1 000 kV交流特高壓輸電線路運行特性分析

曹旭佳

（陽城國際發(fā)電有限責任公司，山西 晉城 048000）

1 000 kV交流特高壓輸電線路是解決我國電力能源分布不均勻，降低電力負荷的有效手段。目前，我國已經(jīng)有大量的1 000 kV交流特高壓輸電線路投入運行，在未來幾年中，也將會開通大量的交流特高壓線路。在這一背景下，1 000 kV交流特高壓線路的維護工作也開始受到社會各界的廣泛關注，為了保障交流特高壓線路能夠安全運行，必須要總結關鍵技術，借鑒國外先進經(jīng)驗，創(chuàng)新管理模式，提升檢修效率，下面就針對1 000 kV交流特高壓輸電線路運行特性進行深入的分析。

1 交流特高壓線路特點分析

1.1 桿塔結構

交流特高壓線路的運行需要的間距與間隙，必須要設置較高的桿塔，絕緣子串長度需要保持在10 m以上，線路對地距離需要保持在26 m以上，特高壓線路桿塔高度保持在50 m以上，同桿并架線路桿塔長度需要控制在80 m以上。在設置塔的強度時，需要根據(jù)塔高以及應力進行設計，考慮到特高壓導線重量大，高度高，塔的使用應力更大，因此，1 000 kV交流特高壓線路桿塔強度需要比傳統(tǒng)500 kV線路桿塔大4倍以上。

1.2 導線結構

一般情況下，交流特高壓線路導線都采用八分裂結構式，導線間距需要控制在40 m以上，地線間距需要控制在30 m以上，子導線使用阻尼間隔棒，導線邊相與中相距離需要控制在20 m以上。

1.3 特高壓金具

特高壓線路導線橫截面大、分裂數(shù)多，金具需要承受較大的荷載，因此，該種線路金具有著尺寸大、機械強度高、工藝質量高、結構復雜的特征。

此外，1 000 kV交流特高壓線路輸送功率是常規(guī)500 kC線路的5倍左右，如果線路發(fā)生故障，將會嚴重影響國民經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。

1.4 桿塔基礎

特高壓線路桿塔基礎作用力較高，經(jīng)過的地區(qū)地貌環(huán)境與地質條件也十分的復雜，有丘陵、河網(wǎng)、泥沼、山區(qū)等，其基礎形式很多，常見的有挖孔樁原狀土基礎、復合式微型樁基礎、灌樁式基礎、巖石錨樁類基礎，因此，特高壓線路桿塔的運行工作是非常困難的。

2 1 000 kV交流特高壓線路運行與維護特點分析

2.1 1 000 kV交流特高壓線路運行環(huán)境特點

特高壓線路的線路距離長、輸送距離大，沿線經(jīng)過的地形非常復雜，氣候變化多樣，氣象條件較差，會經(jīng)過湖南、山西、湖北、河南等事故高發(fā)區(qū)，路過的高海拔山區(qū)也有著顯著的立體氣候特點，氣象環(huán)境與地形環(huán)境復雜，在地形因素的影響下，交流特高壓線路經(jīng)過的地區(qū)氣候會出現(xiàn)較大的差異，這就給線路的維護帶來一系列的難題。

2.2 1 000 kV交流特高壓線路故障特點分析

2.2.1 雷擊故障

特高壓線路絕緣水平較高，如果雷擊塔頂或者避雷線，雖然不易發(fā)生閃絡事故，但是此類線路桿塔高度較高，工作電壓幅值大，容易影響避雷線的整體屏蔽性能，雷云會直接繞過避雷線，增加雷擊導線的概率。種種實踐顯示，1 000 kV交流特高壓線路發(fā)生雷擊跳閘問題的主要原因就是由于避雷線失去屏蔽作用，雷電直擊導線引起。

2.2.2 污閃故障

特高壓線路電壓等級較高，線路經(jīng)過的距離很長，會經(jīng)過大量的污穢區(qū)域。此外，近年來某些地區(qū)的環(huán)境越來越差，時常會出現(xiàn)霧霾天氣，很容易致使特高壓線路發(fā)生防污閃問題，尤其是冰區(qū)與重污染區(qū)域，還有可能會引起冰閃。為了保障特高壓線路的運行效率，必須要保障絕緣子防污閃性能。

