1 000 kV特高壓交流同塔雙回線路換位塔型式選擇

施柳武，席曉麗

(西北電力設計院，西安市，710075)

0 引言

錫盟—南京1 000 kV特高壓交流工程，起于內(nèi)蒙古自治區(qū)多倫縣的錫盟特高壓變電站，經(jīng)北京東特高壓變電站、濟南特高壓變電站、徐州特高壓變電站，止于江蘇省盱眙縣南京特高壓變電站。線路總體呈南北走向，可研推薦路徑方案全長約1 434 km，其中黃河大跨越推薦方案長3.6 km，淮河大跨越推薦方案長2.4 km。本工程單回路線路長2×280 km，雙回路線路長1 155.5 km。

濟南—徐州段線路長414.5 km，全段為同塔雙回線路。經(jīng)過不平衡度計算，在線路逆相序垂直排列情況下，線路不平衡度為2.31%，經(jīng)過1個整循環(huán)換位時的線路電壓不平衡度為0.31%，1個整循環(huán)效果已經(jīng)很好，完全滿足限值2%的要求［1-2］。對于本工程1 000 kV同塔雙回線路，由于電壓等級高，間隙要求大，有必要對換位塔的型式進行技術經(jīng)濟比較。

1 換位塔型式

1.1 “雙—單—雙”的換位型式

“雙—單—雙”換位通過雙回路分支塔將2回同塔架設的線路引到2個單回路耐張塔進行換位，換位完成后再通過雙回路分支塔將2回線路引回至同塔架設。這種方式的優(yōu)點在于雙回路分支塔上跳線簡單，鐵塔無需特殊設計。單回路耐張塔換位一般分為加雙旁路塔換位、加單旁路塔換位和塔身同塔換位3種型式，其中塔身同塔換位又有干字型耐張塔換位和門型塔換位2種方式。

1.2 雙回路同塔換位的典型原理

參考國內(nèi)外500 kV及以下送電線路雙回路同塔換位的型式［3-5］，圖1為典型的雙回路同塔外繞換位方案，即將旁路跳線引至2回路外側引跳。采用這種方式，耐張串與跳線串掛點處于同一平面，旁路跳線垂直引上段與上至中、中至下跳線分別處在2個平面，將復雜的空間距離計算簡化為平面內(nèi)和平面間的距離計算，簡化了計算程序，且間隙控制點醒目直觀。

圖1 雙回路同塔換位典型方案(旁路跳線外繞)Fig.1 Typical programme of double-circuit transposition on same tower(bounding with bypass jumper externally)

1.3 單柱組合耐張塔換位

雙回路同塔換位面臨的問題是特高壓線路的間隙要求較大，耐張絕緣子串、跳線絕緣子串較長，串間跳線長、弧垂大［6-7］。為實現(xiàn)轉角內(nèi)外側回路同時換位，通常選擇較小轉角處布置換位塔，因此不但跳線設計計算、施工麻煩，而且換位塔的塔位選擇受到一定的限制，通常選在地形較好、兩側高差不大、轉角度數(shù)較小(一般不超過20°)的塔位。為此，在淮南—皖南—浙北—上海1 000 kV同塔雙回輸電線路設計過程中，對單柱組合耐張換位塔進行了研究。

單柱組合耐張換位塔用2個耐張塔結合1個副塔分別獨立完成2個回路的換位型式，從B(上)～B(中)、A(中)～A(下)經(jīng)過的副塔連接軟跳線(硬跳線)換相;C(下)～C(上)經(jīng)過的主塔另外一側，通過硬跳線(軟跳線)換相，另外1回采用相同的滾式換相實現(xiàn)換位，如圖2所示。

圖2 單柱組合耐張塔換位Fig.2 Single-arch jointed tension tower transposition

2 常見換位方式的實施

方案1:330 kV安南送電線路采用“雙—單—雙”換位方案，如圖3所示。在典型型式的基礎上，330 kV安南送電線路換位型式具有以下特點:

(1)使用跳線支撐管、T形線夾(將跳線T接至距耐張線夾2 m處)和限制跳線弧垂等手段來保證跳線與耐張串第1片絕緣子的間隙要求;

