兩條特高壓直流輸電線路并行布置方案研究

陳 宏，田軍濤，張 超

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，山西太原 030001）

0 引言

特高壓直流定位于大型能源基地的遠(yuǎn)距離、大容量外送，發(fā)展特高壓是國(guó)務(wù)院做出的重大戰(zhàn)略決策，隨著我國(guó)電力系統(tǒng)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)、西電東送、南北互供工程的實(shí)施，以及國(guó)家特高壓骨干電網(wǎng)的建設(shè)，在同一地區(qū)，形成多條特高壓線路共用線路廊道的格局。由于輸電線路走廊資源的緊缺，特高壓線路極間距大、線路廊道寬，對(duì)沿線的城市規(guī)劃、障礙物拆遷、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響巨大。對(duì)于走廊資源緊張地區(qū)同走廊架設(shè)的特高壓線路，在工程設(shè)計(jì)和建設(shè)中，如何控制其電磁環(huán)境和電氣距離，在確保安全可靠的前提下，減少走廊寬度與拆遷，降低工程投資，具有重大意義。

1 陜湖線及靈紹線概況

本文依托工程為山西南段的陜湖線和靈紹線，屬于典型的“兩直”線路并行布置方式，線路平行長(zhǎng)度約為100 km，線路所經(jīng)區(qū)域平地約43.9%，丘陵約14.1%，山地約50.8%，高山約10.7%。兩條線路均采用兩極方式架設(shè)。

2 電氣安全距離及電磁環(huán)境的控制值

2.1 電氣安全距離

2.1.1 空氣間隙

本案涉及工程走廊緊張地段海拔高度均在1 000 m以下，參照《±800 kV直流架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB 50790—2013)[1]，操作過(guò)電壓最小間隙5.3 m（1.6倍基準(zhǔn)值)，工頻過(guò)電壓最小間隙2.3 m，最小對(duì)地距離值居民區(qū)、農(nóng)業(yè)耕作區(qū)、非農(nóng)業(yè)耕作區(qū)分別為21 m、18 m、16 m。

2.1.2 線路線間距離要求值

依據(jù)現(xiàn)行的特高壓直流設(shè)計(jì)規(guī)范[1]，直流線路導(dǎo)線的線間距離要求值見(jiàn)式（1）。

其中，D為導(dǎo)線水平線間距離，m；ki懸垂絕緣子串系數(shù)；Lk為懸垂絕緣子串長(zhǎng)度，m；U為系統(tǒng)標(biāo)稱電壓，kV；fc為導(dǎo)線最大弧垂，m；A為增大系數(shù)（10～15 mm冰區(qū)，A=0）。

2.1.3 直流特高壓線路與架空線路水平接近距離要求值

在最大風(fēng)偏情況下，邊導(dǎo)線間最小水平距離20 m，邊導(dǎo)線對(duì)鄰塔最小水平距離13 m。

2.2 電磁環(huán)境控制值

根據(jù)《±800 kV直流架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50790—2013）[1]，分別取值如下。

2.2.1 合成場(chǎng)強(qiáng)限值

對(duì)于單獨(dú)的直流特高壓線路，直流特高壓架空輸電線下地面的電場(chǎng)強(qiáng)度取值如下：對(duì)于居民區(qū)，合成場(chǎng)強(qiáng)限定在晴天25 kV/m，雨天30 kV/m；對(duì)于非居民區(qū)（如跨越農(nóng)田），合成場(chǎng)強(qiáng)限定在晴天30 kV/m，雨天36 kV/m；對(duì)于人煙稀少的非農(nóng)業(yè)耕作區(qū)，合成場(chǎng)強(qiáng)限定在晴天35 kV/m，雨天42 kV/m；線路鄰近民房時(shí)，民房所在處地面的未畸變合成電場(chǎng)強(qiáng)度按濕導(dǎo)線條件計(jì)算，不超過(guò)15 kV/m。

2.2.2 無(wú)線電干擾限值

在海拔1 000 m及以下地區(qū)，距直流架空輸電線路正極性導(dǎo)線對(duì)地投影外20 m處，80%時(shí)間，80%置信度，0.5 MHz頻率的無(wú)線電干擾不應(yīng)超過(guò) 58 dB(μV/m)。

2.2.3 可聽(tīng)噪聲限值

在海拔1 000 m及以下地區(qū)，距直流架空輸電線路正極性導(dǎo)線對(duì)地投影外20 m處，由線路電暈產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲（L50） 值不超過(guò)45 dB(A)。

3 計(jì)算輸入條件和原則

3.1 計(jì)算輸入條件

線路沿線海拔不大于1 000 m，基本風(fēng)速采用27 m/s，覆冰厚度10 mm，地形為平丘地區(qū)。靈紹線、陜湖線導(dǎo)線分別采用6×JL1/G3A-1250/70和 8×JL1/G3A-1250/70。

選擇用于計(jì)算研究的塔頭尺寸如下。

常規(guī)型：雙極水平布置，懸垂串V型布置，單側(cè)橫擔(dān)長(zhǎng)度18.63 m。

F塔導(dǎo)線雙極上下布置，懸垂串V型布置，直線塔單側(cè)橫擔(dān)長(zhǎng)度18.40 m，耐張塔單側(cè)橫擔(dān)長(zhǎng)度17.6 m。