2.2.3 覆冰故障

特高壓線路常常會經(jīng)過重冰區(qū)域，導線分裂數(shù)多、截面大，覆冰重量大，很容易出現(xiàn)不同期脫冰事故、不均勻覆冰問題以及覆冰超載問題，這種問題對于特高壓線路的正常運行是非常不利的。

2.2.4 風偏故障

特高壓線路絕緣子串與桿塔高度等特點導致線路很容易出現(xiàn)風偏事故，尤其是在重污區(qū)，此類區(qū)域絕緣子因串長、重量輕，在氣候因素的影響下，更容易出現(xiàn)風偏問題，鑒于此，在線路經(jīng)過此類區(qū)域時，必須要設計好防風措施。

2.3 檢修特點分析

2.3.1 對檢修工具的要求較高

1 000 kV特高壓架空線路絕緣子、桿塔、金具載荷與尺寸較大，一般電壓等級線路的檢修工具在安全性、承載能力與尺寸方面往往無法滿足檢修要求，為此，需要開發(fā)出新的工具或者改造現(xiàn)有的工具。

2.3.2 絕緣子更換難度大

在1 000 kV特高壓線路之中，很多直線塔都是應用V型合成絕緣子串，此類絕緣子串串身長、串型多，更換難度較大。為了解決此類問題，需要研究一種高效、安全的配套工具，避免水平荷載在轉移工作中出現(xiàn)斷線問題。

為了提升檢修工作的成效，可以大量推廣在線監(jiān)測技術，該種技術可以應用在微風振動監(jiān)測、絕緣子污穢監(jiān)測、氣象參數(shù)監(jiān)測、覆冰監(jiān)測、桿塔傾斜監(jiān)測、溫度監(jiān)測、防鳥監(jiān)測系統(tǒng)中。目前，在線監(jiān)測技術已經(jīng)得到了廣泛的使用，在應用過程中，可以利用三維可視化技術建立其相關的控制平臺與在線監(jiān)測顯示平臺。截止到2014年年底，我國1 000 kV線路在線監(jiān)測系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)已經(jīng)超過了80萬條，該技術可以對監(jiān)測數(shù)據(jù)、設計標準以及運行標準進行對比，為系統(tǒng)的正常運行提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

3 1 000 kV交流特高壓線路常用的反事故措施

3.1 防雷措施

要從根本上提升特高壓輸電線路的耐雷性能，必須要做好避雷線屏蔽設計工作，在設計的過程中，需要考慮到導線工作電壓對于避雷線的影響，在山區(qū)位置，需要設置好相應的負保護角。

在應用防雷措施時，必須要注意到，工作電壓會嚴重影響特高壓交流輸電線路的運行，且在風速不足5 m／s的情況下，風偏的影響特別大，隨著風速的增加，繞擊跳閘率發(fā)生事故也會增加。為此，需要合理應用線路避雷器，這可以顯著提升線路防雷性能，在設置時，需要深入分析線路繞擊與反擊耐雷水平，分析避雷器工作電壓、安裝方式以及接地電阻對于防雷性能的影響。

3.2 防污閃措施

就現(xiàn)階段來看，為了避免特高壓線路出現(xiàn)防污閃絡事故，需要適當增加絕緣子串長，并采取科學的措施提升泄漏距離，對于污穢嚴重的地區(qū)，可以推廣高強度、大噸位合成絕緣子。對于運行以及空掛絕緣子，需要定期開展飽和鹽密測量，制定出完善的污區(qū)圖，綜合考慮到各類情況來推廣帶點清掃技術，使用防污閃涂料。同時，還要開發(fā)出相應的在線監(jiān)測系統(tǒng)，這能夠幫助技術人員把握好線路污穢情況，做好狀態(tài)檢修工作。

