500kV紧凑型输电线路技术研究

　　关键词：紧凑型线路性能比较

　　在加强能源资源节约和生态环境保护，增强可持续发展能力的大趋势下，对发输电产品提出了越来越高的要求，如提高传输容量、提高输送效率、对环境友好等。紧凑型输电线路正是在这样的大环境下诞生并发展起来的。

　　1紧凑型输电技术的特点

　　在我国总结出紧凑型输电线路的定义是：通过对导线的优化排列，将三相导线布置于同一塔窗内，三相导线间无接地构件，达到提高自然输送功率，减少线路走廊宽度，提高单位走廊输电容量目的的架空线路。

　　2紧凑型线路在国内外的发展状况

　　最早对输电线路进行紧凑化研究的是美国,美国西北部地区电力管理局在20世纪80年代初已建成投运单、双回路500kV紧凑型线路近1000km。而最早将完全意义上的紧凑型输电线路理论投入应用的是巴西,其第一条500kV紧凑型输电线路在1980年开始研究,并于1986年投运,至今已建成投运500kV紧凑型输电线路2000km以上。在国内，各有关单位从80年代末期开始展开对紧凑型线路的研究，并将其列入国家“八五”重点科技攻关项目。原能源部于1989年立项确定在我国开展220kV紧凑型高自然功率线路的研究工作，于1994年在华北建成国内第一条220kV安定～廊坊紧凑型输电线路,总长30km；于1999年建成500kV昌平～房山紧凑型输电线路，总长83km。2005年建成了南方电网第一条500kV罗平～百色紧凑型输电线路，长287km；2008年广东电网500kV施秉～贤令山紧凑型线路建成投运，2010年广东电网500kV上寨～嘉应Ⅰ、Ⅱ回紧凑型线路建成投运。到目前为止，我国投运的紧凑型线路运行状况良好，在提高传输容量、提高输送效率、减小对环境的不利影响等方面基本实现预期的目标。

　　3与常规输电线路的技术性能比较

　　500kV紧凑型输电线路相比常规输电线路，在技术性能上有以下几个特点：

　　3.1：具有较小的波阻抗和较大的自然功率。

　　与常规输电线路相比，紧凑型线路的导线间距大大缩小，导线布置紧凑化分裂数增加，使线路的波阻抗减少，输送容量增大。本文以广东电网已建成投运的500kV上寨～嘉应Ⅰ、Ⅱ回紧凑型线路为例，计算其相关的线路参数。

　　500kV上寨～嘉应Ⅰ、Ⅱ回紧凑型线路采用铝截面为6×300mm2的导线，导线型号为LGJ-300/40。三相导线布置在同一塔窗内，三相导线间无接地构件，采用倒等边三角对称布置。相间导线中心距离分别为6.7m，如图1所示：

　　

　　图1紧凑型线路三相导线布置

　　可知三相导线间的互几何均距

　　

　　每相子导线分裂数为6，每相分裂导线采用顶部有2根导线的正六边形布置，每相分裂导线外接圆直径为0.75m，相邻子导线分裂间距为0.375m，如图2示：

　　

　　图2紧凑型线路6分裂导线布置

　　可知6分裂LGJ-300/40导线的自几何均距

　　

　　

　　

　　由此可以计算出分裂导线一相等值电感

       

　

　　分裂导线一相等值电容

　　

　　

　　根据输电线路波阻抗的定义，有

　　

　　常规型线路每回线路的三相导线采用垂直布置，布置方式如图3示意：

　　

　　图3常规线路三相导线布置

　　可知三相导线间的互几何均距

　　

　　4分裂JL/LB20A-630/45导线的分裂间距是0.5m，见图5可计算出其自几何均距

　　

　　

　　

　　

　　图5常规型线路4分裂导线布置

　　由此可以计算出分裂导线一相等值电感

　　

　　分裂导线一相等值电容

　　

　　根据输电线路波阻抗的定义，有

　　

　　将计算所得结果列表如下：

　　                                                                                                             表1紧凑型与常规型线路数据比较

　　

项目	紧凑型线路	常规型线路	比值
互几何均距(m)	6.7	14.867	0.45
自几何均距(m)	0.2835	0.2334	1.21
一相等值电感(X H/m)	6.3253	8.3083	0.76
一相等值电容(X H/km)	0.017546	0.01336	1.31
波阻抗(Ω)	189.868	249.375	0.76
自然功率(MVA)	1316.7	1002.5	1.31

