特高壓知識(shí)問(wèn)答
問(wèn):交流特高壓電網(wǎng)電氣設(shè)備的絕緣有什么特點(diǎn),其影響因素是什么?
答:現(xiàn)代電網(wǎng)應(yīng)具有安全不間斷的基本功能。實(shí)踐表明,在全部停電事故中,輸電線路和變電站電氣設(shè)備的絕緣閃絡(luò)或擊穿是最主要的原因。因此,為了保證電網(wǎng)具有一個(gè)可接受的可靠性指標(biāo),科學(xué)合理地選擇電氣裝置的絕緣水平至關(guān)重要。
電氣設(shè)備的絕緣在運(yùn)行中會(huì)受到以下幾種電壓的作用:工作電壓、暫時(shí)過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、雷電過(guò)電壓和陡波過(guò)電壓。電氣裝置的絕緣強(qiáng)度一般以在上述各種電壓的作用下的放電電壓來(lái)表征。
交流特高壓設(shè)備絕緣的主要特點(diǎn):一是運(yùn)行電壓高。為了降低設(shè)備尺寸和造價(jià),通過(guò)采用大容量高性能的避雷器等措施,降低過(guò)電壓水平和設(shè)備試驗(yàn)絕緣水平,運(yùn)行電壓與試驗(yàn)水平的比值同超高壓相比有顯著增加。二是設(shè)備的重要性提高。特高壓線路輸送容量可達(dá)500千瓦,單組變壓器容量為300千瓦,要求設(shè)備具有更高的可靠性。三是設(shè)備尺寸比較大。由于設(shè)備尺寸增大,雜散分布電容和局部發(fā)熱等因素對(duì)絕緣的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行形成威脅。
特高壓輸電線路的絕緣可以分為兩類:一類是導(dǎo)線與桿塔或大地之間的空氣間隙,另一類則是絕緣子。由于電壓等級(jí)的提高,特高壓輸電工程對(duì)絕緣子提出了更高的要求,如高機(jī)械強(qiáng)度、防污閃、提高過(guò)電壓耐受能力和降低無(wú)線電干擾等。
問(wèn):什么是內(nèi)部過(guò)電壓?交流特高壓電網(wǎng)的內(nèi)部過(guò)電壓與超高壓電網(wǎng)相比,有哪些相同點(diǎn)和不同點(diǎn)?
答:內(nèi)部過(guò)電壓是由于電力系統(tǒng)故障,或開(kāi)關(guān)操作而引起的電網(wǎng)中能量的轉(zhuǎn)化,從而造成瞬時(shí)或持續(xù)高于電網(wǎng)額定允許電壓,并對(duì)電氣裝置可能造成威脅的電壓升高。內(nèi)部過(guò)電壓分為操作過(guò)電壓和暫時(shí)過(guò)電壓兩大類,其中在故障或操作時(shí)瞬間發(fā)生的稱為操作過(guò)電壓,其持續(xù)時(shí)間一般在幾十毫秒之內(nèi);在暫態(tài)過(guò)渡過(guò)程結(jié)束以后出現(xiàn)的,持續(xù)時(shí)間大于0.1秒甚至數(shù)小時(shí)的持續(xù)性過(guò)電壓稱為暫時(shí)過(guò)電壓。暫時(shí)過(guò)電壓又可以分為工頻過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓。
另外,在GIS變電站中,由于隔離刀閘操作,會(huì)產(chǎn)生波頭很陡、頻率很高的操作過(guò)電壓,其頻率達(dá)數(shù)百千周至幾十兆周,稱之為快速暫態(tài)過(guò)電壓(VFTO)。VFTO可能威脅到GIS及其相鄰設(shè)備的安全,特別是變壓器匝間絕緣的安全,也可能引發(fā)變壓器內(nèi)部的高頻振蕩。
特高壓電網(wǎng)的過(guò)電壓?jiǎn)栴}與超高壓電網(wǎng)相比有相似之處,但由于特高壓系統(tǒng)線路輸送容量大、距離可能更長(zhǎng),而自身的無(wú)功功率很大,每100公里的1000千伏線路無(wú)功功率可達(dá)530兆乏左右,使得在甩負(fù)荷時(shí)可能導(dǎo)致嚴(yán)重的暫時(shí)過(guò)電壓;在正常運(yùn)行負(fù)荷變化時(shí)將給無(wú)功調(diào)節(jié)、電壓控制以及故障時(shí)單相重合閘潛供電流熄滅等造成一系列困難。同時(shí)高電壓長(zhǎng)空氣絕緣的飽和、高海拔和電氣設(shè)備制造等方面的因素,給過(guò)電壓限制提出更高的要求。
問(wèn):交流特高壓電網(wǎng)的雷電過(guò)電壓有什么特點(diǎn)?有什么保護(hù)措施?
