500kV中冰區(qū)雙回路垂直排列緊湊型線路簡(jiǎn)介及應(yīng)用分析

湖南省三一智慧新能源設(shè)計(jì)有限公司 葉世順

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)湖南省電力設(shè)計(jì)院有限公司 朱偉俊

1.引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)、城鎮(zhèn)建設(shè)的持續(xù)發(fā)展，城鄉(xiāng)規(guī)劃區(qū)域不斷外延，輸電線路走廊日趨緊張，尤其是在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域，沿線房屋拆遷越來越難，線路走廊問題日益突出。優(yōu)化塔頭設(shè)計(jì)和導(dǎo)地線布置，縮減線路走廊寬度，提高單位截面輸送容量，減少民房拆遷，是國(guó)內(nèi)外緩解這一問題的有效方法，本文介紹了一種500kV中冰區(qū)雙回路垂直排列緊湊型新型線路，提供了一種壓縮線路走廊的新方法，其成果可以在房屋拆遷量大的地方推廣使用。

2.線路走廊寬度

對(duì)于500kV線路而言，線路走廊緊張區(qū)段通常采用雙回路共塔架設(shè)。國(guó)內(nèi)外500kV雙回線路最主要的塔型是鼓型塔，兩個(gè)回路分別布置在塔身兩側(cè)，三相導(dǎo)線呈垂直排列，邊導(dǎo)線距離和單回路基本相當(dāng)，約22m。水平排列雙回緊湊型線路T型塔兩個(gè)回路也布置在塔身兩側(cè)，同一回路三相導(dǎo)線呈倒三角排列，邊導(dǎo)線距離比常規(guī)鼓型塔稍大，約24m左右，但塔頭高度降低了15m以上，塔材指標(biāo)可降低20%左右，防雷性能也大幅提高，綜合性能較好。

同塔雙回相比兩個(gè)單回路固然可壓縮線路走廊，但就線路走廊本身而言邊導(dǎo)線距離仍然較大。要進(jìn)一步壓縮線路走廊寬度，塔頭常規(guī)布置難以達(dá)到效果，雙回路垂直排列緊湊型線路導(dǎo)線采用垂直排列，可使500kV雙回線路的邊導(dǎo)線線間距壓縮到7.5m左右，與500kV單回緊湊型線路相當(dāng)。

3.導(dǎo)線布置

500kV雙回路垂直排列緊湊型線路導(dǎo)線采用倒三角排列，中間無接地塔材；兩個(gè)回路垂直排列在上下兩個(gè)塔窗中，中間設(shè)置橫梁，回路間距離取12m。較雙回常規(guī)鼓型塔線路，線路自然輸送功率提高約35%，長(zhǎng)距離輸電輸送功率增加約1.3倍，有利于電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行；地面最大場(chǎng)強(qiáng)減小約37%，有利于保護(hù)環(huán)境。直線塔六相導(dǎo)線均均采用長(zhǎng)度4900mm復(fù)合絕緣子“V”型串，采用U型環(huán)連接，較常規(guī)球碗頭連接方式“V”串肢長(zhǎng)減少100mm，有效縮小塔窗尺寸，單基塔重降低2%左右。

垂直排列緊湊型雙回路和普通雙回路塔頭布置

4.防雷性能

500kV雙回路垂直排列緊湊型線路地線采用負(fù)保護(hù)角方案，復(fù)合絕緣子由單回路緊湊型線路的4340mm加長(zhǎng)至4900mm，通過簡(jiǎn)化連接金具，增加絕緣體子長(zhǎng)度，提高了單支復(fù)合絕緣子U50%沖擊放電電壓；優(yōu)化導(dǎo)地線布置，縮減導(dǎo)地線間距，增加導(dǎo)地線耦合水平，耐雷水平較常規(guī)線路提高約3～5%。經(jīng)計(jì)算，鐵塔沖擊接地電阻20Ω以下時(shí)，耐雷水平可滿足500kV線路大于125kA的要求。

地線采用-14°保護(hù)角，較常規(guī)雙回路線路0°保護(hù)角降低繞擊率約60%，綜合雷電跳閘率降低約12%。依托工程星沙～星城500kV輸電線路于2014年7月驗(yàn)收投運(yùn)，4年多來未發(fā)生雷擊跳閘故障，而同期湖南地區(qū)艾鶴500kV雙回、黔艷500kV雙回、湘云500kV雙回等多條常規(guī)雙回鼓形塔線路均有雷擊跳閘記錄，平均雷電跳閘率為0.623次/100km·年，實(shí)踐證明垂直排列緊湊型雙回路防雷性能高于常規(guī)鼓型雙回路。今后可考慮充分利用塔窗尺寸裕度，進(jìn)一步加長(zhǎng)下“V”串復(fù)合絕緣子的長(zhǎng)度，提高下相導(dǎo)線耐雷水平，使其在各種沖擊接地電阻下均高于上相，進(jìn)一步整體提高線路耐雷水平。隨著運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，也可考慮上回路采用盤型絕緣子，下回路采用復(fù)合絕緣子的差絕緣配置，進(jìn)一步提高線路的安全運(yùn)行。