3.2 計(jì)算原則

線路塔位布置同步指相鄰線路檔距相同，鐵塔位于同一平面上，在這種情況下，考慮線路并行間距時(shí)需考慮以下三種情況，取其大者作為線路并行間距。三種情況如下。

a)滿足線路塔位同步布置滿足相鄰輸電線路橫擔(dān)不相碰時(shí)和滿足線路塔位布置不同步時(shí)一回線路導(dǎo)線風(fēng)偏后對(duì)相鄰線路鐵塔電氣安全距離時(shí)，線路最小并行間距。

b)滿足相鄰輸電線路導(dǎo)線水平線間距離要求時(shí)，線路最小并行間距。

c)滿足在區(qū)域環(huán)境下電磁環(huán)境要求時(shí)，線路最小并行間距。

3.3 電氣安全距離決定的并行間距計(jì)算結(jié)果

在計(jì)算一回線路邊導(dǎo)線風(fēng)偏后對(duì)另一回線路鐵塔的距離時(shí)，考慮另一回線路鐵塔位于本回線路檔距中弧垂最大位置；計(jì)算導(dǎo)線風(fēng)偏時(shí)，導(dǎo)線平均高取30 m，風(fēng)壓不均勻系數(shù)取0.75，不考慮垂直布置的各相/極導(dǎo)線的風(fēng)壓高度系數(shù)變化（裕度為0.5 m）。

通過(guò)以上分析，兩回±800 kV直流線路并行時(shí)，考慮電氣安全距離要求的最小中心間距見(jiàn)表1。

3.4 施工要求的并行間距計(jì)算結(jié)果

在走廊狹窄地段采用塔式起重機(jī)分解組塔、落地?fù)u（平）臂抱桿分解組塔2種組塔方式。對(duì)于同步布置方式，后建特高壓直流線路鐵塔與已建線路鐵塔并行情況下，確保施工事故及吊裝時(shí)鋼絲繩纜索風(fēng)偏擺動(dòng)不對(duì)已建線路的安全運(yùn)行造成影響，本文建議兩回相鄰鐵塔橫擔(dān)之間應(yīng)留出5 m的間隙。施工要求的并行間距計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

對(duì)于非同步布置方式，后建線路鐵塔在已建線路的檔距中。非同步布置方式受最大風(fēng)偏對(duì)平行線路鄰塔的13 m距離要求控制。因此，非同步布置方式下的線路平行間距無(wú)需再因滿足組塔施工安全再增加。

3.5 交直流特高壓線路并行的電磁環(huán)境研究

兩回常規(guī)塔±800 kV直流線路并行，最不利極性順序布置下，按導(dǎo)線高度18 m計(jì)算，電磁環(huán)境要求的兩回線并行間距為40 m，并行間距不受電磁環(huán)境控制。

表1 電氣距離要求的兩回±800 kV直流線路并行間距 m

表2 同步布置下的組塔施工安全要求的中心（鐵塔中心）間距 m

4 結(jié)論

根據(jù)分析計(jì)算，綜合考慮電氣安全距離、施工安全、電磁環(huán)境因素，陜湖線與靈紹線兩回直流線路并行要求的最小并行間距（塔中心—塔中心） 見(jiàn)表3、表4。

表3 “兩直”線路并行要求的最小并行間距（F塔為直線塔） m

續(xù)表3

表4 “兩直”線路并行要求的最小并行間距（F塔為耐張塔） m

當(dāng)檔距約400 m以上時(shí)，兩回直流線路并行間距全部由塔位不同步布置時(shí)的風(fēng)偏距離控制。兩回直流線路均采用F型塔且面對(duì)面布置時(shí)，所需的并行間距（塔中心對(duì)塔中心） 比采用常規(guī)塔型時(shí)要求的并行間距還大一點(diǎn)，其原因是采用的F型塔單側(cè)橫擔(dān)長(zhǎng)度大于常規(guī)塔單側(cè)橫擔(dān)長(zhǎng)度。當(dāng)F塔橫擔(dān)朝向走廊內(nèi)側(cè)布置時(shí)，要求的兩回路鐵塔中心距離較大，但外側(cè)導(dǎo)線間距??；當(dāng)F塔橫擔(dān)朝向走廊外側(cè)布置時(shí)，要求的兩回路鐵塔中心距離較小，但外側(cè)導(dǎo)線間距大。在走廊緊張地帶，建議選用“F”型塔，并且可根據(jù)走廊控制點(diǎn)實(shí)際情況選擇“F”型塔橫擔(dān)朝向，以達(dá)到最優(yōu)效果。當(dāng)F塔為耐張塔且跳線橫擔(dān)面向常規(guī)塔時(shí)，并行間距相比由F型直線塔結(jié)論計(jì)算得出的數(shù)值要大，主要是因?yàn)榇藭r(shí)需考慮F塔跳線與常規(guī)塔導(dǎo)線間的安全距離要求。

[1] 中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)，中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)公司，中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司，等.±800 kV直流架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范:GB 50790—2013[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012：17，19，37，41，42.