緊湊型輸電技術是中國近十年來,迅速得到研究、發展和應用的一項重大新技術。緊湊型輸電技術是通過對導線的優化排列,縮小相間距離、將三組導線置于同一塔窗內,三相導線間無瓶子接地構件,增加相分裂根數,減少波阻抗、增加電容、大幅度提高自然輸送功率,有效壓縮電線走廊的一項新的輸電技術。
三峽輸變電工程約9000多km,為提高三峽輸變電工程的社會和經濟效益,三峽政平—宜興線路工程采用了同塔雙回緊湊型輸電新技術。
政平—宜興兩回500kV線路的建設是保證江蘇電力接入系統消納三峽電力的重要環節,是三峽送出輸電工程的配套項目。
三峽送出500kV政平—宜興同塔雙回緊湊型輸電線路,途經江蘇省武進市、宜興市,地處長江下游、太湖沿岸,該地區經濟發達,村鎮人口密集。地方政府考慮區域規劃,只能提供一條線路的走廊。因此,國家電網公司就政平—宜興兩回500kV線路按同塔雙回線緊湊型線路建設,認真分析建設同塔雙回緊湊型線路的優點、工程實施的可行性及待解決的技術問題,組織實施500kV同塔雙回緊湊型線路塔型的研究、設計和工程建設。
一、建設同塔雙回緊湊型線路的優點
(一)提高線路的防雷性能
政平—宜興500kV線路大部路徑與運行中的武南—繁昌II回500kV線路和正在建設中的±500kV直流線路平行,這兩回線路的鐵塔高度均只有40m左右,若政平—宜興的雙回500kV線路按同塔雙回500kV常規線路建設,則其鐵塔高度達58m,將成為雷擊的主要對象,對生產運行極為不利。
政平—宜興的雙回500kV線路如按同塔雙回500kV緊湊型線路建設,可有效降低鐵塔高度,塔高僅41.9m,因其地線保護角為負保護角,六相導線均被兩根地線所屏蔽,雷電繞擊率、年跳閘率均較常規500kV線路為低。可大大提高輸電線路的防雷害能力,對生產運行有利。
同塔雙回500kV緊湊型線路抗雷害的性能優于同塔雙回500kV常規型線路,其防雷性能比較如下表:
線路型式
緊湊型同塔雙回線路
常規型同塔雙回線路
耐雷水平KA
165
139
跳閘率次/年·百公里
0.116
0.294
(二)可利用成熟的國內緊湊型輸電技術
中國在研究建設500kV單回緊湊型線路時,已解決了下列關鍵技術,得到已建工程的實踐驗證,可在此次工程中應用。
1.三相導線采用等邊倒三角排列結構,相間距離確定為6.7m,每相采用六分裂導線按正六邊形裝置,居線表面的電場強度仍然與常規線路相當,無線電干擾水平和噪聲水平符合國家標準。
2.相間合成絕緣間隔棒及研究確定的使用條件,使水平兩相導線間距壓縮到6.7m時,僅在檔距超過800m時才需安裝(已建工程經受了9級大風的考驗仍然安全運行)。
3.大噸位(300kN級)合成絕緣子及V型絕緣子串,制造技術工藝已成熟。
4.研制的六分裂子間棒等金具都可以采用。
5.可帶電作業,按規定帶電作業無合空線和自動重合閘兩線操作狀態,僅有單相接地和切除單相接地狀態下的操作過電壓。政平—宜興500kV線路估算帶電作業時過電壓水平低于中國運行的單回昌房500kV緊湊型線路,小于1.72p.u,華北電力集團公司組織編制的《昌房50kV緊湊型線路帶電作業操作規程》,完全適用于政平—宜興500kV緊湊型線路,滿足帶電作業安全的要求,可以帶電作業。
6.V型絕緣子串帶垂直串的組裝方式通過計算分析、試驗和工程運行實踐考驗。
(三)降低工程投資
1.降低鐵塔鋼材耗量:單基鐵塔耗鋼量,比常規同塔雙回500kV線路降低30。
2.降低基礎混凝土耗量:降低鐵塔高度,減少鐵塔基礎的作用力,基礎混凝土耗量比常規同塔雙回500kV線路降低10以上。
3.線路走廊:與常規同塔雙回500kV線路走廊寬度相當。
4.自然輸送功率:與常規同塔雙回500kV線路相比,自然輸送功率提高30。
5.造價:每公里綜合造價比常規同塔雙回500kV線路降低10以上。輸送單位自然功率造價則比常規同塔雙回500kV線路降低40。
二、500kV同塔雙回緊湊型塔型的研究與設計
北京國電華北電力工程有限公司2001年5月開展500kV同塔雙回系統緊湊型塔型的研究。
北京國電華北電力工程有限公司提出的雙回線路緊湊型直線塔型是國內外均未有過的一種新型鐵塔,2001年9月25日試驗塔設計工作完成,2001年10月25日國家電力公司電網建設公司組織了對《500kV同塔雙回緊湊型SCZ51直線塔試驗方案》和《500kV同塔雙回緊湊型SCJ51轉角塔試驗方案》的專家評審,確認試驗方案完整、可行。
2001年11月11日SCZ51直線塔試驗工作準備就緒,自2001年11月12日SCZ51直線塔開試,至2001年11月15日17個試驗工況全部順利通過。2001年11月29日SCJ51轉角塔開試,至2001年11月30日13個試驗工況全部順利通過。
塔身的設計是控制耗鋼指標的一個重要方面,撓度控制是檢查塔身剛度設計的一個重要指標,設計正常90o大風,塔頂部橫向位移值242mm,以往試驗的500kV普通塔型頂部橫向位移值在300mm~400mm之間。
500kV雙回同塔緊湊型轉角塔,與工程通常用的雙回同塔鼓型塔對比,除跳線較復雜這個特點外,塔高比常規型矮12.0m,提高了防雷害能力,同時配合直線塔地線采用負保護角,避免繞擊雷的雷擊,以0o~30o轉角塔為例,經對全塔各部控制尺寸優化設計后,單基塔重比常規鼓型塔降低23;鐵塔根開占地面積比常規線路減少30。
三、政平—宜興500kV同塔雙回緊湊型輸電線路的設計和建設
2001年11月政平-宜興500kV同塔雙回緊湊型線路初步設計完成,2002年6月施工圖設計交出,全線新規劃設計塔型9種,全線110基鐵塔中轉角塔占22基,鐵塔鋼材和混凝土耗量低于常規同塔雙回線路限額設計控制指標。
2004年4月26日政平—宜興500kV同塔雙回緊湊型線路建成投運。
政平—宜興500kV同塔雙回緊湊型線路是中國第一條應用緊湊型輸電技術,建成的500kV同塔雙回緊湊型輸電線路,標志著中國應用緊湊型輸電技術又向前邁出了一大步。