5.鐵塔外形及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地線支架采用鳥嘴型布置，導(dǎo)線窗口上下疊加，掛線運(yùn)行后，整體感官為“拍狀”，美觀新穎，有效降低了附近民眾對(duì)電力建設(shè)的抵觸情緒。

塔頭布置形式推薦方型塔身斷面方案三，整塔由上到下剛度協(xié)調(diào)，塔頭位移相對(duì)較小。絕緣子串與塔架、掛架連接掛點(diǎn)均設(shè)置與水平面成一定角度的受力隔面，保證有效將荷載傳遞至曲臂。中間掛架可以前后小幅轉(zhuǎn)動(dòng)，可平衡因覆冰導(dǎo)致的前后側(cè)設(shè)計(jì)荷載約10%的不平衡張力，能抵御25m/s大風(fēng)和15mm覆冰等極端惡劣氣候條件的能力。采用高強(qiáng)大規(guī)格角鋼后，可減少鐵塔重10%左右。

6.技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

500kV雙回路垂直排列緊湊型線路較普通常規(guī)雙回路線路塔材指標(biāo)增加約40t/km，基礎(chǔ)混凝土增加約50m3/km，導(dǎo)線增加約4.5t/km，復(fù)合絕緣子增加約20支/km，線路本體投資增加約60萬/km。由于邊導(dǎo)線距離由常規(guī)線路的22m減少至7.5m，拆遷范圍由32m壓縮到17.5m，減少民房拆遷約40%，節(jié)約走廊占地約22畝/km。500kV線路采用常規(guī)線路架設(shè)如房屋拆遷費(fèi)用達(dá)150萬元/km時(shí)，可考慮采用雙回路垂直排列緊湊型線路。

中冰區(qū)500kV雙回路垂直排列緊湊型線路較常規(guī)線路本體投資增加約60萬元/km，如果節(jié)約房屋拆遷補(bǔ)償費(fèi)達(dá)60萬元，同時(shí)考慮到占地、青苗方面的節(jié)省， 則雙回路垂直排列緊湊型線路具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。以戶均面積300m2，補(bǔ)償單價(jià)2000元/m2計(jì)，60萬元只相當(dāng)于1棟房屋的補(bǔ)償費(fèi)用，因此中冰區(qū)500kV雙回路垂直排列緊湊型線路技術(shù)在房屋分布密集區(qū)可推廣應(yīng)用。

7.工程應(yīng)用

中冰區(qū)500kV雙回路垂直排列緊湊型線路研究成果首次應(yīng)用于湖南長(zhǎng)沙星沙～星城500kV送電線路工程。該工程地處長(zhǎng)沙近郊，房屋拆遷面積高達(dá)1680m2/km，但較之常規(guī)雙回線路架設(shè)仍減少房屋拆遷面積約1120m2/km，以當(dāng)?shù)胤课莶疬w補(bǔ)償平均單價(jià)3100元/m2計(jì)，節(jié)約房屋拆遷費(fèi)用347.2萬元/km。本體投資增加約60萬/km，綜合投資降低約290萬元/km。本工程雙回路垂直排列緊湊型線路長(zhǎng)22.84km，共計(jì)節(jié)約投資6600萬元以上，節(jié)約占地500畝。本工程已于2014年7月投產(chǎn)，運(yùn)行情況良好。

深層次應(yīng)用，國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司鶴云Ⅰ、Ⅱ線π進(jìn)湘潭換流站500kV線路工程采用兩個(gè)雙回路垂直排列緊湊型線路平行走線，兩個(gè)走廊中線間距壓縮至30m，對(duì)兩走廊中間的房屋不論距離線路遠(yuǎn)近全部拆遷。較之常規(guī)雙回線路架設(shè)，減少房屋拆遷面積約400m2 /km，降低拆遷費(fèi)用100萬元/km，降低綜合造價(jià)40萬元/km，節(jié)約占地22畝/km。本工程路徑長(zhǎng)約73km，總計(jì)綜合造價(jià)降低約3000萬元，節(jié)約占地1600畝，同時(shí)避免了房屋夾包問題，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益明顯。本工程于2016年12月竣工投產(chǎn)，運(yùn)行狀況良好。