雙分裂導(dǎo)線在500kV重冰區(qū)線路中的應(yīng)用

1、雙分裂導(dǎo)線在500kV重冰區(qū)線路中的應(yīng)用摘要】湖北江坪河水電站500kV送出線路30mm冰區(qū)長達(dá)50km，為保證該線路的平安可靠和經(jīng)濟(jì)合理，本文從導(dǎo)線截面和分裂型式，及輸送容量、電磁環(huán)境、機(jī)械特性及工程投資等方面系統(tǒng)地介紹了該線路的導(dǎo)線選型論證。采用雙分裂大截面導(dǎo)線，電磁環(huán)境能滿足規(guī)程要求;機(jī)械性能雙分裂導(dǎo)線方案明顯優(yōu)于四分裂導(dǎo)線方案，且顯著節(jié)省投資。故推薦該線路30mm重冰區(qū)線段采用雙分裂大截面導(dǎo)線。Doublesplitconductorintheapplicationofthe500kvheavyicelineHubeielectricpowersurveyanddesigninstit

2、uteTangYanLiuYangpickto：JiangPingriverwaterpowerstationofhubeiprovince500kvsendline30mmiceupto50km，toensurethesafeandreliableandreasonableeconomyoftheline，fromtheconductorcrosssectionandsplittype，andtransportationcapacity，electromagneticenvironment，therespectsuchasmechanicalpropertiesandengineeringi

3、nvestmentsystematicallyintroducesthelinecabletypearguments.Adoptsdoublesplitlargecross-sectionwire，electromagneticenvironmentcansatisfytherequirementofregulations;Mechanicalpropertiesofdoublesplitconductorschemewasbetterthanfoursplitconductor，saveinvestmentandsignificant.Therefore，recommendedtheline

4、30mmheavyicelineadoptsdoublesplitlargecross-sectionwire.引言2021年年初，我國南方大局部地區(qū)遭遇了罕見的大范圍低溫、雨雪和凝凍極端天氣。輸變電設(shè)施覆冰積雪極為嚴(yán)重，輸電線路發(fā)生了大面積冰閃跳閘和倒塔斷線事故，電網(wǎng)所受到的威脅和損害無論從范圍還是持續(xù)時(shí)間上都是史無前例的。本文分別從電場(chǎng)環(huán)境、機(jī)械性能等方面對(duì)重冰區(qū)導(dǎo)線的截面和分裂型式進(jìn)行研究，并基于導(dǎo)線、桿塔和根底的材料用量等詳細(xì)分析比較了各種導(dǎo)線方案的線路造價(jià)差，確定合理的導(dǎo)線方案。1.概述恩施州位于湖北省西南部，大局部地區(qū)為山區(qū)，平均海拔在1000m以上。在2021年和2021年的冰災(zāi)

5、中，恩施電網(wǎng)遭受重創(chuàng)。江坪河水電站位于溇水干流上游河段，恩施州鶴峰縣走馬鎮(zhèn)陽河鄉(xiāng)。本線路需將江坪河2×225MW、淋溪河2×90MW水電站接入系統(tǒng)。線路總長94km。線路大局部處于高山大嶺，地形條件極為惡劣。通過對(duì)當(dāng)?shù)仉娏炯把鼐€村民調(diào)查，經(jīng)分析計(jì)算，線路所經(jīng)地區(qū)覆冰厚度在30mm冰區(qū)的路徑長度約為50km。2.導(dǎo)線型號(hào)及分裂型式的選擇2.1導(dǎo)線的比較方案根據(jù)系統(tǒng)的要求，本線路經(jīng)濟(jì)輸送容量為540MW，極限傳輸容量為630MW，由此可得每相導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)輸送電流為0.624kA，按經(jīng)濟(jì)電流密度0.9A/mm2的參考值估算，每相導(dǎo)線的鋁截面不小于700mm2。根據(jù)國內(nèi)超高壓輸電線

