220kV白高線、白東北線二分裂導線加裝阻尼間隔棒改造

褚建偉,王志鋼,單立君,趙 騁

(1.國網通化供電公司,吉林 通化 134001;2.國網白山供電公司,吉林 白山 134300)

近年來,在容許范圍內通過改造提高輸電線路容量已成為電網普遍采取的技術措施。白山發(fā)電廠原裝機容量 5×300 MW,新增 2×150 MW后,其 2條送出線路220 kV白高線、白東北線(2×LGJ-240)的最大輸送電力均由 30×104kW增大至 45×104kW,最大電流達 1 100 A,復導線出現了粘連、鞭擊等現象,必須采取有效的技術措施加以解決。

1 存在的主要問題

220 kV白高線、白東北線在最大輸送電力45×104kW時,現場觀測復導線出現子線粘連、鞭擊現象,導線弛度降低造成對地距離不足。以220 kV白高線為例,該線路共24檔發(fā)生導線粘連 (見表1)。為保證線路安全運行,采取復導線加裝間隔棒、增加鐵塔、調整弛度等技術措施。

2 線路技術改造方案

對于運行中的雙分裂導線,一般考慮采用適當減小上子導線弧垂,降低下子導線高度,增大雙分裂導線上、下子導線的間距,或加裝間隔棒的方法。該方法施工復雜,工作量大。采用加裝間隔棒的方法不適于處理連續(xù)多檔的粘連問題,尤其導線對地距離較大時,施工難度大,施工安全系數低。

表1 220kV白高線發(fā)生粘連檔明細

考慮到220 kV白東北線、白東南線發(fā)生粘連檔兩端為直線塔的比例較大,可采用更換或增加延長金具的方法,單獨調整粘連檔分裂導線子導線的間距,在該檔兩端直線塔上同時更換線間距離更大的雙懸垂線夾,或在上、下線夾間加掛延長金具,以增大子導線間距。對有一端為耐張塔的粘連檔,除了在直線塔端采取同樣措施外,還可在耐張塔端增加相應長度的延長金具,以增大子導線間距。

利用更換或增加延長金具來增加子導線間距后,因絕緣子串垂直分量重力增大,在工頻電壓、操作過電壓和雷電過電壓 3種條件下,懸垂絕緣子串搖擺角減小,但帶電點對懸掛橫擔距離稍增大,使帶電點對塔身或下橫擔距離減小 200～300 mm,懸垂絕緣子串搖擺角分別在 8°、18°以及 45°以內。取懸垂絕緣子串長為 3 000 mm,上述3種條件下的搖擺角分別為 10°、20°以及 50°。對各種 220 kV運行鐵塔進行校檢表明,調整后,在上述 3種條件下,與 GB 50545— 2010《110 kV～750 kV架空輸電線路設計技術規(guī)定》、DL/T 5154— 2002架空送電線路桿塔結構設計技術規(guī)定》比較,帶電點對塔身或下橫擔的距離,仍有較大的安全裕度。但是對于對地距離較小的桿塔,調整后將會使對地距離比原來更小,不能滿足 GB 50545— 2010、DL/T 5154— 2002規(guī)定的高度,因此該種方法并不可行。

通過以上分析,采取加裝復導線間隔棒的方法可以達到預期的效果。由于增大負荷電流及安裝間隔棒后,會使導線溫度上升和導線質量增加,實地觀測發(fā)現檔距在 400～600 m內的導線弧垂下降 2 m左右,部分地段導線對地距離不能滿足安全運行的要求。現場采取了調整弛度 10處,加裝、更換鐵塔2基等措施,使其滿足導線對地安全距離要求。

圖1 FJQ-404二分裂球絞阻尼型間隔棒

3 復導線間隔棒安裝

3.1 復導線間隔棒選型

按間隔棒的工作特性大體可分為阻尼型及非阻尼型間隔棒 2類。阻尼型間隔棒具有在間隔棒活動關節(jié)處利用橡膠做阻尼材料來消耗導線的振動能量,對導線振動產生阻尼作用的特點,可適用于各地區(qū)。220 kV白高線、白東北線地處山區(qū)和丘陵地帶,受季風影響較大,導線容易產生振動,適宜采用阻尼型間隔棒。

