試論500kV輸電線路的特點(diǎn)

周光清 程武良

摘要：500kV輸電線路是電力系統(tǒng)中的一部分，它的輸送力與安全度需與相對應(yīng)的發(fā)電工程結(jié)合考慮再進(jìn)行作業(yè)，還要在設(shè)計施工及運(yùn)行過程中做到質(zhì)量保證，才能使其工作安全有效率地完成。文章闡述了500kV輸電線路及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，同時對張力放線及緊湊型輸電線路的特點(diǎn)也進(jìn)行了相關(guān)性論述。

關(guān)鍵詞：輸電線路；絕緣子；超高壓；電力系統(tǒng)；發(fā)電工程 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM752 文章編號：1009-2374（2016）18-0150-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.074

1 500kV輸電線路的特點(diǎn)

1.1 輸電容量大

220kV輸電線路的輸送容量一般在500～1000MW區(qū)間內(nèi)，美國500kV輸電線路輸送容量與之相符，500kV輸電線路經(jīng)濟(jì)輸送功率是950MW。日本由于國土面積較小，500kV輸電線路的最大輸送功率值達(dá)到5000MW。因其輸送功率大，每相用單根300mm2或400mm2鋼芯鋁絞線，已經(jīng)滿足不了載流量的需求，所以要用由三根或是四根導(dǎo)線組成的三四分裂的導(dǎo)線作為每相載體。應(yīng)用多分裂導(dǎo)線時，分裂導(dǎo)線的數(shù)量越多，線路的自然功率將越大，這有利于遠(yuǎn)距離輸電線路系統(tǒng)的穩(wěn)定。

1.2 供電可靠性高

輸送的功率越大，供電的可靠度要求就越高，不然因其線路本體故障或外來因素而發(fā)生送電中斷，就會造成嚴(yán)重后果，影響本區(qū)工業(yè)及農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)與居民的基本生活。為了提升輸電線路運(yùn)行的可靠度，應(yīng)該應(yīng)用一些必要的手段，其中包括：（1）變電站設(shè)計方面采用結(jié)實(shí)的主結(jié)線、可靠度高的電氣設(shè)備和先進(jìn)的繼電保護(hù)裝置等；（2）在進(jìn)行線路桿塔與基礎(chǔ)的設(shè)計工作時，要考慮到強(qiáng)度保證能夠承受來自外界的氣象條件所導(dǎo)致的各種機(jī)械負(fù)荷，如覆冰、風(fēng)力、溫度變化以及可能出現(xiàn)一相或者兩相斷線所出發(fā)生的機(jī)械應(yīng)力變化；（3）線路應(yīng)保證有足夠的絕緣水平，保證線路承受得了操作、雷電過電壓及絕緣子污穢引發(fā)的電氣強(qiáng)度的下降，所以要確認(rèn)絕緣子的型號及片數(shù)、引流線和桿塔之間的最小距離；（4）施工過程中必須要保證施工質(zhì)量，對于導(dǎo)線本身要有足夠強(qiáng)度，還要注意導(dǎo)線的各個聯(lián)結(jié)點(diǎn)及液、爆壓聯(lián)接時的施工質(zhì)量，所用的聯(lián)結(jié)金具和安裝方式也要考慮進(jìn)去。

1.3 線路長

500kV輸電線路通常是將設(shè)立在邊遠(yuǎn)地區(qū)的水力及火力發(fā)電站的電力輸送到負(fù)荷中心，以高電壓送電滿足遠(yuǎn)距離的送電需求，所以500kV的送電線路長度通常在200km以上。如姚雙輸電線路，其全長342.3km。二灘至自貢的輸電線路，每回的長度為465km。長線路使導(dǎo)線經(jīng)過多個地區(qū)，使得整條線路所遇的氣候和地形、地質(zhì)條件變得復(fù)雜，這便增大了線路設(shè)計難度。長線路最嚴(yán)重的問題是運(yùn)行及電容效應(yīng)，這種電容效應(yīng)出現(xiàn)在空載線路的投運(yùn)階段，在線路后端出現(xiàn)的高于系統(tǒng)正常電壓的過電壓，這個電壓甚至?xí)鲭娫措妷旱囊槐蹲笥?，如果不對這類過電壓進(jìn)行限制，便會導(dǎo)致電氣設(shè)備的損壞。對長線路的電容效應(yīng)而言，設(shè)計時應(yīng)加以考慮，一般是在后端變電站加并聯(lián)電抗器用以限制。