答:交流特高壓電網(wǎng)的雷電過(guò)電壓及其防護(hù)可以分為線路和變電站兩個(gè)方面。線路的雷電過(guò)電壓防護(hù)包括繞擊和反擊防護(hù),變電站的雷電過(guò)電壓防護(hù)包括直擊雷和侵入波的防護(hù)。
1. 特高壓線路的雷電過(guò)電壓防護(hù)
由于特高壓輸電線路桿塔高度高,導(dǎo)線上工作電壓幅值很大,比較容易從導(dǎo)線上產(chǎn)生向上先導(dǎo),相當(dāng)于導(dǎo)線向上伸出的導(dǎo)電棒,從而引起避雷線屏蔽性能變差。這一點(diǎn)不但可從電氣幾何理論上得到解釋,運(yùn)行情況也提供了佐證。前蘇聯(lián)的特高壓架空輸電線路運(yùn)行期間內(nèi)曾多次發(fā)生雷擊跳閘,基本原因是在耐張轉(zhuǎn)角塔處雷電繞擊導(dǎo)線。日本特高壓架空輸電線路在降壓運(yùn)行期間雷擊跳閘率也很高,據(jù)分析是線路遭到側(cè)面雷擊引起了絕緣子閃絡(luò)。
理論分析和運(yùn)行情況均表明,特高壓輸電線路雷擊跳閘的主要原因是避雷線屏蔽失效,雷電繞擊導(dǎo)線造成的。因此采用良好的避雷線屏蔽設(shè)計(jì),是提高特高壓輸電線路耐雷性能的主要措施。同時(shí)還應(yīng)該考慮到特高壓輸電線路導(dǎo)線上工作電壓對(duì)避雷線屏蔽的影響。對(duì)于山區(qū),因地形影響(山坡、峽谷),避雷線的保護(hù)可能需要取負(fù)保護(hù)角。
2. 特高壓變電站的雷電過(guò)電壓保護(hù)
根據(jù)我國(guó)110~500千伏變電站多年來(lái)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),如果特高壓變電站采用敝開(kāi)式高壓配電裝置,可直接在變電站構(gòu)架上安裝避雷針或避雷線作為直擊雷保護(hù)裝置;如果采用半封閉組合電器(HGIS)或全封閉組合電器(GIS),進(jìn)出線套管需設(shè)直擊雷保護(hù)裝置,而GIS本身僅將其外殼接至變電站接地網(wǎng)即可。
與超高壓變電站一樣,特高壓變電站電氣設(shè)備也需考慮由架空輸電線路傳入的雷電侵入波過(guò)電壓的保護(hù),其根本措施在于在變電站內(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置避雷器。由于限制線路上操作過(guò)電壓的要求,在變電站出線斷路器的線路側(cè)和變壓器回路均需要安裝避雷器。至于變電站母線上是否要安裝避雷器,以及各避雷器距被保護(hù)設(shè)備的距離,則需通過(guò)數(shù)字仿真計(jì)算予以確定。
問(wèn):交流特高壓電網(wǎng)絕緣配合的特點(diǎn)是什么?與超高壓電網(wǎng)有什么區(qū)別?