選擇FJQ-404二分裂球絞阻尼間隔棒(見圖1),球絞間隔棒的線夾由鋁合金制造,以球窩與撐棒的鋼球為絞接點,沿水平和垂直方向均可轉動 5～8°。間隔棒承受導線短路電磁吸引力產生的向心力為 3～4 kN,安全系數為 2.5,間隔棒的軸向破壞荷重不小于 7～10 kN。

3.2 間隔棒安裝位置

目前,國內外廣泛采用按不等距安裝間隔棒的方式[1]。參考國內外廠家所推薦的安裝距離,本次線路加裝間隔棒按以下 3項原則:

a.第 1檔距對第 2檔距 (或倒第 1對倒第 2檔距)的比值在 0.55～0.65之間,此外,間隔棒布置成對于檔距中央呈不對稱分布;

b.端次檔距長度為 350～550 m時,阻尼性能良好的間隔棒間距為30～45 m,阻尼性能一般或非阻尼型間隔棒間距為 25～35 m;

c.最大次檔距長度為 550～800 m時,阻尼性能良好的間隔棒間距為 80～90 m,阻尼性能一般或非阻尼型間隔棒間距為 60～65 m。

3.3 間隔棒的技術要求

a.輸電線路發(fā)生短路故障時,分裂導線受電磁作用將產生較大向心力,間隔棒的各部件應在經受這一壓力時不發(fā)生破壞或永久變形。

b.分裂導線間隔棒的機械強度應能承受導線覆冰不平衡張力(如僅單根導線覆冰)、次檔距振蕩及單根導線有人作業(yè)時在子導線之間產生的拉、壓力。考慮到極端狀況,該強度應不低于 4 kN。

c.輸電線路不僅要求在正常運行或微風振動情況下間隔棒對導線有穩(wěn)固的握力,而且在不均勻覆冰等原因使導線發(fā)生扭轉時,間隔棒夾頭應能握住導線,以保證外力消除(如覆冰脫落)后導線可自行恢復到原位置。國外資料及國內實測結果表明,在長期運行情況下,鋁截面為300 mm2的鋼芯鋁絞線,間隔棒夾頭扭握力不應低于25～30 N· m,鋁截面400 mm2的鋼芯鋁絞線,間隔棒夾頭扭握力不應低于35～40 N· m。LGJ-240導線的間隔棒夾頭握力不低于25N· m。由于夾頭的防松類型不同,各類夾頭初始扭握力的標準也不相同,因此夾頭初始扭握力應根據各類夾頭可能使導線產生的最大徑向蠕變及放松方式等因素綜合確定。

d.間隔棒應具有充分的活動性,以避免由于導線的振蕩、振動弛度差及不均勻覆冰時,夾頭附近的導線出現高應力疲勞損壞。

e.間隔棒應符合線路金具防電暈及無線電干擾的要求。此外,對采用橡膠做阻尼元件或做夾頭放松件的間隔棒而言,橡膠應具有一定的導電性能,以防止子導線之間不平衡電壓作用下橡膠元件發(fā)熱損壞。

4 結束語

導線發(fā)生粘連后,分裂導線的幾何間距大幅度減少,電暈放電起始電壓降低到原來的27%,導致容易出現電暈放電,局部對地電容減小。另一方面,分裂導線出現粘連后鞭擊現象突出,導線容易磨損,不但進一步增加線損,還有可能造成導線斷股,甚至斷線的事故。

通過對 220 kV白高線、白東北線發(fā)生導線粘連,鞭擊的部分線路進行加裝間隔棒改造,線路發(fā)生導線粘連大幅度減少,震動及鞭擊情況基本消除。在不更換導線的情況下,220 kV白高線、白東北線送出線路完全滿足白山發(fā)電廠機組滿負荷運行時的最大輸送電力要求,確保了上述送出線路在極端工況下的安全、穩(wěn)定運行。