1.4 線路工作電壓高

500kV輸電線路屬于超高壓級的線路類型，因?yàn)楣ぷ麟妷焊撸缶€路的相隔、對地距離、絕緣子的長度、引流線的空氣間隔的距離比220kV的線路要大很多，如平武輸電線路直線塔導(dǎo)線排列時，導(dǎo)線之間的距離為13.4m，一般500kV輸電線路的出線走廊要有60m的寬度。500kV線路因其工作電壓高，極易出現(xiàn)電暈現(xiàn)象。這現(xiàn)象會消耗大量的電能，同時還會產(chǎn)生電磁波，并對外界無線電產(chǎn)生影響，這便是無線電干擾。這種干擾以1MHz頻率為主，還會產(chǎn)生噪音、化學(xué)腐蝕，并加大大氣之間的臭氧含量。為了減少電暈的出現(xiàn)，500kV輸電線路在施工過程中必須要注意導(dǎo)線表面的處理，避免導(dǎo)線著地磨損出現(xiàn)毛刺，若出現(xiàn)也應(yīng)及時進(jìn)行處理。所用的金具應(yīng)注意其表面的曲率半徑，在設(shè)計的時候要考慮加裝如屏蔽環(huán)等附加零件，降低電暈出現(xiàn)的概率。

2 500kV輸電線路在線路結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)

2.1 采用分裂導(dǎo)線

分裂導(dǎo)線一般用三或四根導(dǎo)線組合成一相導(dǎo)線，導(dǎo)線自身的機(jī)械負(fù)荷較大，其懸掛的絕緣子串選擇單串或雙串絕緣子進(jìn)行組裝，以導(dǎo)線總拉力為依據(jù)，選用雙串XP-21型或是XP-30型絕緣子進(jìn)行組裝工作。各相的分裂導(dǎo)線由其子導(dǎo)線組合而成，子導(dǎo)線間由間隔棒固定起來，限制子導(dǎo)線間的相互運(yùn)動以及正常運(yùn)行模式下分裂導(dǎo)線的形狀。各子導(dǎo)線間的間距保持在400～500mm，中國大多數(shù)500kV輸電線路運(yùn)用間距為450mm。未加裝均壓環(huán)和屏蔽環(huán)工作時電壓是非常高的，絕緣子串里面的每個絕緣子電壓分布不平衡，靠導(dǎo)線比較近的第一個絕緣子承載過高電壓，導(dǎo)致其劣化率太高，為了改善這一情況，應(yīng)該安裝均壓環(huán)，通常情況下會將其安裝在第一片絕緣子70～100mm處。在絕緣子串周圍的電場強(qiáng)度較大，要降低這個位置的電位梯度從而保證電暈不會出現(xiàn)，在線路上也要裝上屏蔽環(huán)。簡化線路的結(jié)構(gòu)，通常把二者設(shè)計為一個整體，稱作均壓屏蔽環(huán)，均勻電壓的作用是保護(hù)絕緣子，屏蔽作用是保護(hù)金具，防止產(chǎn)生電暈。

2.2 桿塔型式

不論是國內(nèi)還是國外，500kV輸電線路一般都使用鐵塔，現(xiàn)階段國內(nèi)多使用立式鐵塔，以導(dǎo)線的不同排列為依據(jù)，使用不同的貓頭、酒杯型等。國內(nèi)一少部分500kV線路上有拉線塔的使用。這些鐵塔在本質(zhì)上與220kV線路并無較大差別，但都有塔頭結(jié)構(gòu)尺寸大、相間隔距離大及負(fù)荷力大等特點(diǎn)。

2.3 鐵塔基礎(chǔ)

500kV輸電線路的鐵塔基本構(gòu)造是運(yùn)用鋼筋混凝土自立式，有些地質(zhì)條件不好的地方會運(yùn)用灌注樁基礎(chǔ)。近些年來國內(nèi)所建的500kV輸電線路采用斜柱式基礎(chǔ)，它的基礎(chǔ)軸線斜度和鐵塔主要材斜一致，使鐵塔主要材料上的作用力作用到基礎(chǔ)底端，這種斜柱式基礎(chǔ)的作用是可以減少混凝土材料用量，節(jié)省工程造價。

2.4 絕緣子串

500kV輸電線路的絕緣性能要能滿足正常的工作、內(nèi)過、外過電壓的作用下，不產(chǎn)生閃烙短路現(xiàn)象。一般對直線串運(yùn)用28或29片絕緣子，在耐張段部位運(yùn)用30～32片XP-16絕緣子。

