交流特高压输电线路关键技术的研究及应用

交流特高压输电线路关键技术的研究及应用

靳涛许乃文任虹曾颖

（辽宁省送变电工程有限公司辽宁沈阳110021）

摘要：构建以特高压电网为骨架基础、以清洁能源消费为主导、全球互联的智能全球能源互联网，是解决目前全球性能源消费所面临的问题的根本手段。中国高度重视特高压技术发展，国内多个交直流特高压线路建设高速推进，为助力国家经济社会发展提供了强大支持。要想进一步提高输电线路的施工质量，就要对输电线路的施工技术制定完善的管理方案，对其实行全面的管理工作。

关键词：交流特高压；输电线路；关键技术

1过电压操作限制

在交流特高压输电线路中，操作过电压、工频暂时过电压和绝缘配合具有密切关系。因此，在实际应用中，减小工频暂时电压以及操作电压水平，对工程造价、输电线路具有直接关系。由于我国交流特高压具有较长的输电线路，为了避免非全相工频谐振过电压以及太高的电压恢复，必须在线路中安装对应的高压并联电抗器。经过分析，1000kV的输电试验补偿度为85%左右，交流特高压输电线路具有很大的潜供电流、电压恢复较高，由于潜供电压很难熄灭，从而对没有电流间歇的单相成功率以及间歇时间造成了很大的影响。为了让潜供电弧能迅速熄灭，日本使用造价较高、操作复杂的接地开关进行处理。经过精细的研究计算：在中性点并联小电阻中，最大潜供电流可以控制在12A，电压恢复梯度可以在7.6kV/m，并且不需要任何高速接地开关。

在实际应用中，操作过电压对塔头绝缘设计具有重要作用，但是必须根据试验，得出塔头间隙50%以上的电压，再根据试验曲线、计算结果得到相应的塔头尺寸。当间距距离在7~8m以上时，放电电压随着操作距离以饱和趋势呈现。由于特高电压具有很高的线路运输，一旦电压倍数增大，就会导致空气间隙大幅度增加。为了保障应用效益，必须最大限度的降低电压水平，让过电压始终处于非饱和地带。

2外绝缘特性

通过1：1的试验，近年来，对交流高压输电线路提出了塔头尺寸，通过实验结果，对我国1000kV输电线路在不同环境下的电压进行了空气间隙分析（如图1所示）。在特高压输电线路工频电压下，为了保障应用成果，必须对百年内最大风速、运行电压以及实际影响进行分析。

图1真型塔试验示意图

在1000kV特高压线路反击耐雷水平时，主要通过绝缘子串进行运作。在雷电导线对空气间隙的选择时，必须让所选雷电放电电压和绝缘子串雷电放电电压始终一致。根据该原则，在杆塔空气间歇50%的雷电电压试验中，可以具体依靠绝缘子串雷电冲击，进行放电电压确定。

3线路电磁环境及导线选型

交流特高压线路电磁环境主要涉及到工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声几个方面，可通过改善导线分裂方式、采用大截面导线和提高导线对地高度等措施予以改善。根据“1000kV输电对电磁环境的影响不应超过现有500kV的影响”的基本原则，我国交流特高压输电线路环境控制限值为：邻近民房时的工频电场强度和工频磁场强度限值分别为4kV/m和0.1mT；无线电干扰限值为58dB(A)；可听噪声限值为55dB(A)。在深入分析国内外相关标准的基础上，我国对交流特高压输电线路的电磁环境进行了全面的计算和试验研究，通过对不同导线分裂方式、不同导线截面、不同导线对地高度进行比较计算，得出工频电场和可听噪声控制限值对线路设计起主要控制作用。为满足可听噪声控制限值和工频电场强度限值的要求，提出了合理的导线选型、分裂根数、导线对地高度等参数。对通过猕猴保护区的线段，采用提高导线对地高度、选用截面积较大导线、提高导线和金具表面光洁度、优化塔基选址等措施，以满足保护区内噪声限值要求，使得塔位附近边相导线外20m处，噪声小于50dB(A)。

4线路设备

（1）导地线。交流特高压输电线路的导线应具有低电阻特性以减小运行损耗，同时应具有高机械强度承受线路上各种动态和静态的机械荷载，另外架空导线还应满足电磁环境要求，具有耐大气腐蚀和耐电化学腐蚀的能力。综合考虑导地线电气、机械特性，并进行经济技术比较后，在晋南荆线中采用8×LGJ–500/35或8×JL/LB1A–500/35导线；对于线路途经的自然保护区，为满足环保要求采用8×LGJ–630/45导线。另综合考虑电气性能、机械性能、防雷性能等，避雷线采用一根全铝包钢(20%IACS)地线JLB20A–170和一根OPGW–175型光缆。

（2）绝缘子。针对不同材料绝缘子的制造工艺、材料、结构、污闪性能、运行经验等进行分析论证，提出晋南荆线在中等污秽地区选用三伞型绝缘子(CA–876)；在一般污秽地区选用双伞型绝缘子(XWP–300)；在低海拔雨量充沛地区选用普通盘型绝缘子；在中等以上重污秽地区选用合成绝缘子。

（3）金具。交流特高压输电线路金具包括间隔棒、悬垂金具、耐张金具、跳线金具、保护金具等。特高压输电线路中采用的是橡胶阻尼方式的柔性间隔棒(又称阻尼间隔棒)，一方面可以使相导线中各根子导线之间保持适当的间距；另一方面在关节处嵌入的橡胶垫可以消耗振动能量，对抑制微风振动和次档距振荡效果明显。间隔棒采用铝合金材料，可以减少磁滞损耗，节约电能，减轻重量。交流特高压输电线路悬垂联板采用了8分裂分体式组合联板，这种型式的联板可使悬垂线夹摆动较为灵活，单件重量轻，便于制造、运输和安装。根据耐张串绝缘子的配置，耐张金具型式有双联(550kN)耐张串金具、三联(420kN)耐张串金具和四联(300kN)耐张串金具。耐张用8分裂联板采用了组合型式联板，通过联板组合先由二变四，再通过4个二联板变为8个挂点。

特高压输电线路中绝缘子串无均压环时电位分布极不均匀，必须采取均压措施来改善绝缘子串的电场分布，特高压线路的均压环相对超高压线路的均压环也有较大的改进，其形体结构一般为开口式圆型环，对于悬垂串，均压环安装位置在第2片到第3片绝缘子之间时，均压效果较好，V型串中使用2个独立的均压环；对于耐张串采用的也是开口式圆型均压环。

由于耐张串联结长度较长，联结金具数量多，联结方式复杂，为了降低金具的电晕损失，同时降低无线电干扰和可听噪声水平，必须加装屏蔽环。1000kV交流特高压输电线路耐张绝缘子串的屏蔽环一般管径大于110mm，采用侧面安装型式。我国的交流特高压输电线路采用了笼式硬跳线方式，这种跳线方式有弧垂小、风偏小、安装方便、工程造价性价比高等优点。笼式硬跳线导线支架可用法兰连接多节钢管，安装运输方便，减少了导线的连接点。

结束语

与超高压输电线路相比较，1000kV交流特高压线路电压等级高、输送容量大、线路杆塔高、绝缘子串长，在过电压、外绝缘、线路环境等方面有许多需要研究的问题。国外特高压的设计和建设经验可供我国参考和借鉴，但更重要的是结合我国的特高压工程实际开展针对性的研究。

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