3.3 防微風振動措施

就現(xiàn)階段來看，我國特高壓線路防微風振動措施主要以阻尼間隔棒與防震錘為主?？紤]到1 000 kV特高壓線路平均掛點相對較高，為了保障線路運行的安全性，防震設計可以參照超高壓線路。此外，適宜用在交流特高壓線路的微風振動監(jiān)測裝置也已經(jīng)得到了廣泛應用，該種裝置可以有效避免運行電暈的產(chǎn)生。

3.4 防覆冰措施

在特高壓線路設計工作中，需要對線路經(jīng)過的區(qū)域開展冰區(qū)劃分，如果線路必須要經(jīng)過重災區(qū)，就要根據(jù)導線情況選擇合適的桿塔、導線布置方式以及檔距配置情況。為此，可以在現(xiàn)有防除冰技術上開展融冰方法以及除冰技術的研究，應用適宜的在線監(jiān)測系統(tǒng)，提升整個輸電系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。

3.5 防風偏措施

特高壓線路絕緣子串較長，很容易出現(xiàn)風偏故障，對于事故多發(fā)區(qū)域，需要采取合理的措施增加線路空氣間隙裕度，對于容易出現(xiàn)強風的微地形區(qū)域，可以應用“V”型串；對于容易出現(xiàn)風偏故障的區(qū)域，可以在絕緣子下方設置重錘。此外，還要全面推廣特高壓直流線路風偏參數(shù)與氣象參數(shù)在線監(jiān)測系統(tǒng)，及時監(jiān)測其雨量、風向、風速的變化情況，采取合理的干預措施。

4 1 000 kV交流特高壓輸電線路常用的維護技術

4.1 直升機巡線技術

在直升機上應用紅外、紫外、可見光成像技術能夠完成檢測工作，可以判斷出鐵塔、通道、絕緣子、導地線、金具的缺陷情況。直升機巡線技術有著快捷、迅速、檢測效率高的優(yōu)勢，在1 000 kV交流特高壓輸電線路運行與維護工作中有著良好的運行前景。

4.2 在線監(jiān)測技術

在線監(jiān)測技術的應用，是對1 000 kV交流特高壓輸電線路開展狀態(tài)檢修工作的前提條件。它能夠應用在溫度監(jiān)測、氣象參數(shù)監(jiān)測、絕緣子污穢監(jiān)測、覆冰監(jiān)測、微風振動監(jiān)測、防鳥監(jiān)測工作中。

4.3 帶電作業(yè)技術

目前，1 000 kV交流特高壓輸電線路中已經(jīng)全面應用了帶電作業(yè)技術。早在2008年，國家就對帶電作業(yè)技術開展了真型試驗工作，針對海拔高度與電壓水平的差異確定了作業(yè)位置與工況最小組合間隙、最小安全距離、最小有效絕緣長度，同時帶電作業(yè)屏蔽服與絕緣工具必須是完全滿足輸電線路運行需求的。

5 結束語

目前我國在特高壓線路運行維護技術的理論研究及實踐方面已經(jīng)取得了卓有成效的成果和應用，但由于特高壓線路運行維護方面的經(jīng)驗仍相對缺乏，要求各屬地特高壓輸電線路運行單位在日常維護中通過積累大量現(xiàn)場資料進行分析整理，結合線路所處環(huán)境制定相應的運行維護規(guī)范，為保證特高壓輸電線路的安全可靠運行提供經(jīng)驗。

［1］ 周大華，陳早明，周王新，鮑同鋒，王國滿.1 000 kV交流特高壓試驗示范線路運行分析［J］.湖北電力，2009，（S1）：32－35.

［2］ 陳海波，王 成，李俊峰，王常飛，徐國慶.特高壓輸電線路在線監(jiān)測技術的應用［J］.電網(wǎng)技術，2009，（10）：10－12.

［3］ 朱寬軍，劉 彬，劉超群，付東杰.特高壓輸電線路防舞動研究［J］.中國電機工程學報，2008，（34）：45－48.

［4］ 易 輝，熊幼京.1000kV交流特高壓輸電線路運行特性分析［J］.電網(wǎng)技術，2006，（15）：28－31.