答:絕緣配合技術(shù)是考慮運(yùn)行環(huán)境和過(guò)電壓保護(hù)裝置特性的基礎(chǔ)上,科學(xué)合理地選擇電網(wǎng)中電氣裝置的絕緣水平。在此過(guò)程中,權(quán)衡設(shè)備造價(jià)、維修費(fèi)用和故障損失,力求用合理的成本獲得較好的經(jīng)濟(jì)利益。
交流特高壓電網(wǎng)中,由于空氣間隙的放電電壓在操作過(guò)電壓下呈現(xiàn)飽和特性,從而使得電網(wǎng)中電氣設(shè)備的絕緣占據(jù)電網(wǎng)設(shè)備總投資的份額愈來(lái)愈大;同時(shí)由于特高壓電網(wǎng)輸送容量巨大,絕緣故障的后果將非常嚴(yán)重,因此在特高壓電網(wǎng)中絕緣配合問(wèn)題更值得關(guān)注,在特高壓的絕緣配合研究中需采用更精確的方法。例如對(duì)于操作過(guò)電壓作用下空氣間隙的選擇,宜采用長(zhǎng)操作波頭(1000微秒)的試驗(yàn)情況替代以往超高壓電網(wǎng)線路絕緣配合時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)操作波形(250微秒)。
問(wèn):交流特高壓電網(wǎng)有哪些限制內(nèi)部過(guò)電壓的措施?
答:交流特高壓輸電系統(tǒng)限制內(nèi)部過(guò)電壓的主要措施如下:
1.輸電線路上裝設(shè)高壓并聯(lián)電抗器,其中性點(diǎn)通過(guò)小電抗接地;
2. 線路的架空地線(避雷線)采用光纖電纜(OPGW)或良導(dǎo)體導(dǎo)線;
3. 變電站母線和輸電線路上裝設(shè)吸收能量較大的避雷器;
4. 斷路器采用合分閘電阻;
5. 在GIS變電站中采用有電阻接入的隔離刀閘裝置。
特高壓直流輸電的可靠性指標(biāo)
問(wèn):為什么要對(duì)直流輸電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)進(jìn)行定期統(tǒng)計(jì)和評(píng)價(jià)?
答:直流輸電系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的自成體系的工程系統(tǒng),多數(shù)情況下承擔(dān)大容量、遠(yuǎn)距離輸電和聯(lián)網(wǎng)任務(wù)。因此,需要設(shè)定一些直流輸電系統(tǒng)可靠性指標(biāo),用于衡量直流輸電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)要求和功能的可靠程度,評(píng)價(jià)直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行性能。直流系統(tǒng)可靠性直接反映直流系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、工程建設(shè)以及運(yùn)行等各個(gè)環(huán)節(jié)的水平。通過(guò)直流系統(tǒng)可靠性分析,可以提出改善工程可靠性的具體措施,對(duì)新建工程提出合理的指標(biāo)要求。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議專門(mén)成立一個(gè)直流輸電系統(tǒng)可靠性工作組,每?jī)赡陮?duì)全世界所有直流輸電工程進(jìn)行一次可靠性的綜合統(tǒng)計(jì)和評(píng)價(jià)。
問(wèn):直流輸電系統(tǒng)的可靠性有哪些具體的指標(biāo)?
答:直流輸電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)總計(jì)超過(guò)10項(xiàng),這里只介紹停運(yùn)次數(shù)、降額等效停運(yùn)小時(shí)、能量可用率、能量利用率四項(xiàng)主要可靠性指標(biāo)。
停運(yùn)次數(shù):包括由于系統(tǒng)或設(shè)備故障引起的強(qiáng)迫停運(yùn)次數(shù)。對(duì)于常用的雙極直流輸電系統(tǒng),可分為單極停運(yùn),以及由于同一原因引起的兩個(gè)極同時(shí)停運(yùn)的雙極停運(yùn)。對(duì)于每個(gè)極有多個(gè)獨(dú)立換流器的直流輸電系統(tǒng),停運(yùn)次數(shù)還可以統(tǒng)計(jì)到換流器停運(yùn)。不同的停運(yùn)代表對(duì)系統(tǒng)不同水平的擾動(dòng)。
降額等效停運(yùn)小時(shí):直流輸電系統(tǒng)由于全部或者部分停運(yùn)或某些功能受損,使得輸送能力低于額定功率稱為降額運(yùn)行。降額等效停運(yùn)小時(shí)是:將降額運(yùn)行持續(xù)時(shí)間乘以一個(gè)系數(shù),該系數(shù)為降額運(yùn)行輸送損失的容量與系統(tǒng)最大連續(xù)可輸送電容量之比。
能量可用率:衡量由于換流站設(shè)備和輸電線路(含電纜)強(qiáng)迫和計(jì)劃停運(yùn)造成能量傳輸量限制的程度,數(shù)學(xué)上定義為統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)直流輸電系統(tǒng)各種狀態(tài)下可傳輸容量乘以對(duì)應(yīng)持續(xù)時(shí)間的總和與最大允許連續(xù)傳輸容量乘以統(tǒng)計(jì)時(shí)間的百分比。
能量利用率:指統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)直流輸電系統(tǒng)所輸送的能量與額定輸送容量乘以統(tǒng)計(jì)時(shí)間之比。
問(wèn):我國(guó)直流輸電的實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)處于什么水平?
