雙分裂導線在500kV重冰區(qū)線路中的應(yīng)用

1、雙分裂導線在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50km，為保證該線路的平安可靠和經(jīng)濟合理，本文從導線截面和分裂型式，及輸送容量、電磁環(huán)境、機械特性及工程投資等方面系統(tǒng)地介紹了該線路的導線選型論證。采用雙分裂大截面導線，電磁環(huán)境能滿足規(guī)程要求;機械性能雙分裂導線方案明顯優(yōu)于四分裂導線方案，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)時間上都是史無前例的。本文分別從電場環(huán)境、機械性能等方面對重冰區(qū)導線的截面和分裂型式進行研究，并基于導線、桿塔和根底的材料用量等詳細分析比較了各種導線方案的線路造價差，確定合理的導線方案。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。通過對當?shù)仉娏炯把鼐€村民調(diào)查，經(jīng)分析計算，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.導線型號及分裂型式的選擇2.1導線的比較方案根據(jù)系統(tǒng)的要求，本線路經(jīng)濟輸送容量為540MW，極限傳輸容量為630MW，由此可得每相導線經(jīng)濟輸送電流為0.624kA，按經(jīng)濟電流密度0.9A/mm2的參考值估算，每相導線的鋁截面不小于700mm2。根據(jù)國內(nèi)超高壓輸電線

6、路的導線實際選用情況，本線路可選擇四分裂和雙分裂兩種導線分裂方式。結(jié)合以往導線應(yīng)用經(jīng)驗，30mm的重冰區(qū)的導線材質(zhì)推薦采用鋁包鋼芯鋁合金導線。現(xiàn)選擇表1所示的5種導線型號作為比較方案，并計算出各種導線相應(yīng)的允許電流值和極限輸送功率。本表計算條件為風速0.5m/s，太陽輻射功率密度0.1W/cm2，環(huán)境溫度為25°，導線允許溫度為80。由表1可知，所有導線極限傳輸功率值均大于要求值。2.2電磁環(huán)境的計算根據(jù)規(guī)程要求，導線外表最大電場強度不宜大于導線起暈場強的85%，以防止導線出現(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5種導線方案進行計算。計

7、算結(jié)果見表2。由表2可見，只有2×800mm2和4×300mm2的導線方案能滿足外表最大場強與導線起暈場強的比值小于0.85。計算各種導線方案無線電干擾和可聽噪聲，具體結(jié)果見表3。從表3的計算結(jié)果說明，除了2×300mm2的導線外，各種方案均能滿足55dB標準的要求。計算各種導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，隨著子導線直徑的增大而減小。根據(jù)以上電磁環(huán)境計算結(jié)果可知，導線采用4×300mm2方案及2×800mm2方案均能滿足電磁環(huán)境的要求。2.3機械性能比較2.3.1物理參數(shù)每

8、相導線選擇2×JLHA1/LB1A-800/100和4×JLHA1/LB1A-300/70兩種導線進行比較。導線的平安系數(shù)都取2.5。以上兩種導線具體的機械物理特性如表5所示。表5導線的機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計算截面mm2鋁鋁合金796305.36鋼鋁包鋼10171.25總計896376.61鋁鋼截面比7.884.29外徑mm3925.2單位質(zhì)量千克/km2867.41315計算拉斷力N371500177413直流電阻/k

9、m0.04030.1007表6導線采購費用比較表比較工程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導線單價/萬元/t2600024000每千米線路導線采購費用/萬元/km45.1639每千米線路導線采購費用差值/萬元/km6.160表7導線弧垂對工程投資的影響比較工程2×JLHA1/LB1A-800/1004×JLHA1/LB1A-300/70導線的平安系數(shù)2.52.5檔距350m時的弧垂/m8.911.14檔距400m時的弧垂/m11.715.14檔距45

10、0m時的弧垂/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導線荷載對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)計風速水平荷載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導線采購費用比較根據(jù)各種導線的最新參考報價，導線的采購費用見表6。從表6中可見，使用JLHA1/LB1A-800/100比JLHA1/LB1A-300/70的導線本體費用多6.16萬元。2.3.3導線弧垂對工程投資的影響最大設(shè)計冰厚取30mm時，2種導線在代表檔距400m，實際檔距為350m、400m和450m時的最大弧垂見表7。從表7中可

12、見，JLHA1/LB1A-300/70導線弧垂較JLHA1/LB1A-800/100導線大，故相應(yīng)的桿塔較高，鐵塔重量和根底費用都將增大。2.3.4導線荷載對工程投資的影響兩種導線在代表檔距為400米時每相導線的荷載比照見表8。由于在最大覆冰或不均勻覆冰工況下雙分裂大截面導線的綜合荷載僅為四分裂小截面導線的69%。因此選用雙分裂大截面導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線張力到達70%保證拉斷力的限值計算導線的容許過載冰厚，結(jié)果如表11。表9導線過載的校驗冰厚比較工程JLHA1/LB1A-800/100JLHA1/LB1A-300/70導線平安系數(shù)2.

13、52.5代表檔距450m時的校核冰厚/mm57.2951.09代表檔距500m時的校核冰厚/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損失總費用比較/萬元30年，3500小時，0.25元/度-9770由表9結(jié)果可見，JLHA1/LB1A-800/100的導線過載能力較大。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運行損失費用少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的導線具有最正確經(jīng)濟特性，而采用JLHA1/LB1A-300/70的經(jīng)濟性較差。表1130mm冰區(qū)每千米投資比較比較工程JLHA1/LB1A-800/100JLHA1/LB1A-300/70導線采購費用差/萬元/km6.160導線弧垂對工程投資的影響/萬元/km-19.350導線荷載對工程投資的影響/萬元/km-17.650總的經(jīng)濟比較/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

15、算結(jié)果來看，2×JLHA1/LB1A-800/100導線及4×JLHA1/LB1A-300/70導線均滿足要求。2從機械性能來看，雙分裂大截面導線明顯優(yōu)于四分裂小截面導線。3從經(jīng)濟性來看，初始投資，雙分裂大截面導線較四分裂小截面導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，雙分裂大截面導線較四分裂小截面導線30年節(jié)省977萬元。因此，推薦本線路30mm重冰區(qū)導線采用2×JLHA1/LB1A-800/100鋁包鋼芯鋁合金絞線，其技術(shù)先進性和良好的經(jīng)濟性為今后重冰區(qū)線路的導線選型提供了參考和借鑒。參考文獻【1】葉鴻聲，毛慶傳等.鋁包鋼芯鋁合金導線