6、路的導(dǎo)線實(shí)際選用情況，本線路可選擇四分裂和雙分裂兩種導(dǎo)線分裂方式。結(jié)合以往導(dǎo)線應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，30mm的重冰區(qū)的導(dǎo)線材質(zhì)推薦采用鋁包鋼芯鋁合金導(dǎo)線?，F(xiàn)選擇表1所示的5種導(dǎo)線型號(hào)作為比較方案，并計(jì)算出各種導(dǎo)線相應(yīng)的允許電流值和極限輸送功率。本表計(jì)算條件為風(fēng)速0.5m/s，太陽輻射功率密度0.1W/cm2，環(huán)境溫度為25°，導(dǎo)線允許溫度為80。由表1可知，所有導(dǎo)線極限傳輸功率值均大于要求值。2.2電磁環(huán)境的計(jì)算根據(jù)規(guī)程要求，導(dǎo)線外表最大電場(chǎng)強(qiáng)度不宜大于導(dǎo)線起暈場(chǎng)強(qiáng)的85%，以防止導(dǎo)線出現(xiàn)全面電暈。本工程選擇有代表性的海拔高度1500m和1800m，采用I型絕緣子串型式對(duì)5種導(dǎo)線方案進(jìn)行計(jì)算。計(jì)

7、算結(jié)果見表2。由表2可見，只有2×800mm2和4×300mm2的導(dǎo)線方案能滿足外表最大場(chǎng)強(qiáng)與導(dǎo)線起暈場(chǎng)強(qiáng)的比值小于0.85。計(jì)算各種導(dǎo)線方案無線電干擾和可聽噪聲，具體結(jié)果見表3。從表3的計(jì)算結(jié)果說明，除了2×300mm2的導(dǎo)線外，各種方案均能滿足55dB標(biāo)準(zhǔn)的要求。計(jì)算各種導(dǎo)線的方案在不同的海拔下的電暈損失，具體結(jié)果見表4。表4計(jì)算結(jié)果說明，電暈損失隨著海拔高度的增加而增加，隨著子導(dǎo)線直徑的增大而減小。根據(jù)以上電磁環(huán)境計(jì)算結(jié)果可知，導(dǎo)線采用4×300mm2方案及2×800mm2方案均能滿足電磁環(huán)境的要求。2.3機(jī)械性能比較2.3.1物理參數(shù)每

8、相導(dǎo)線選擇2×JLHA1/LB1A-800/100和4×JLHA1/LB1A-300/70兩種導(dǎo)線進(jìn)行比較。導(dǎo)線的平安系數(shù)都取2.5。以上兩種導(dǎo)線具體的機(jī)械物理特性如表5所示。表5導(dǎo)線的機(jī)械物理特性表物理參數(shù)JLHA1/LB1A-800/100JLHA1/LB1A-300/70結(jié)構(gòu)股數(shù)/直徑mm鋁鋁合金54/4.3330/3.6鋼鋁包鋼19/2.607/3.6計(jì)算截面mm2鋁鋁合金796305.36鋼鋁包鋼10171.25總計(jì)896376.61鋁鋼截面比7.884.29外徑mm3925.2單位質(zhì)量千克/km2867.41315計(jì)算拉斷力N371500177413直流電阻/k

9、m0.04030.1007表6導(dǎo)線采購費(fèi)用比較表比較工程JLHA1/LB1A-800/100JLHA1/LB1A-300/70單位長度質(zhì)量/t/km2.86741.315每千米線路耗用量/t/km17.3716.25導(dǎo)線單價(jià)/萬元/t2600024000每千米線路導(dǎo)線采購費(fèi)用/萬元/km45.1639每千米線路導(dǎo)線采購費(fèi)用差值/萬元/km6.160表7導(dǎo)線弧垂對(duì)工程投資的影響比較工程2×JLHA1/LB1A-800/1004×JLHA1/LB1A-300/70導(dǎo)線的平安系數(shù)2.52.5檔距350m時(shí)的弧垂/m8.911.14檔距400m時(shí)的弧垂/m11.715.14檔距45

10、0m時(shí)的弧垂/m14.8319.68每千米增加塔質(zhì)量/t/km-16.90每千米增加根底方量/m3/km-12.260每千米本體投資差值/萬元-19.350表8導(dǎo)線荷載對(duì)工程投資的影響比較工程2×JLHA1/LB1A-800/1004×JLHA1/LB1A-300/70最大設(shè)計(jì)冰厚水平荷載N/m2×16.38324×14.0995垂直荷載N/m2×85.51584×58.8127縱向張力荷載kN2×148.64×70.965最大設(shè)計(jì)風(fēng)速水平荷載N/m2×14.37634×9.2893垂直荷載N/

