600MW超臨界機(jī)組優(yōu)化調(diào)整降低煤耗分析

酒鋼集團(tuán)宏晟電熱公司 張 煒

采用同塔四回路設(shè)計(jì)不僅可以提高輸電線路的單位面積輸送容量，還可減少土地資源的占用，對(duì)緩解電力緊缺具有積極意義。500kV同塔四回路布置使復(fù)合絕緣子的電磁工作環(huán)境更加復(fù)雜，為使復(fù)合絕緣子表面電場(chǎng)分布更加均勻，需在高壓端安裝均壓環(huán)，其主要作用是降低絕緣子高壓端表面過高的電位梯度、減小最大電場(chǎng)強(qiáng)度，使電場(chǎng)分布趨于均勻，從而提高絕緣子污閃電壓。均壓環(huán)的結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝位置不僅影響絕緣子的電場(chǎng)分布，也影響自身的表面場(chǎng)強(qiáng)。為壓縮線路走廊，復(fù)合材料桿塔開始在高壓輸電線路中應(yīng)用。復(fù)合材料具有重量輕、電絕緣性優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，可節(jié)約大量的鋼材，縮小塔頭尺寸，避免風(fēng)偏事故。

1 500kV四回路半復(fù)合橫擔(dān)直線塔電場(chǎng)仿真

1.1 500kV四回路復(fù)合橫擔(dān)直線塔設(shè)計(jì)

根據(jù)結(jié)構(gòu)布置方式不同，500kV同塔四回路直線塔可采用半復(fù)合橫擔(dān)直線塔和全復(fù)合橫擔(dān)直線塔。半復(fù)合橫擔(dān)直線塔四回路采用水平布置，最外側(cè)兩回路利用復(fù)合材料與橫擔(dān)連接，懸垂串采用I串。內(nèi)側(cè)兩回與常規(guī)500kV雙回路一致，橫擔(dān)采用角鋼，懸垂串采用V型串。相比常規(guī)水平布置500kV四回路直線塔走廊寬度減少約9.2m，塔重減少約8.6%；全復(fù)合橫擔(dān)直線塔采用四回路垂直布置方式，橫擔(dān)采用復(fù)合材料。相比常規(guī)垂直布置500kV四回路直線塔走廊寬度減少約2m、鐵塔高度減少約13m、塔重減少約27%。由于采用復(fù)合材料橫擔(dān)，懸垂串可減少長(zhǎng)度。按照不平衡張力不超規(guī)范取值計(jì)算，推薦懸垂串總長(zhǎng)約1800mm，相比常規(guī)500kV懸垂I串長(zhǎng)減少約3900mm。

1.2 計(jì)算模型

桿塔主體部分為鋼結(jié)構(gòu)，橫擔(dān)部分采用復(fù)合材料。計(jì)算中，一相施加電壓為系統(tǒng)最高運(yùn)行相電壓的峰值，525kV×√2/√3=428661V，其它兩相則為最高運(yùn)行相電壓峰值的-1/2、即-214330V，考慮模型對(duì)稱性，計(jì)算時(shí)取右側(cè)部分建模計(jì)算。

500kV同塔四回緊縮型半復(fù)合橫擔(dān)直線塔壓管絕緣子、拉索絕緣子、V型絕緣子兩側(cè)的管徑（mm）、環(huán)徑（mm）、屏蔽深度（mm）分別為55/50/55/340/200/400/70/70/90，位置見圖2。

圖3給出了500kV同塔四回緊縮型半復(fù)合橫擔(dān)直線塔跑道環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸及安裝位置示意圖。跑道環(huán)與復(fù)合橫擔(dān)間距L=320mm，與端部金具相對(duì)位置H=204mm，管徑D=50mm，直線部分長(zhǎng)C=600mm，圓形部分直徑d=900mm。

1.3 計(jì)算結(jié)果

對(duì)500kV半復(fù)合橫擔(dān)四回路直線塔優(yōu)化后模型計(jì)算發(fā)現(xiàn)，Aa相峰值情況下各均壓屏蔽裝置表面場(chǎng)強(qiáng)最高，因此以Aa相為例展示500kV半復(fù)合橫擔(dān)四回路直線塔整體電場(chǎng)分布，計(jì)算結(jié)果如表1~2。

表1 復(fù)合橫擔(dān)金具表面電場(chǎng)最大值（峰值）

表2 絕緣子傘裙表面電場(chǎng)最大值（有效值）

金具表面最大電場(chǎng)強(qiáng)度為2100V/mm，滿足2300V/mm控制值要求；管型絕緣子傘裙表面場(chǎng)強(qiáng)最大值為361V/mm，V型懸垂絕緣子傘裙表面場(chǎng)強(qiáng)最大值為347V/mm，均滿足工程控制值400V/mm要求。

2 500kV四回路全復(fù)合橫擔(dān)直線塔電場(chǎng)仿真

計(jì)算模型。桿塔主體部分為鋼結(jié)構(gòu)，橫擔(dān)部分采用復(fù)合材料，建立仿真模型。跑道環(huán)與端部金具中心位置間距H=950mm、管徑R=50mm、均壓環(huán)長(zhǎng)L=1760mm、均壓環(huán)寬W=1170mm、彎曲部分半徑Rr=400mm、屏蔽深度100mm。如圖8所示。

計(jì)算結(jié)果。對(duì)500kV全復(fù)合橫擔(dān)四回路直線塔計(jì)算結(jié)果優(yōu)化后模型計(jì)算發(fā)現(xiàn)，Bb相峰值情況下各均壓屏蔽裝置表面場(chǎng)強(qiáng)最高，以b相為例展示500kV全復(fù)合橫擔(dān)四回路直線塔整體電場(chǎng)分布。計(jì)算結(jié)果如表3~4。

表3 復(fù)合橫擔(dān)金具表面電場(chǎng)分布（峰值）

表4 絕緣子傘裙表面電場(chǎng)分布（有效值）

各相峰值情況下，金具表面整體場(chǎng)強(qiáng)最大值為2198V/mm，滿足控制值2300V/mm要求；各相峰值情況下，絕緣子傘裙表面場(chǎng)強(qiáng)最大值為289V/mm，均滿足控制值400V/mm要求。

3 結(jié)語(yǔ)

半復(fù)合橫擔(dān)直線塔四回路采用水平布置，最外側(cè)兩回路利用復(fù)合材料與橫擔(dān)連接，懸垂串采用I串。內(nèi)側(cè)兩回與常規(guī)500kV雙回路一致，橫擔(dān)采用角鋼，懸垂串采用V型串。相比常規(guī)水平布置500kV四回路直線塔走廊寬度減少約9.2m，塔重減少約8.6%；全復(fù)合橫擔(dān)直線塔采用四回路垂直布置方式，橫擔(dān)采用復(fù)合材料。相比常規(guī)垂直布置500kV四回路直線塔走廊寬度減少約2m、鐵塔高度減少約13m、塔重減少約27%；通過合理設(shè)置均壓環(huán)、屏蔽環(huán)尺寸，經(jīng)過電場(chǎng)仿真計(jì)算可看出，500kV同塔四回路直線塔高壓端金具和絕緣子傘裙電場(chǎng)均可限制在限值以內(nèi)。