特高压工程大规模建设，核心装备是关键。为促进特高压交流输电技术的进一步发展，对特高压交流变压器、气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)、串联补偿装置和避雷器等关键装备的最新技术发展进行了总结和展望。结果表明：特高压变压器应选择局部放电概率为1‰时的电场强度允许值作为许用场强;采用器身端部磁屏蔽、油箱电屏蔽、油箱磁屏蔽、采用不导磁钢板等漏磁控制措施可有效降低1500MVA 大容量特高压变压器的漏磁和温升;特高压断路器的开断能力可达63kA，采用基于“三回路法”的合成试验回路可突破试验设备限制，完成1100kV 断路器开断试验;明确了通过在“立式”隔离开关静触头侧安装阻尼电阻来限制VFTO的幅值和频率;提出了从持续运行电压的角度出发，特高压避雷器的额定电压降低到780kV是安全的。未来特高压交流输变电装备应在高可靠性、大容量、新工作原理和性能参数优化等方面进行深入研究。
特高压交流变压器、开关设备、串补装置和避雷器是特高压交流输电工程的主要核心装备，本次将重点对这4类设备的最新技术发展进行梳理和总结。
四特高压避雷器
对于变电站、换流站设备，无论是操作过电压还是雷电过电压，均是由直接或间接连接在被保护设备上的避雷器加以限制。避雷器的保护特性直接影响着变电站设备冲击绝缘水平和空气间隙距离的选取，是变电站绝缘配合的基础。在“十二五”期间，我国在特高压避雷器研发及应用方面取得了重大进步，整体水平已处于世界前列。
1、额定电压选取
我国1000kV特高压输电工程的最大工频暂时过电压标幺值仍然为<1.3(母线侧)和<1.4(线路侧)，不过对高幅值(标幺值为1.4)的工频暂时过电压的持续时间提出了限制条件，一般<0.2s，最长不大于0.5s。特高压避雷器用电阻片的工频耐受时间特性表明，按母线侧条件(标幺值为1.3)选定额定电压有效值(828kV)的避雷器在标幺值为1.4(有效值为889kV)下可至少可耐受1s。基于这些研究成果，在1000kV特高压工程中，避雷器额定电压的选取突破了传统原则，线路侧避雷器的额定电压和母线侧避雷器的额定电压标幺值取相同值(828kV)。
随着特高压输电工程的进一步发展，会陆续出现一些线路长度较短的特高压输电线路，工频暂时过电压也会较低。如皖电东送工程北半环苏州到上海段，锡盟到泰州±1100kV直流输电线路泰州换流站交流1000kV侧，系统计算表明这些工程的工频暂时过电压有效值仅在1.1左右(约699kV)。在工频暂态过电压较低的特定场合，交流特高压避雷器额定电压有进一步降低的可行性。
2、残压水平
特高压避雷器通过采用4柱并联结构，大幅降低避雷器的残压水平，其中20kA下雷电冲击残压为1620kV，与750kV和500kV避雷器相比，压比(残压与直流参考电压的比值，下同)分别降低了15%和21%;2kA下操作冲击残压1460kV，与750kV和500kV避雷器相比，压比分别降低了9%和16%。能量吸收能力达到40MJ,远高于工程需要。
3、电压分布控制
为优化避雷器阀片的电压分布，通过外部均压环和内部均压电容的共同作用，能够把特高压避雷器的电压分布不均匀系数控制在1.10以内，小于标准规定的1.15;氧化锌电阻片的长期荷电率能够控制在90%以下。图17给出了国内最新研发的e级污秽特高压避雷器实测的电压分布，图18给出了不同额定电压Ur和不同电压分布不均匀系数下对应的电阻片长期承受的最大荷电率。
图18表明，按照国内特高压避雷器实际电压分布控制水平不超过1.10的实际情况计算，特高压避雷器额定电压取780kV时，持续运行电压下荷电率约94.6%。另一方面，目前国内主要特高压避雷器制造厂的电阻片均能够通过荷电率为100%的加速老化试验，部分能通过荷电率为110%的加速老化试验。从持续运行电压即荷电率的角度出发，特高压避雷器的额定电压降低到780kV是安全的。同时，电压分布控制技术的进步也开始应用在750kV及以下避雷器中，目前国内750kV及以下避雷器正逐步取消均压电容，仅靠均压环控制电压分布。
4、机械性能
国产特高压避雷器均通过了水平加速度幅值为0.2g，按GB/T13540中共振、正弦拍频试验方法进行的抗地震试验。皖电东送工程以来，国内在运的特高压避雷器均通过了整只弯曲负荷值为34kN，持续时间1min的抗弯试验，近年来国内特高压避雷器还通过了按照Q/GDW11132—2013进行的水平加速度0.2g，并考虑了1.4倍支架放大系数的地震试验。抗弯和抗震性能的大幅提高，使得特高压避雷器具备了兼做支柱绝缘子的条件，特高压变电站高抗回路中原有的支柱绝缘子得以取消。这一改变不仅大幅降低了变电站高抗回路的占地面积，同时也提高了整个高抗回路的抗震能力。
为应对高震度地区的需求，通过采用“塔型结构、等应力设计”的结构设计方法，同时合理增大法兰胶装比以充分发挥高强瓷的机械强度，成功研制出了能够通过水平加速度为0.3g的地震试验，弯曲负荷耐受能力理论计算值不低于80kN的高强度交流1000kV避雷器。图19为耐地震试验中的特高压避雷器。
我国特高压交流电站用避雷器在参数选择、结构形式、电压分布控制技术和电流分布控制技术等方面取得了系列成果;特高压避雷器的抗弯和抗震性能得到了大幅提高，避雷器能够兼作支柱绝缘子使用，减小占地面积并提高了回路的抗震水平。我国特高压瓷外套避雷器及GIS避雷器的主要技术参数见表5。
五结论
我国特高压交流输变电装备技术近年来取得了迅速发展，随着特高压工程大规模建设，确保特高压电网安全稳定的关键是核心装备。依托工程建设实践，我国特高压交流核心设备，如变压器、GIS、串补装置、避雷器等在产品设计、制造工艺等方面有了长足进步，掌握了关键技术，总体性能参数达到国际领先水平。
1)在特高压交流变压器方面，我国已具备了1000kV特高压交流变压器自主设计制造能力，研制出特高压大容量变压器系列产品，达到了世界领先水平。未来我国特高压变压器将在自适应可调参数、多参数实时状态监测、高可靠性的解体式变压器等方面进一步发展。
2)在特高压GIS方面，我国已成功研制出短路开断能力达63kA的特高压断路器，解决了隔离开关操作产生的VFTO抑制问题，实现了盆式绝缘子的质量提升和特高压GIS国产化。未来特高压GIS将向更大短路开断能力(80kA)、广域环境适应、新型环保气体替代技术等方面发展。
3)在特高压串补技术方面，我国已完全掌握超、特高压串补核心技术并形实现了全部设备国产化，提高了电网技术和装备水平，推动了产业科技进步，占领了世界输电技术领域新的制高点。将来重点研究基于新型工作原理如等离子体触发、全密封结构的快速旁路装置的研究，进一步提高串补间隙的运行可靠性。
4)特高压交流电站用避雷器已在中国特高压工程中得到广泛应用;国内在参数选择、结构形式、电压分布控制技术和电流分布控制技术等方面进行了深入研究并取得了系列成果。将来将进一步优化电阻片的非线性特性，提高单位体积电阻片的能量吸收能力，提高电阻片批量生产的稳定性和控制水平并减小电阻片质量的分散性。
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