(2)跳線支撐管上下均加跳線串予以固定，限制其擺動，對間隙有利，縮小塔身尺寸;

(3)通過調(diào)整換位節(jié)距，在地勢低洼處換位，減小耐張串下傾，使跳線引接易于滿足間隙要求;

(4)雙回線路可同向換位，也可反向換位。

圖3 雙回路換位實施方案1Fig.3 Programme 1 of double-circuit transposition

方案2:自貢—成都500 kV送電線路采用單柱組合耐張塔換位型式，如圖4所示，該型式的特點是:

(1)利用雙跳串加強跳線支撐管的穩(wěn)定;

(2)上下橫擔頭加小橫擔使旁路跳線遠離上下橫擔引跳，以滿足跳線間距離和跳線與橫擔及與耐張串第1片絕緣子鐵帽間的距離;

(3)增加絕緣拉線限制旁路跳線支撐管的扭擺;

(4)使用T形線夾、控制弧垂等措施來保證跳線與耐張串第1片絕緣子的間隙要求;

(5)帶電檢修不便，尤其是旁路跳線復雜，檢修相當不便;

(6)與方案1一樣，耐張串下傾較大時引跳相當困難，間隙要求嚴格;

(7)雙回線路可同向換位，也可反向換位。

以上方案1、方案2皆為旁路跳線外繞的方式，以下方案3采用旁路跳線內(nèi)繞的方式。

方案3:雙回路同塔換位型式現(xiàn)場如圖5所示，該型式的特點是:

(1)在塔身上下兩端與線路平行的方向上加不對稱橫擔，將旁路跳線引至2回路的中間實現(xiàn)上下相之間的換位，縮小了走廊寬度，但鐵塔增加約3個跳線串的高度;

(2)在下橫擔側面加小橫擔，掛跳線串，以保證下相跳上相時跳線對塔身的間隙要求，限制跳線的擺動，容易滿足間隙要求;

(3)使用T形線夾，保證跳線對耐張串第1片絕緣子鐵帽的距離;

(4)旁路跳線引接復雜，帶電檢修不便;

(5)下跳中、中跳上跳線引接受耐張串下傾影響較大，跳線與耐張串第1片絕緣子鐵帽的距離不易滿足;

(6)雙回線路只可反向換位，不可同相換位。

比較上述3個具體的換位方案可以看出，隨著電壓等級的升高，線路電氣間隙要求增大，換位時跳線引接越來越復雜，特別是旁路跳線的引接和布置方式，直接決定了換位塔的形狀。方案1與方案2、方案3比較，更適用于電壓等級低，塔頭間隙要求小的線路，跳線簡單。方案2、方案3的方式更適合電壓等級高，間隙要求大的線路;方案2和方案3相比，跳線復雜程度基本相當，方案2在2回線路外側引接旁路跳線，占用走廊寬，比方案3多用2條絕緣拉線，即多用2串耐張串;方案3在2回線路之間引接旁路跳線，雖然鐵塔高度比方案2高，但所占走廊寬度比方案2小，塔身結構更為緊湊。

對于1 000 kV特高壓交流線路，由于電壓等級高，間隙要求大［6］，采用方案1的換位方式，將造成塔重的迅速增加，是不合理的。同樣，若采用方案2，由于旁路跳線外繞，下跳中、中跳上的引流跳線對旁路跳線的距離要求，使上下橫擔進一步伸長，占用走廊寬度進一步增加。同時，由于加長橫擔對塔身受力不利，從而造成塔重迅速增加，鐵塔經(jīng)濟指標上升。與方案2比較，方案3采用旁路跳線內(nèi)繞的方式，橫擔明顯縮短，走廊縮小。同時，由于輔助橫擔直接接于塔身，塔身受力比方案2有利，使塔重相對減小。但是，方案3塔高增加，旁路跳線檔距較長，跳線布置比方案2復雜，目前國內(nèi)500、750 kV同塔雙回線路均采用方案2的換位實施方案［9］，有一定的施工運行經(jīng)驗。綜合比較，方案2的換位實施方案較優(yōu)。