答:截止到2005年底,我國(guó)已經(jīng)建成5回±500千伏高壓直流輸電工程。它們分別是:葛洲壩-南橋直流輸電工程、天生橋-廣東直流輸電工程、三峽-常州直流輸電工程、三峽-廣東直流輸電工程和貴州-廣東I回直流輸電工程,總換流容量達(dá)到2400萬(wàn)千瓦,直流線路總長(zhǎng)達(dá)到4741公里。我國(guó)已建成第一個(gè)背靠背直流工程-靈寶背換流站,電壓120千伏,容量36萬(wàn)千瓦。近3年以來(lái),所有工程的能量可用率都超過(guò)80%;特別是三常和三廣工程,能量可用率一直在90%以上。單極跳閘次數(shù)一般在合同中規(guī)定為5次/年或6次/年,每個(gè)工程實(shí)際發(fā)生的次數(shù)沒(méi)有超過(guò)合同要求;特別是三常和三廣直流工程,在投產(chǎn)的第一年內(nèi)就達(dá)到了合同的要求,這在世界直流輸電歷史上也屬罕見(jiàn),而且出現(xiàn)的故障都是由于輔助系統(tǒng)問(wèn)題引起的。隨著直流輸電技術(shù)的日臻完善,直流輸電的可靠性指標(biāo)可望進(jìn)一步提高。
問(wèn):特高壓直流輸電可靠性指標(biāo)如何?
答:在我國(guó)計(jì)劃建設(shè)的西南水電外送特高壓直流輸電工程電壓為±800千伏,其主接線方式和我國(guó)已有的直流工程不同,每極采用兩個(gè)12脈動(dòng)換流器串聯(lián)。如果出現(xiàn)一個(gè)12脈動(dòng)換流器故障,健全的換流器仍然可以和同一個(gè)極對(duì)端換流站的任意一個(gè)換流器共同運(yùn)行,因此單極停運(yùn)的概率將顯著降低,考慮到第一個(gè)特高壓直流工程缺乏經(jīng)驗(yàn),可行性研究報(bào)告中初步提出了與三峽-上海直流工程相同的可靠性指標(biāo)。技術(shù)成熟后,預(yù)計(jì)停運(yùn)次數(shù)可以降低到2次/(每極·年)以下。雙極停運(yùn)的概率也將大幅下降,可以控制在0.05次/年。另外由于系統(tǒng)研究水平、設(shè)備制造技術(shù)、建設(shè)和運(yùn)行水平的提高,由于直流工程數(shù)量的增加和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的積累,換流器平均故障率預(yù)計(jì)可以控制在2次/(每換流器·年)。總體來(lái)說(shuō),特高壓直流工程將會(huì)比常規(guī)直流更加可靠。
問(wèn):如何提高特高壓直流的可靠性?
答:所有提高常規(guī)直流輸電可靠性的措施對(duì)于提高特高壓直流輸電的可靠性依然有效,并且要進(jìn)一步予以加強(qiáng)。主要包括:降低元部件故障率;采取合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),如模塊化、開(kāi)放式等;廣泛采用冗余的概念,如控制保護(hù)系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)的并行冗余和晶閘管的串行冗余等;加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視和設(shè)備自檢功能等。
針對(duì)常規(guī)直流工程中存在的問(wèn)題,如曾經(jīng)導(dǎo)致直流系統(tǒng)極或者雙極停運(yùn)的站用電系統(tǒng)、換流變本體保護(hù)繼電器、直流保護(hù)系統(tǒng)單元件故障等薄弱環(huán)節(jié),在特高壓直流輸電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)中將采取措施進(jìn)行改進(jìn)。此外,還將加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)人員的培訓(xùn),適當(dāng)增加易損件的備用。
提高特高壓直流輸電工程可靠性,還可以在設(shè)計(jì)原則上確保每一個(gè)極之間以及每極的各個(gè)換流器之間最大程度相互獨(dú)立,避免相互之間的故障傳遞。其獨(dú)立性除了主回路之外,還需要考慮:閥廳布置、供電系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、電纜溝、控制保護(hù)系統(tǒng)等
交流特高壓輸電線路相關(guān)配置及施工環(huán)境要求
問(wèn):世界上已經(jīng)建成投運(yùn)的交流特高壓線路有哪些?
