±800kV特高壓直流輸電線路耐張塔塔型優(yōu)化研究

趙慶鵬

摘要：目前，我國已有的±800kV特高壓直流輸電線路耐張塔主要根據(jù)國內(nèi)外超高壓交直流運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在運(yùn)維中，跳線對地凈空距離較小的矛盾突出，危險(xiǎn)點(diǎn)多，通道樹木隱患嚴(yán)重，樹木砍伐協(xié)調(diào)工作量大，維護(hù)費(fèi)用高。本文綜合考慮其塔型結(jié)構(gòu)、跳線安裝位置、空氣間隙組合等因素，探討±800kV特高壓直流輸電線路耐張塔塔型優(yōu)化的可能性，對經(jīng)濟(jì)效益和社會效益進(jìn)行分析，為后續(xù)±800kV特高壓直流輸電線路的耐張塔設(shè)計(jì)提供參考建議。

關(guān)鍵詞：特高壓;耐張塔;跳線串;空氣間隙。

Optimisation Study on The Type of Strain Tower of ±800kV Ultrahigh-Voltage Direct Transmission Line

Abstract：At present， the existing strain tower of ±800kV ultrahigh-voltage direct transmission line is designed mainly based on domestic and foreign operation-experience of ultrahigh-voltage AC and DC. In the operation and maintenance， the hazard caused by inadequate net distance between jumper and ground has threatened the landscape-trees， also increase the maintenance and coordination cost of felling operation. With comprehensive consideration of tower type， position of jumper installation， air gap combination， etc.， the probability of optimisation study on the type of strain tower of ±800kV ultrahigh-voltage direct transmission line is discussed in this paper， as well as the economic and social benefits accordingly， to provide suggestions to the design of strain tower of ±800kV ultrahigh-voltage direct transmission line。

Key words： Ultrahigh-voltage; Stain tower; Jumper; Air gap。

我國±800kV特高壓直流輸電線根據(jù)國內(nèi)外超高壓交直流輸電運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，線路經(jīng)過地區(qū)大部分為山區(qū)，伴有丘陵、平地、其中高山大嶺占33.4%，一般山地占50.5%，丘陵占8.6%，平地占8.6%。具有海拔高，山勢險(xiǎn)峻，高差大，地質(zhì)條件復(fù)雜，森林覆蓋面積大的特點(diǎn)。耐張塔跳線對地凈空距離較小矛盾突出，常有砍伐樹木和協(xié)調(diào)現(xiàn)象，隨著環(huán)境保護(hù)意識提高，砍伐樹木滿足凈空距離的運(yùn)維方式越來越難得到地方政府、環(huán)境保護(hù)部門支持和認(rèn)同。本文根據(jù)山區(qū)耐張塔位邊坡陡峭、植被茂盛等特點(diǎn)，以±800kV楚穗和普僑直流輸電線路為工程依據(jù)，探討±800kV桿子型耐張塔塔型優(yōu)化的可行性，提出優(yōu)化措施，達(dá)到節(jié)約投資、減少樹木砍伐和協(xié)調(diào)工作，維護(hù)生態(tài)環(huán)境及后續(xù)±800kV直流輸電線路耐張塔塔型設(shè)計(jì)提供參。

1工程空氣間隙的選擇

本工程±800kV線路采用“V”型絕緣子串，工作電壓及雷電過電壓對塔頭空氣間隙不起控制作用，而操作過電壓及帶電作業(yè)工控直接影響塔頭規(guī)劃設(shè)計(jì)，本工程采用的空氣間隙如表1。

2、通過運(yùn)行方式調(diào)整，帶電作業(yè)工況間隙不作為塔頭設(shè)計(jì)的控制條件。耐張塔塔型見圖1，V串長約12m，凈空距離約8.5m。

2現(xiàn)有桿字型耐張塔塔型優(yōu)化的可行性分析

我國現(xiàn)有±800kV干字型線路耐張轉(zhuǎn)角塔為兩層結(jié)構(gòu)型式，見圖1。耐張塔塔身附近的線路對地距離由導(dǎo)線跳線控制。而導(dǎo)線掛點(diǎn)外側(cè)橫擔(dān)只是起到懸掛下導(dǎo)線跳線的目的，其所受負(fù)荷較小，如將耐張串掛點(diǎn)外側(cè)橫擔(dān)，對耐張塔的受力改變不會有較大影響，而導(dǎo)線跳線需要尋求另外的支撐懸掛點(diǎn)。

根據(jù)耐張塔塔型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為解決干字型耐張塔跳線對地距離控制的問題，本文對干字型耐張塔塔型優(yōu)化提出如下方案：取消耐張串掛點(diǎn)以外橫擔(dān)，研究導(dǎo)線跳線串，達(dá)到提升跳線高度的目的。