3 換位塔技術經(jīng)濟比較

單回路耐張同塔換位方式，由于塔身間隙一般難以滿足，且對地形要求較高，一般在國內(nèi)500 kV及以下等級輸電線路上有應用。據(jù)目前國內(nèi)已建成的750 kV官蘭、蘭銀線，晉東南—南陽—荊門1 000 kV線路均采用加旁塔換位方式進行換位。若本工程采用“雙—單—雙”換位方式，也應采用加旁塔換位方式進行換位。

使用單柱組合耐張塔，將副塔布置在2個主塔之間，充分利用副塔進行跳線的上下交換。用單柱組合耐張塔實現(xiàn)換位更加直觀、簡單，跳線串使用較少，跳線架簡潔明了，總體上設計、施工、運行都比較方便。另外，由于單柱組合塔的耐張串直接掛于塔身，且單塔塔身寬度較小，又使用了副塔輔助跳接導線，既可以用來換位，還可以用來換相，同時換位塔基本上不受轉角度數(shù)、地形條件、鄰塔高度等條件限制，拓寬了換位塔塔位的選擇范圍，缺點是2基單柱塔塔中心間距較大，在現(xiàn)場找塔位及測量相當繁瑣，同時3基塔占地較寬。

對于相同線路長度的2種換位方式，雙柱組合需要2基直線塔、1基雙柱組合換位塔;“雙—單—雙”換位方式需要2基雙回分支塔和2基單回帶旁路換位塔。前者塔質(zhì)量約為2×145 t(雙回路直線塔)+325 t(單柱組合換位塔)=615 t，后者塔質(zhì)量約為2×244 t(雙回路分支塔)+2×104 t(單回路換位塔)=696 t;前者需要懸垂串12串、耐張串12串、跳線串12串，后者需要耐張串40串、跳線串36串。

另外，采用加旁塔換位方式換位，當線路經(jīng)過走廊狹窄的地區(qū)時，將增加土地征用、房屋拆遷、林木砍伐和走廊協(xié)調(diào)等費用，而采用雙回路同塔架設的目的之一就是要減小走廊，因此，采用“雙—單—雙”的換位方式在技術經(jīng)濟上不合算。不推薦采用“雙—單—雙”換位方式。

雙回路同塔換位和單柱組合耐張塔換位的經(jīng)濟性比較如表1所示。

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由表1可知，單柱組合耐張塔換位相比同塔雙回同塔換位在經(jīng)濟性、施工難度、檢修方便性、金具復雜性方面都占優(yōu)。對于2回線垂直排列的雙回路的換位，由于其導線布置的限制，若采用直線換位，其線間距離的要求對換位塔的設計及施工帶來很高的要求，因此本工程推薦采用耐張塔換位方式?！半p—單—雙”的換位型式、單柱組合耐張塔換位、雙回路同塔換位的型式3種耐張塔換位方式中，以單柱組合耐張塔換位、雙回路同塔換位的型式較優(yōu)，“雙—單—雙”的換位型式經(jīng)濟性較差，一般在超高壓輸電線路中極少采用［10］。

經(jīng)過單柱組合耐張換位塔和同塔雙回同塔換位的經(jīng)濟性比較，單柱組合耐張塔換位相比同塔雙回同塔換位在經(jīng)濟性、施工難度、檢修方便性、金具復雜性方面都占優(yōu)，因此，本段線路推薦使用單柱組合耐張塔進行換位。

4 結論

(1)對于2回線垂直排列的雙回路的換位，由于其導線布置的限制，若采用直線換位，其線間距離的要求對換位塔的設計及施工帶來很高的要求，因此特高壓交流雙回路推薦采用耐張塔換位方式。

(2)“雙—單—雙”的換位型式、單柱組合耐張塔換位、雙回路同塔換位的型式3種耐張塔換位方式中，以單柱組合耐張塔換位、雙回路同塔換位的型式較優(yōu)，“雙—單—雙”的換位型式一般在超高壓輸電線路中極少采用。

(3)經(jīng)過單柱組合耐張塔換位和同塔雙回同塔換位的經(jīng)濟性比較，單柱組合耐張塔換位相比同塔雙回同塔換位在經(jīng)濟性、施工難度、檢修方便性、金具復雜性方面都占優(yōu)，因此，本段線路推薦使用單柱組合耐張塔進行換位。

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