遍。目前已有大量330、420、540kN的盘形悬式瓷绝缘子用于1000kV输电线路，并已开发出700～840kN的产品。

钢化玻璃绝缘子主要用于英、法、意大利等国以及南美地区，其中法国SEDIVER公司的产品占有玻璃绝缘子市场的最大份额。现有300、400、
530kN的钢化玻璃绝缘子已广泛运行于近20年来建设的800kV交流和500kV直流超高压输电网上。加拿大735kV詹姆斯湾工程的280万片玻璃绝缘子已运行了近20年。

前苏联1150kV线路全线采用210、300、400kN的玻璃绝缘子。前苏联电力系统对110～750kV架空线路上的玻璃绝缘子已进行了10～15年的系统观察，对1150kV也有6年以上的系统观察。观察表明，所有型式的绝缘子，前5年劣化率逐年下降，此后在10～20年里绝缘子的故障率固定在某稳定值。25年来百万计的玻璃绝缘子积累的运行经验证明，完全的机械损坏是很少见的，1967～1986年间350万片悬式绝缘子由于绝缘子金具和连接部位的机械破坏事故只发生了6次。因此，按机械强度的可靠性估计，生产的玻璃绝缘子故障率为10-7/年。而且，试验研究表明，和完整绝缘子的机械强度相比，残留部分的机械强度并未降低。1150kV线路建设前几年的一系列现场研究认为：线路的大部分地区爬电比距取1.5cm/kV，沿线污秽地段取1.8cm/kV。而且，最有应用前景的绝缘子是草帽型和球面型绝缘子，因为这两种绝缘子的下表面光滑、几何形状简单，自清洗效果显著，受潮时保证有很高的电气强度。

国外复合绝缘子已有近50年的发展历史，现以法国SEDIVER公司、美国RELIABLE公司、德国CERAMTEC公司、日本NGK公司等的产品为代表，并广泛用于美国、加拿大等特高压输电线路。1976年世界上电压等级最高的输电线路——加拿大735kV输电线路就采用了300支复合绝缘子，20世纪90年代复合绝缘子大量用于美国765kV以及直流500kV线路。前苏联1150kV线路也部分采用了复合绝缘子。

特高压用支柱绝缘子由于要求具有很高的弯曲破坏负荷、耐地震能力强等特点，因而需要较高的制造水平。国外目前几个先进的工业国家已能制造高弯曲破坏负荷的绝缘子元件，如前西德罗森塔尔公司已研制成功长2m、最大杆径250mm、弯曲负荷为100kN·m的元件。日本NGK公司知多工厂、法国SEDIVER公司也具备制造高弯曲破坏负荷的绝缘子元件的能力。目前，国际上百万伏级支柱绝缘子采用单柱式、双柱并列式、三角锥式3种结构。随着远距离大容量输电的需要，百万伏级支柱绝缘子顶部弯曲负荷要求为20kN是很可能的。如做成单柱式，其下部元件的弯曲负荷为145kN·m，将难以制造。而且，单柱式耐地震能力差，运行中的可靠性也就降低。三角锥式结构的支柱绝缘子由于其顶部负荷能达到较高水平，而被推荐更适合用于大容量输电和地震区。

特高压电压等级的套管长度很长、要求高，对其制造技术水平要求非常高。瑞士MICAFIL现可生产765、1050kV电压等级、额定电流为1000～2000A的特高压套管。瑞典ASEA公司、美国GE公司、英国BUSHING公司、意大利PASSONI&VILLA、德国公司等均有能力制造765kV电压等级的套管。

7、结论

（1）国外已有的特高压输电线路的运行实践表明，国外特高压输变电设备制造商的生产条件、技术水平符合我国对特高压输电设备的技术要求和供货能力，可以满足我国特高压输变电工程建设的需要。

（2）有部分设备，如百万伏级的特高压套管、GIS等，由于制造难度大，国内目前还无能力制造，在特高压输电工程建设初期，尚需引进国外产品。

总之，在对待发展特高压输变电设备的问题上，要立足于国内制造业，吸收世界各国特高压设备制造的成熟经验，努力发展和提升我国的特高压输变电设备制造水平。