3 500kV輸電線路中的張力放線工藝

500kV輸電線路在導(dǎo)線展開安裝時，要避免導(dǎo)線著地，放置導(dǎo)線被擦傷而在運(yùn)行時誘發(fā)電暈，由于采用多股分裂式的導(dǎo)線，展開安裝導(dǎo)線與緊線的工作量很大，對此國內(nèi)外對500kV輸電線路運(yùn)用張力展開放置型與張力型放線互相配合的方法緊、排線。附件安裝等工作的整套架線方法叫做張力架線法。張力架線的優(yōu)點(diǎn)：（1）導(dǎo)線在架線作業(yè)過程中是處于架空狀態(tài)的，是為了不使導(dǎo)線和地面摩擦造成傷害，來減輕運(yùn)行過程中電暈現(xiàn)象的發(fā)生；（2）用一根牽引繩可以同時放置同一相的數(shù)根子導(dǎo)線，同一時間進(jìn)行收緊，架線速度變快，工作效率高，也有益于保證各個子導(dǎo)線的弧垂；（3）對于降低放線的青苗損害具有明顯的經(jīng)濟(jì)功效；（4）這種施工技術(shù)一般利用在跨越江河、作物區(qū)、泥沼、河網(wǎng)地帶等較為復(fù)雜的地形，可獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。張力架線是完整的機(jī)械化作業(yè)，從導(dǎo)線的展放工作和緊線工作的實(shí)施都是靠機(jī)械化，這是500kV輸電線路施工過程中最重要的特點(diǎn)，在作業(yè)過程中屬于不可缺少的一項(xiàng)技藝。張力架線在實(shí)施機(jī)械化放線的過程中所需要的機(jī)器用具有主要牽引機(jī)、主要張力機(jī)、小型牽引機(jī)、小型張力機(jī)及導(dǎo)線軸架、鋼絲卷、放線滑車、牽引繩等機(jī)器用具，以上設(shè)備與其他設(shè)備、固定設(shè)施共同組成了張力及牽引場，針對這兩個場之間實(shí)施架線工作，呈現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)一整套

系統(tǒng)。

4 500kV緊湊型輸電線路的特點(diǎn)

4.1 三相導(dǎo)線的布置

三相導(dǎo)線的安裝的位置通常是在同一個塔的窗戶里面，利用倒三角狀態(tài)對它進(jìn)行對稱式分布，其中上兩相的安裝點(diǎn)分別是窗里的內(nèi)、外兩個角的地方，下相安裝在塔頭的中部。一般來說，相鄰導(dǎo)線之間的中心距離是比較短的，包含6.7m和7.2m這兩種間距。三相導(dǎo)線一般會分裂成六根子導(dǎo)線，其中子導(dǎo)線的排列形式是以等邊六邊形為主，與六邊形的平行性質(zhì)一致，導(dǎo)線也要保持平行。在導(dǎo)線六邊形進(jìn)行排列時，它的外接圓直徑要設(shè)為750mm，分裂部分的子導(dǎo)線的間距為375mm。

4.2 V型串設(shè)置

在V型串設(shè)置實(shí)際施工中，V型串本身串長所需精度要求很高。為了確保無風(fēng)的狀態(tài)下V型串可以保持沒有任何受力的狀態(tài)，可用金具調(diào)節(jié)下相串長。在不同工程形式下導(dǎo)線的聯(lián)板位置在移動過后，組合串仍舊保持一串或是兩串同時進(jìn)行受力。

4.3 檔距與間隔棒

因?yàn)閷?dǎo)線的中心間距要比其他線路短得多，外加它的檔距變得比之前長，可能會因?yàn)樵馐茱L(fēng)影響致使兩根上導(dǎo)線的間距變短，繼而發(fā)生閃絡(luò)問題。所以，當(dāng)檔距大于700m時，就要安裝間隔棒，在安裝時，檔距與導(dǎo)線的間隔棒的安裝位置要結(jié)合起來。

5 結(jié)語

500kV輸電線路僅是電力系統(tǒng)中的一個部分，它的輸送力與安全度需與相對應(yīng)的發(fā)電工程結(jié)合考慮再進(jìn)行作業(yè)，還要在設(shè)計施工及運(yùn)行過程中做到質(zhì)量保證，才能使其工作安全有效率地完成。電力是人類工程與生活的必備能源，受到地勢和環(huán)境水源的影響，我國本身具有豐富的水能，這為我國的電力發(fā)展提供了得天獨(dú)厚的便利條件。社會人類不斷進(jìn)步，電網(wǎng)建設(shè)不斷擴(kuò)大，不同種類的電力施工技術(shù)不斷出現(xiàn)，各種輸電線路的應(yīng)用對我國電力行業(yè)的發(fā)展起到了推動性的作用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：周光清（1973-），男，江西豐城人，供職于國網(wǎng)江西電力公司檢修分公司輸電運(yùn)檢中心，研究方向：送電線路。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）