答:美國(guó)、前蘇聯(lián)、日本和意大利都曾建成交流特高壓試驗(yàn)線路,進(jìn)行了大量的交流特高壓輸電技術(shù)研究和試驗(yàn),最終只有前蘇聯(lián)和日本建設(shè)了交流特高壓線路。
1. 前蘇聯(lián):在前期研究的基礎(chǔ)上,從1981年開(kāi)始動(dòng)工建設(shè)1150千伏交流特高壓線路,分別是?;退箞D茲-科克契塔夫494公里,科克契塔夫-庫(kù)斯坦奈396公里。1985年8月,世界上第一條1150千伏線路?;退箞D茲-科克契塔夫在額定工作電壓下帶負(fù)荷運(yùn)行,后延伸至庫(kù)斯坦奈。1992年1月1日,通過(guò)改接,哈薩克斯坦中央調(diào)度部門(mén)把1150千伏線路段電壓降至500千伏運(yùn)行。在此期間,?;退箞D茲-科克契塔夫線路段及兩端變電設(shè)備在額定工作電壓下運(yùn)行時(shí)間達(dá)到23787小時(shí),科克契塔夫-庫(kù)斯坦奈線路段及庫(kù)斯坦奈變電站設(shè)備在額定工作電壓下運(yùn)行時(shí)間達(dá)到11379小時(shí)。從1981年到1989年,前蘇聯(lián)還陸續(xù)建成特高壓線路1500公里,總體規(guī)模達(dá)到2400公里。目前全部降壓至500千伏運(yùn)行。
2. 日本:1988年秋動(dòng)工建設(shè)1000千伏特高壓線路。1992年4月28日建成從西群馬開(kāi)關(guān)站到東山梨變電站的西群馬干線138公里線路,1993年10月建成從柏崎刈羽核電站到西群馬開(kāi)關(guān)站的南新瀉干線中49公里的特高壓線路部分,兩段特高壓線路全長(zhǎng)187公里,目前均以500千伏電壓降壓運(yùn)行。1999年完成東西走廊從南磐城開(kāi)關(guān)站到東群馬開(kāi)關(guān)站的南磐城干線194公里和從東群馬開(kāi)關(guān)站到西群馬開(kāi)關(guān)站的東群馬干線44公里的建設(shè),兩段特高壓線路全長(zhǎng)238公里。目前日本共建成特高壓線路426公里,由于國(guó)土狹小,日本特高壓線路全部采用雙回同桿并架方式。
問(wèn):交流特高壓試驗(yàn)示范工程輸電線路的走廊寬度是多少?
答:線路走廊內(nèi)的房屋建筑的拆除范圍原則是當(dāng)處于距邊導(dǎo)線7米及以內(nèi)時(shí)一律拆遷;7米以外則按該建筑物地面高1米處未畸變場(chǎng)強(qiáng)4千伏/米作控制條件,超過(guò)這一標(biāo)準(zhǔn)的予以拆遷。
線路通過(guò)林區(qū)時(shí),采用高塔跨越。晉東南-南陽(yáng)-荊門(mén)線路工程推薦方案經(jīng)過(guò)林區(qū)長(zhǎng)度約15公里。從保護(hù)生態(tài)的角度,線路經(jīng)過(guò)林區(qū)時(shí),采用高塔跨樹(shù)的方案,原則上不砍伐過(guò)林通道,僅在塔位附近考慮桿塔組立的場(chǎng)地,需少量砍伐。線路跨越樹(shù)木,在樹(shù)木頂部按20千伏/米場(chǎng)強(qiáng)控制。
問(wèn):交流特高壓試驗(yàn)示范工程輸電線路導(dǎo)線對(duì)地及交叉跨越距離是多少?
