500 kV緊湊型輸電線路探討

常志偉，劉汝明，蘇延武

（國網山東省電力公司檢修公司，山東濟寧272000）

500 kV緊湊型輸電線路探討

常志偉，劉汝明，蘇延武

（國網山東省電力公司檢修公司，山東濟寧272000）

對500 kV緊湊型輸電線路的運行特點進行分析，該線路與常規線路相比，具有自然輸送功率高、線路走廊寬度小及緊湊型線路無需換位等優點，對其在運行中出現的V串碗頭脫出和合成絕緣子被鳥啄傷問題進行分析。

500 kV；緊湊型輸電線路；優勢；運行

0 引言

隨著中國社會經濟的突飛猛進，電力供應更需超前發展，隨之而帶來的問題是土地資源日益緊張和建設投資不斷加大，特高壓輸電技術和緊湊型輸電技術正是在如此背景下得到了快速發展。緊湊型輸電技術打破導線水平或垂直排列的常規，將導線優化排列為等邊三角形，將其置于同一塔窗內，同時增加導線相分裂根數，從而達到減少波阻抗、增加電容、大幅度提高自然輸送功率的目的，輸電走廊的寬度也得到了很大的壓縮。

山東省僅有2條500 kV緊湊型線路，即500 kV鄆泰II線和500 kV鄆上線。500 kV鄆泰II線投運于2005年11月10日，是全省第一條500 kV緊湊型輸電線路，起于鄆城變電站，止于泰山變電站，線路全長142.946 km，共有鐵塔365基；500 kV鄆上線投運于2009年12月22日，起于鄆城變電站，止于汶上變電站，線路全長54.061 km，共有鐵塔144基。

1 緊湊型輸電線路發展

一般緊湊型線路的研究和建設始于20世紀60年代，由美國、加拿大等國家最早開始建設。美國BPA系統從1974年著手研究，采取限制操作過電壓水平、減小電氣間隙以及采用V型絕緣子串等方法，在1978年建成了2條500 kV緊湊型線路，與相同電壓的普通線路相比，線路走廊均減少了3.1 m，分別節省了18%和28%的塔材，節約工程投資分別為10%和17%［1］。巴西于1980年開始研究，1986年建成2條長度分別為301 km和672 km的500 kV緊湊型線路。

1996年，北京電力科學研究院建成500 kV緊湊型試驗線段，長1 080 m，共4基鐵塔，3個檔距，進行了電暈、無線干擾、地面電廠強度和線路參數等多項測試，并進行了帶電作業的試驗研究。1999年10月建成昌平至房山緊湊型線路，并于同年11月投入運行，是中國第一條500 kV緊湊型輸電線路。

2 緊湊型輸電線路的優勢

2.1 自然輸送功率高

相同電壓等級的緊湊型線路比普通線路波阻抗低，因此其自然輸送能力強，通常能達到普通線路的1.3～1.4倍［1］，即同樣的輸送功率，在普通線路屬于重載、滿載的情況下，緊湊型線路仍屬于正常負載，需要建設兩條普通線路才能滿足輸送能力的，可能僅需建設一條緊湊型線路就可滿足要求。

2.2 線路的走廊寬度小

緊湊型線路三相導線在同一塔窗內等距離排列，最大限度的壓縮了相間距離，同樣其幾何均距也得到壓縮，三相導線寬度較少，線路的走廊隨之減少，從而節省線路的總體占地面積，減少砍伐樹木和拆遷房屋的數量，在土地資源日益匱乏，輸電線路與沿線民眾矛盾日益突出的背景下，將大大節省建設投資。

2.3 緊湊型線路無需換位

由于三相參數不對稱，普通線路長度超過100km后，必須通過換位塔對導線進行換位［2］，而緊湊型線路從理論上來說三相對稱，其參數是完全解耦的，無需進行換位。這也節省施工的費用、降低了施工的難度。

3 緊湊型線路運行中出現的問題及分析

3.1 上相導線球頭與碗頭掛板脫開致使導線脫位

2004年7月8日，渾源—霸州500 kV輸電線路493號塔上相導線V型串內側串導線端球頭與碗頭掛板脫開，致使導線脫位。2005年10月7日，昌平—房山500 kV輸電線路93號塔上相導線V型串內側串導線端球頭與碗頭掛板脫開，致使導線脫位［3］。

兩次故障均是在大風條件下發生，事情發生時，故障塔迎風側一相導線的背風側合成絕緣子下端球頭與碗頭掛板脫開，該相導線僅垂掛在迎風側合成絕緣子串上，導線與曲臂距離不足半米，線路跳閘，如圖1所示。將故障碗頭摘下檢查發現，碗頭內的R型銷被擠扁變形，失去對球頭脫出的的限位作用，如圖2所示。

圖1 V型串一串絕緣子脫開

圖2 R型銷被擠壓變形

對緊湊型線路上相導線V型串球頭在大風條件下脫落的原因進行分析，該V型串的機構組成及所受外力如圖3所示。圖中：A、B表示組成V型絕緣子串的兩只合成絕緣子串的上端點；C、D為組成V型絕緣子串的合成絕緣子串的下球頭與碗頭掛板的接合部；E、F為碗頭掛板與六線聯板的鉸接點；G表示導線在絕緣子串所在平面上的投影的下端。T1、T2為鐵塔掛點對絕緣子串的拉力；P1、P2、P3為V型絕緣子串迎風側的合成絕緣子串、背風側的合成絕緣子串、六線聯板及導線所受的重力；W1、W2、W3為V型絕緣子串迎風側的合成絕緣子串、背風側的合成絕緣子串、六線聯板及導線所受的風負荷。