11、m2×28.11964×12.8975縱向張力荷載kN2×76.8334×23.097每千米增加塔質(zhì)量/t/km-14.740每千米增加根底方量/m3/km-14.580每千米本體投資差值/萬元-17.6502.3.2導(dǎo)線采購費(fèi)用比較根據(jù)各種導(dǎo)線的最新參考報(bào)價(jià)，導(dǎo)線的采購費(fèi)用見表6。從表6中可見，使用JLHA1/LB1A-800/100比JLHA1/LB1A-300/70的導(dǎo)線本體費(fèi)用多6.16萬元。2.3.3導(dǎo)線弧垂對(duì)工程投資的影響最大設(shè)計(jì)冰厚取30mm時(shí)，2種導(dǎo)線在代表檔距400m，實(shí)際檔距為350m、400m和450m時(shí)的最大弧垂見表7。從表7中可

12、見，JLHA1/LB1A-300/70導(dǎo)線弧垂較JLHA1/LB1A-800/100導(dǎo)線大，故相應(yīng)的桿塔較高，鐵塔重量和根底費(fèi)用都將增大。2.3.4導(dǎo)線荷載對(duì)工程投資的影響兩種導(dǎo)線在代表檔距為400米時(shí)每相導(dǎo)線的荷載比照見表8。由于在最大覆冰或不均勻覆冰工況下雙分裂大截面導(dǎo)線的綜合荷載僅為四分裂小截面導(dǎo)線的69%。因此選用雙分裂大截面導(dǎo)線方案可以減小鐵塔質(zhì)量及根底方量，降低工程投資。2.3.5過載能力比較按照導(dǎo)線張力到達(dá)70%保證拉斷力的限值計(jì)算導(dǎo)線的容許過載冰厚，結(jié)果如表11。表9導(dǎo)線過載的校驗(yàn)冰厚比較工程JLHA1/LB1A-800/100JLHA1/LB1A-300/70導(dǎo)線平安系數(shù)2.

13、52.5代表檔距450m時(shí)的校核冰厚/mm57.2951.09代表檔距500m時(shí)的校核冰厚/mm55.5950.31表10電能和電暈損失比較比較工程2×JLHA1/LB1A-800/1004×JLHA1/LB1A-300/70電能單位損失kw/km31.9939.96電暈單位損失kw/km2.31.78比較-7.450損失總費(fèi)用比較/萬元30年，3500小時(shí)，0.25元/度-9770由表9結(jié)果可見，JLHA1/LB1A-800/100的導(dǎo)線過載能力較大。2.3.6電能和電暈損失比較由表10可以看出，采用2×JLHA1/LB1A-800/100較4×JLH

14、A1/LB1A-300/70運(yùn)行損失費(fèi)用少977萬元30年。2.3.7初始投資比較將2種線型的本體投資比較匯總?cè)绫?2所示。采用JLHA1/LB1A-800/100的導(dǎo)線具有最正確經(jīng)濟(jì)特性，而采用JLHA1/LB1A-300/70的經(jīng)濟(jì)性較差。表1130mm冰區(qū)每千米投資比較比較工程JLHA1/LB1A-800/100JLHA1/LB1A-300/70導(dǎo)線采購費(fèi)用差/萬元/km6.160導(dǎo)線弧垂對(duì)工程投資的影響/萬元/km-19.350導(dǎo)線荷載對(duì)工程投資的影響/萬元/km-17.650總的經(jīng)濟(jì)比較/萬元/km-30.84050km的30mm冰區(qū)本體投資的萬元-154203.結(jié)論1從電磁環(huán)境的計(jì)

15、算結(jié)果來看，2×JLHA1/LB1A-800/100導(dǎo)線及4×JLHA1/LB1A-300/70導(dǎo)線均滿足要求。2從機(jī)械性能來看，雙分裂大截面導(dǎo)線明顯優(yōu)于四分裂小截面導(dǎo)線。3從經(jīng)濟(jì)性來看，初始投資，雙分裂大截面導(dǎo)線較四分裂小截面導(dǎo)線每千米降低本體投資30.84萬元，本線路50km的30mm重冰區(qū)，共可節(jié)省約1542萬元。4從電能損失來看，雙分裂大截面導(dǎo)線較四分裂小截面導(dǎo)線30年節(jié)省977萬元。因此，推薦本線路30mm重冰區(qū)導(dǎo)線采用2×JLHA1/LB1A-800/100鋁包鋼芯鋁合金絞線，其技術(shù)先進(jìn)性和良好的經(jīng)濟(jì)性為今后重冰區(qū)線路的導(dǎo)線選型提供了參考和借鑒。參考文獻(xiàn)【1】葉鴻聲，毛慶傳等.鋁包鋼芯鋁合金導(dǎo)線