答:1. 最小對(duì)地距離
對(duì)于一般非居民地區(qū)(如跨越農(nóng)田),線下場(chǎng)強(qiáng)限值取10千伏/米,導(dǎo)線最小對(duì)地距離取22米(中相V串)。
對(duì)于居民區(qū),線下場(chǎng)強(qiáng)限值取7千伏/米,導(dǎo)線最小對(duì)地距離取27米(中相V串)。
對(duì)于人煙稀少的非農(nóng)業(yè)耕作地區(qū),線下場(chǎng)強(qiáng)限值放寬至12千伏/米,導(dǎo)線最小對(duì)地距離取19米。
對(duì)上述結(jié)果,按輸送自然功率(電流2.59千安)對(duì)工頻磁場(chǎng)進(jìn)行核算,計(jì)算的地面最大磁感應(yīng)強(qiáng)度均小于35微特斯拉,滿足不大于100微特斯拉的要求。
交通困難地區(qū)是指車(chē)輛不能達(dá)到的地區(qū),該類地區(qū)的最小對(duì)地距離一般按人、畜及攜帶物總高加上操作過(guò)電壓間隙和裕度。
我國(guó)現(xiàn)行的線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程中,500千伏和750千伏線路,對(duì)人、畜及攜帶物總高按3.5米考慮、裕度按2.0米考慮。1000千伏輸電線路操作過(guò)電壓間隙取6.5米,線下地面最大電場(chǎng)強(qiáng)度按18千伏/米左右控制,對(duì)地距離取15米。
步行可達(dá)到的山坡時(shí),考慮人在放牧?xí)r揮鞭對(duì)導(dǎo)線的接近,導(dǎo)線的凈空距離是操作過(guò)電壓間隙6.5米,加人、畜及攜帶物總高3.5米,再留有2米的裕度,導(dǎo)線風(fēng)偏后的凈空距離取12米。
對(duì)于步行不可達(dá)到的山坡、峭壁、巖石的凈空距離,考慮操作過(guò)電壓間隙和人、畜及攜帶物總高,即操作過(guò)電壓間隙6.5米,加人、畜及攜帶物總高3.5米,導(dǎo)線風(fēng)偏后的凈空距離取10米。
2. 交叉跨越距離
試驗(yàn)示范工程南陽(yáng)-荊門(mén)段線路海拔在1000米以下,考慮過(guò)電壓倍數(shù)為1.7,此時(shí)主要交叉跨越距離的取值如表所示。
問(wèn):什么是特高壓架空輸電線路的金具?在選擇金具時(shí)需要注意些什么?
答:電力金具是指連接和組合電力系統(tǒng)中各類裝置,以傳遞機(jī)械、電氣負(fù)荷及起到某種防護(hù)作用的金屬附件。他們把導(dǎo)線連接起來(lái)組成通電回路,通過(guò)絕緣子將導(dǎo)線懸掛于桿塔上,并保護(hù)導(dǎo)線和絕緣子免受高電壓的傷害,同時(shí)使電暈和無(wú)線電干擾控制在合理的水平,保護(hù)人類的生活環(huán)境。由于電壓等級(jí)的提高,特高壓輸電線路金具除了具有超高壓金具的基本條件外,還要滿足在保護(hù)絕緣子、屏蔽電暈和無(wú)線電干擾方面的更高要求。在選擇特高壓金具時(shí),首先應(yīng)注意機(jī)械及電氣兩方面的安全可靠性,其次要注意選用高強(qiáng)度材料金具,以縮小結(jié)構(gòu)尺寸。
問(wèn):對(duì)特高壓架空輸電線路導(dǎo)線選擇有什么要求?