　　比较可知，紧凑型线路的波阻抗大约只有常规型线路的76％，主要原因在于，紧凑型线路通过增加导线分裂数和调整相间距离，增大了导线的自几何均距，同时大大减小了导线的互几何均距，通过分裂导线一相等值电感和电容的计算公式，可知紧凑型线路的导线排列方式使得线路电感减小，线路电容增大。在输电额定电压不变的情况下，紧凑型线路的波阻抗大大减小，使线路输送的自然功率得到较大的提高，由此带来的经济效益非常可观。

　　3.2具有较好的电磁特性

　　可对紧凑型线路和常规型线路的的导线表面场强、无线电干扰限值、可听噪声限值和离地面1.5m处未畸变场强水平进行比较。

　　经分析计算，紧凑型线路导线表面最大电场强度为15.68kV/cm，这个数值与常规型线路相当，并低于国家相关标准。

　　图6、图7和图8给出紧凑型线路和常规型线路的无线电干扰限值、可听噪声限值和离地面1.5m处未畸变场强水平的计算结果。（图中实线为常规型线路数据结果，“+”标记的实线为紧凑型线路的数据结果）

　　

　　图6紧凑型和常规型线路无线电干扰比较

　　

　　图7紧凑型和常规型线路可听噪声比较

　　

　　图8紧凑型和常规型线路电场强度比较

　　从计算结果看，紧凑型线路的无线电干扰水平和可听噪声水平略高于常规型线路，但是均满足国家相关规范的要求。在线行中心线左右30米的范围内，紧凑型线路的离地面1.5m处未畸变场强水平要低于常规型线路，且低于国家标准规定的4kV/m。根据相关标准的说明，在500kV线路跨越非长期住人建筑和民房时，以“房屋所在位置离地面1.5m处未畸变电场不得超过4kV/m”作为房屋拆迁的界限。由此看来，紧凑型线路的横担宽度小于常规型线路，建设输电线路所需拆迁的房屋面积也小于常规型线路。在经济发达地区建设输电线路时，紧凑型线路占用走廊宽度小的特点将具有较大的社会和经济效益。

　　3.3各相参数具有较好的对称性

　　紧凑型线路的三相导线一般采用倒立的等边三角形布置，且三相导线均布置在同一塔窗内，由此减小了线路A、B、C三相的不平衡度，一定程度上抑制了负序电流分量和零序电流分量，限制了电力系统中的不对称电压和不对称电流。因此紧凑型线路的换位长度大大增加。根据规程规范的要求，常规型线路在线路长度超过100km时应考虑换位。而紧凑型线路，以500kV上寨～嘉应紧凑型线路为例，线路长度为165km，并不需采用换位措施。从另一角度看，增大换位长度，相当于减少了换位这个电力系统的薄弱环节，对提供送电线路的稳定性和可靠性都是有益的。

　　3.4降低了工程本体投资

　　在输送容量相近的情况下，和常规型线路作比较。选取使用数量较多、较为典型的直线塔作为比较对象，常规直线塔全高52米，重约39t，而紧凑型塔全高53米，重约23t，较常规型铁塔减重约40％。同时由于铁塔高度减小，塔重减小，铁塔对基础的作用力也较小，使基础用量较少。虽然紧凑型线路采用V型绝缘子串和六分裂导线，导致线路金具数量较常规型线路增加了约一倍，但金具、架线等费用占工程本体造价的比例较低，而占本体造价比例较高的塔材、基础的费用因为采用紧凑型线路而有较大幅度的减少，总体而言，紧凑型线路的本体造价还是低于常规型线路，在经济性上有较大的优势。

　　4紧凑型输电技术的推广与应用

　　综合来看，与常规输电线路相比，紧凑型线路的导线间距大大缩小，导线布置紧凑化，使线路的波阻抗减少，输送容量增大；同时因各相导线参数有良好的对称性，三相不平衡度很小，电磁环境性能优于常规线路。紧凑型线路具有较小的走廊宽度，减小了拆迁范围。在开辟线路走廊日趋困难的今天，紧凑型线路具有较显著的社会、经济效益。特别是在经济发达地区，线路走廊用地紧张，电网建设和经济发展的矛盾突出，紧凑型线路具有更好的适应性，值得推广和应用。

　　参考文献：

　　[1]何仰赞，温增银.电力系统分析.武汉：华中科技大学出版社，2002

　　[2]马志坚，傅春蘅.500kV紧凑型输电线路技术应用研究.电网技术，2005