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)
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。
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)。
2.1.1 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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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
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.