3塔型優(yōu)化方案

3.1取消耐張串掛點(diǎn)外側(cè)橫擔(dān)

以±800kV普僑直流輸電線路工程的J2711耐張轉(zhuǎn)角塔為例，進(jìn)行優(yōu)化，取消耐張串掛點(diǎn)外側(cè)橫擔(dān)后的耐張塔橫擔(dān)，在保持原來“V”型絕緣子串夾角和串長不變的條件下，將跳線安裝至地線支架下方，如圖2所示。

3.2? 跳線串對鐵塔空氣間隙的校核

±800kV普僑直流輸電線路工程的跳線，采用鼠龍式剛性跳線裝置，跳線對塔身的間隙是否滿足要求，由表1可知，帶電作業(yè)工況間隙要求值控制。本文對鐵塔、絕緣子串及跳線進(jìn)行三維建模，充分考慮耐張塔的不同轉(zhuǎn)角角度、剛性鼠籠式跳線的特點(diǎn)，跳線對塔身的最小空氣間隙取8.5m，滿足空氣間隙要求。

4社會經(jīng)濟(jì)效益分析

和優(yōu)化前相比，優(yōu)化后的干字型耐張塔取消了耐張串掛點(diǎn)以外的橫擔(dān)長度，有效提高了對地絕緣凈空距離約10.4米，達(dá)到降低塔高，減少樹木砍伐的目的，見圖3。

本文對優(yōu)化后的干字型耐張塔從本體投資及走廊運(yùn)維樹木砍伐費(fèi)用方面來進(jìn)行社會經(jīng)濟(jì)效益分析。

4.1經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1.1本體費(fèi)用分析

降低塔高帶來的塔材變化方面進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算分析，得出本體費(fèi)用變化見表2，優(yōu)化后的干字型耐張塔具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

4.1.2走廊清理費(fèi)用分析

依據(jù)超高壓昆明局±800kV楚穗直流和普橋直流的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，特高壓直流耐張塔對地絕緣凈空距離大約為20m，一方面電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)模擴(kuò)大，沿線村民經(jīng)濟(jì)意識逐漸提高，線路終勘結(jié)束后，農(nóng)民就會有意識的再線路沿線種植高桿經(jīng)濟(jì)植物，比如桉樹，生長速度快，每年長2-3m，種植三年左右高度達(dá)到11-14m，跳線下的凈空距離就已經(jīng)不滿足運(yùn)行規(guī)程要求，必須進(jìn)行清理。通過優(yōu)化提高跳線高度，可有效減少樹木砍伐，可節(jié)約費(fèi)用見表3。

4.1.3工程舉例說明

以超高壓輸電公司昆明局運(yùn)行維護(hù)的±800kV楚穗直流輸電線路為例，根據(jù)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，分別統(tǒng)計(jì)可降低塔高和可避免樹木砍伐耐張塔數(shù)量，并計(jì)算出可節(jié)約費(fèi)用，見表4。

4.2社會效益分析

本文研究成果可有效的減少干字型耐張塔的鋼材使用量、樹木砍伐量。因而可節(jié)約鋼材所消耗的鐵礦石18t、標(biāo)準(zhǔn)煤8.3t、電量3970kW、新鮮水60t，同時(shí)減少二氧化碳排放量26t、污水排放量26m3、煙粉塵排放量13kg和二氧化硫排放量23.4kg;優(yōu)化后的單基干字型耐張塔可減少樹木砍伐約2100m2，每年可吸收二氧化碳約7700t;保護(hù)植被原貌。

綜上所述，本課題成果有效的減少資源消耗，維護(hù)了生態(tài)環(huán)境，為發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)也做了貢獻(xiàn)，符合低碳電網(wǎng)的要求。

5總結(jié)

本文針對現(xiàn)有干字型耐張塔運(yùn)維存在的缺點(diǎn)，對取消下導(dǎo)線跳線橫擔(dān)、降低桿塔高度的可行性及設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究，優(yōu)化干字型耐張塔塔頭結(jié)構(gòu);計(jì)算校核跳線對耐張塔的空氣間隙;結(jié)合工程實(shí)例分析優(yōu)化成果帶來的經(jīng)濟(jì)性。結(jié)論如下：

5.1優(yōu)化后的耐張塔可提升下相跳線高度10.4m從而達(dá)到降低塔高，減小樹木砍伐及運(yùn)維協(xié)調(diào)目的。

5.2優(yōu)化后的耐張塔跳線滿足設(shè)計(jì)要求。

5.3以±800kV楚穗直流線路為例，分別統(tǒng)計(jì)可降低塔高、可避免樹木砍伐及的耐張塔數(shù)量，計(jì)算得出平均每公里可節(jié)約5.03萬元，對于長距離特高壓直流輸電線路來說，有較為明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

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