圖3 V型串機構及所受外力

當絕緣子串受到W1、W2、W3所示方向大風作用時，隨著風力不同，絕緣子串的各組成部分將發生以下所述運動。

右合成絕緣子串在其本身重力和風壓合力的作用下繞B點逆時針轉動，使球頭出現從碗頭脫出的趨勢。此時，如果由于球頭、碗頭、R型銷的磨損，或由于R型銷有變形，使R型銷的限位作用失效，球頭將從碗頭脫出。這就是球頭從碗頭脫出的原因。

3.2 發生相間短路故障幾率增加

參照其他緊湊型線路運行跳閘案例，緊湊型線路相間短路故障高于其他常規線路，因其導線三相排列形式，發生相間短路的幾率更大，特別是在較大檔距的區段，因大風引起的舞動，極易引起緊湊型線路相與相之間距離不足而引起短路跳閘。

3.3 合成絕緣子易受鳥類啄食

緊湊型線路的直線塔絕緣子采用V型串安裝，兩邊相V串角度約90°，中相V串角度約140°，非常平緩，與其他采用懸垂串安裝的絕緣子相比，更有利于鳥類站立。

500 kV鄆泰Ⅱ線穿過鳥類活動較集中地段，合成絕緣子鳥啄現象較嚴重，陸續發現有30只左右合成絕緣子有不同程度啄傷，威脅到線路的安全穩定運行，如圖4所示。

圖4 合成絕緣子被鳥啄傷照片

緊湊型線路絕緣子串采用V型安裝方式，其掛線點不在絕緣子懸掛點的正下方，通常設計不要求安裝防鳥刺［1］，且防鳥刺只能防止鳥類在安裝點進行筑巢，并不能防止附近鳥類在絕緣子上停留和啄食。防鳥措施較為單一，不能有效阻止鳥類對合成絕緣子的損害。

3.4 合成絕緣子運行維護難度大

緊湊型線路合成絕緣子型號特殊，與其他常規線路不通用，且其型號較多，500 kV鄆泰Ⅱ線合成絕緣子型號高達10種，給備品備件的準備增加很大的困難。同時因其中相導線位于最下方，人員下到導線上工作距離遠，工作量大，給合成絕緣子的日常運行維護和更換帶來一定的難度。

4 緊湊型線路運行經驗

絕緣子V型串碗頭加裝包箍。為防止V型串導線端球頭與碗頭掛板處銷子脫出，在碗頭掛板上銷子所在斷面外圍加裝一個包箍，包箍內側有一個舌形條，舌形條卡入碗頭開口處，將其和銷子有效定位，從而有效地防止球頭脫出。包箍的具體結構如圖5所示。500 kV鄆泰II線和500 kV鄆上線在投運之初均采取此措施。

圖5 包箍安裝示意圖

加強對合成絕緣子的維護。通過對現有驅鳥設備的比較：風車式驅鳥器成本較低，安裝方便，但其作用范圍為直徑1 m左右，驅鳥效果一般；太陽能超聲波驅鳥器作用范圍大，驅鳥直徑可達12～15 m，可覆蓋整個鐵塔，驅鳥效果好，但其成本高，安裝不方便。對緊湊型線路采取超聲波驅鳥器和驅鳥風車組合安裝的防鳥措施，重點區段鐵塔安裝超聲波驅鳥器，其他地點安裝驅鳥風車。在采取防鳥措施的同時，加強對合成絕緣子的巡視，一旦發現有啄傷現象，及時進行處理。

采用加強型耐張線夾。由于其受力特點，緊湊型線路耐張線夾易發生斷裂，全線宜采用加強型線夾。

采取防舞動措施。在大跨越及大風區段安裝相間間隔棒，防止發生相間短路。

5 結語

緊湊型線路與常規線路相比，具有自然輸送功率高、線路的走廊寬度小及緊湊型線路無需換位等優點；同時由于其特殊性，在運行過程中也存在上相導線球頭與碗頭掛板脫開致使導線脫位、發生相間短路故障幾率增加、合成絕緣子易受鳥類啄食、合成絕緣子運行維護難度大等特點。通過對絕緣子V型串碗頭加裝包箍，安裝超聲波驅鳥器和驅鳥風車，采用加強型耐張線夾和相間間隔棒等措施提高線路的安全運行。隨著運行經驗的積累和新工具新方法的使用，緊湊型線路的運行維護問題都將得以解決，其前景將更加廣闊，2014年山東省又有兩條500 kV緊湊型線路投入運行，將大大增強電力輸送的能力，使整個超高壓電網結構更加合理、電網更加堅強。

［1］王紹德，李耀玲.昌房500 kV緊湊型輸電線路運行特性分析［J］.電網技術，2000，24（2）：10-13.

［2］國家電網公司.國家電網公司電力安全工作規程（線路部分）［M］.北京：中國電力出版社，2009.

［3］王幼文，金永純，高毅.我國500 kV緊湊型輸電線路的研究與應用［J］.電力設備，2004（6）：9-12.

常志偉（1986—），助理工程師，主要從事輸電運維工作；

劉汝明（1984—），助理工程師，主要從事變電檢修工作；

蘇延武（1978—），助理工程師，主要從事變電檢修工作。

Operating characteristics of 500 kV Compact Transmission Lines

The operating features of 500 kV compact transmission lines were analyzed，which had some superiorities compared with the ordinary transmission lines，such as high natural conveying power，narrow line corridor and none transposition.The bowl head prolapses of Vstrings and the bird pecking injuries of synthetic insulators in operation were also analyzed.

500 kV；compact transmission lines；superiorities；operation

TM726

：B

：1007－9904（2014）05－0043－03

2014-05-17