答:導(dǎo)線的選擇是特高壓輸電技術(shù)的重要課題,它不僅要滿足線路輸送電能的要求,同時(shí)要保障線路能夠安全可靠地運(yùn)行和滿足環(huán)境保護(hù)的要求,而且還要經(jīng)濟(jì)合適。因此,導(dǎo)線選擇需要考慮線路的輸送容量、傳輸性能、環(huán)境影響(電暈、無(wú)線電干擾、噪聲等)等多種因素,通過(guò)導(dǎo)線電氣特性、機(jī)械特性和投資三個(gè)方面分析,對(duì)各種導(dǎo)線截面和分裂型式進(jìn)行了詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,推薦出在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上最優(yōu)的導(dǎo)線截面和分裂型式。原則上,在導(dǎo)線選型時(shí),應(yīng)綜合考慮以下因素:(1)導(dǎo)線的允許溫升;(2)對(duì)環(huán)境的影響,包括無(wú)線電干擾、電暈噪聲等;(3)輸送容量和經(jīng)濟(jì)電流密度;(4)電暈臨界電壓;(5)機(jī)械強(qiáng)度。經(jīng)研究,晉東南-南陽(yáng)-荊門(mén)試驗(yàn)示范工程每相導(dǎo)線選擇八分裂,正八角形布置,單根導(dǎo)線截面為500平方毫米。對(duì)于導(dǎo)線環(huán)境安裝要求特別嚴(yán)的局部地區(qū),將通過(guò)研究,選用擴(kuò)徑導(dǎo)線,增加虛擬自導(dǎo)線,中相或三相采用低噪聲導(dǎo)線等措施。
問(wèn):特高壓線路防雷有什么特殊要求?
答:線路雷害分為反擊和繞擊兩種情況。特高壓線路由于本身絕緣水平高,反擊網(wǎng)絡(luò)的概率很小。但特高壓線路高度大,相導(dǎo)線電壓高,具有一定的迎雷特性。理論計(jì)算和運(yùn)行實(shí)踐均表明,雷云繞過(guò)避雷線,直擊導(dǎo)線的概率顯著增加。為此,必須將地線外移,降低保護(hù)角至5度以下。在山區(qū)地面傾角顯著的區(qū)段,應(yīng)進(jìn)一步降低保護(hù)角至0度甚至負(fù)保護(hù)角,中間的漏空部分可采用第三根地線保護(hù)。
問(wèn):特高壓線路的絕緣配置如何?
答:線路的絕緣配置主要指兩個(gè)方面,第一為絕緣子的配置,第二為考慮風(fēng)偏后絕緣子懸掛處的帶電金屬部件對(duì)塔身的距離。目前國(guó)內(nèi)多按爬距法選擇絕緣子片數(shù),對(duì)于特高壓線路,一般超過(guò)50片,絕緣子串長(zhǎng)度在10米以上。對(duì)于重污穢地區(qū),絕緣子串長(zhǎng)超過(guò)15米甚至更長(zhǎng),嚴(yán)重影響線路的經(jīng)濟(jì)性。由于國(guó)內(nèi)合成絕緣子技術(shù)的提高和使用經(jīng)驗(yàn)的積累,在交流特高壓線路上使用合成絕緣子的比例將顯著提高??諝忾g隙耐受操作電壓幅值與間隙長(zhǎng)度的關(guān)系是一條飽和曲線。在間隙長(zhǎng)度為6米、耐壓為1600千伏左右開(kāi)始進(jìn)入明顯飽和區(qū)。具體耐壓水平與間隙形狀和氣壓水平關(guān)聯(lián)。對(duì)于試驗(yàn)示范工程來(lái)說(shuō),中相V串的間隙均為6.5米。
問(wèn):交流特高壓線路桿塔有什么特點(diǎn)?
答:一是高度大。由于線路最低對(duì)地距離高達(dá)26米,絕緣子串長(zhǎng)度一般超過(guò)10米,考慮一定的弧垂,水平排列的特高壓線路桿塔的呼稱高一般超過(guò)50米,三角排列的特高壓線路桿塔呼稱高超過(guò)60米,同桿并架線路桿塔一般超過(guò)80米。
二是強(qiáng)度大。塔的強(qiáng)度主要受使用應(yīng)力和塔高決定。由于采用八分裂導(dǎo)線,導(dǎo)線高度又比較高,塔的使用應(yīng)力超過(guò)500千伏桿塔兩倍,高度約為兩倍,因此特高壓交流線路桿塔主材和基礎(chǔ)的強(qiáng)度為常規(guī)500千伏線路桿塔的四倍以上。將研究使用管材、高強(qiáng)鋼、高強(qiáng)螺栓等技術(shù)措施。
三是根開(kāi)大。為了優(yōu)化設(shè)計(jì),節(jié)省塔材,將適當(dāng)放大桿塔根開(kāi),一般桿塔根開(kāi)約為15×15米水平。