500kV中冰區雙回路垂直排列緊湊型線路簡介及應用分析

湖南省三一智慧新能源設計有限公司 葉世順

中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司 朱偉俊

1.引言

隨著國民經濟、城鎮建設的持續發展，城鄉規劃區域不斷外延，輸電線路走廊日趨緊張，尤其是在經濟發達區域，沿線房屋拆遷越來越難，線路走廊問題日益突出。優化塔頭設計和導地線布置，縮減線路走廊寬度，提高單位截面輸送容量，減少民房拆遷，是國內外緩解這一問題的有效方法，本文介紹了一種500kV中冰區雙回路垂直排列緊湊型新型線路，提供了一種壓縮線路走廊的新方法，其成果可以在房屋拆遷量大的地方推廣使用。

2.線路走廊寬度

對于500kV線路而言，線路走廊緊張區段通常采用雙回路共塔架設。國內外500kV雙回線路最主要的塔型是鼓型塔，兩個回路分別布置在塔身兩側，三相導線呈垂直排列，邊導線距離和單回路基本相當，約22m。水平排列雙回緊湊型線路T型塔兩個回路也布置在塔身兩側，同一回路三相導線呈倒三角排列，邊導線距離比常規鼓型塔稍大，約24m左右，但塔頭高度降低了15m以上，塔材指標可降低20%左右，防雷性能也大幅提高，綜合性能較好。

同塔雙回相比兩個單回路固然可壓縮線路走廊，但就線路走廊本身而言邊導線距離仍然較大。要進一步壓縮線路走廊寬度，塔頭常規布置難以達到效果，雙回路垂直排列緊湊型線路導線采用垂直排列，可使500kV雙回線路的邊導線線間距壓縮到7.5m左右，與500kV單回緊湊型線路相當。

3.導線布置

500kV雙回路垂直排列緊湊型線路導線采用倒三角排列，中間無接地塔材；兩個回路垂直排列在上下兩個塔窗中，中間設置橫梁，回路間距離取12m。較雙回常規鼓型塔線路，線路自然輸送功率提高約35%，長距離輸電輸送功率增加約1.3倍，有利于電網穩定運行；地面最大場強減小約37%，有利于保護環境。直線塔六相導線均均采用長度4900mm復合絕緣子“V”型串，采用U型環連接，較常規球碗頭連接方式“V”串肢長減少100mm，有效縮小塔窗尺寸，單基塔重降低2%左右。

垂直排列緊湊型雙回路和普通雙回路塔頭布置

4.防雷性能

500kV雙回路垂直排列緊湊型線路地線采用負保護角方案，復合絕緣子由單回路緊湊型線路的4340mm加長至4900mm，通過簡化連接金具，增加絕緣體子長度，提高了單支復合絕緣子U50%沖擊放電電壓；優化導地線布置，縮減導地線間距，增加導地線耦合水平，耐雷水平較常規線路提高約3～5%。經計算，鐵塔沖擊接地電阻20Ω以下時，耐雷水平可滿足500kV線路大于125kA的要求。

地線采用-14°保護角，較常規雙回路線路0°保護角降低繞擊率約60%，綜合雷電跳閘率降低約12%。依托工程星沙～星城500kV輸電線路于2014年7月驗收投運，4年多來未發生雷擊跳閘故障，而同期湖南地區艾鶴500kV雙回、黔艷500kV雙回、湘云500kV雙回等多條常規雙回鼓形塔線路均有雷擊跳閘記錄，平均雷電跳閘率為0.623次/100km·年，實踐證明垂直排列緊湊型雙回路防雷性能高于常規鼓型雙回路。今后可考慮充分利用塔窗尺寸裕度，進一步加長下“V”串復合絕緣子的長度，提高下相導線耐雷水平，使其在各種沖擊接地電阻下均高于上相，進一步整體提高線路耐雷水平。隨著運行經驗的積累，也可考慮上回路采用盤型絕緣子，下回路采用復合絕緣子的差絕緣配置，進一步提高線路的安全運行。

5.鐵塔外形及結構設計

地線支架采用鳥嘴型布置，導線窗口上下疊加，掛線運行后，整體感官為“拍狀”，美觀新穎，有效降低了附近民眾對電力建設的抵觸情緒。

塔頭布置形式推薦方型塔身斷面方案三，整塔由上到下剛度協調，塔頭位移相對較小。絕緣子串與塔架、掛架連接掛點均設置與水平面成一定角度的受力隔面，保證有效將荷載傳遞至曲臂。中間掛架可以前后小幅轉動，可平衡因覆冰導致的前后側設計荷載約10%的不平衡張力，能抵御25m/s大風和15mm覆冰等極端惡劣氣候條件的能力。采用高強大規格角鋼后，可減少鐵塔重10%左右。

6.技術經濟指標

500kV雙回路垂直排列緊湊型線路較普通常規雙回路線路塔材指標增加約40t/km，基礎混凝土增加約50m3/km，導線增加約4.5t/km，復合絕緣子增加約20支/km，線路本體投資增加約60萬/km。由于邊導線距離由常規線路的22m減少至7.5m，拆遷范圍由32m壓縮到17.5m，減少民房拆遷約40%，節約走廊占地約22畝/km。500kV線路采用常規線路架設如房屋拆遷費用達150萬元/km時，可考慮采用雙回路垂直排列緊湊型線路。

中冰區500kV雙回路垂直排列緊湊型線路較常規線路本體投資增加約60萬元/km，如果節約房屋拆遷補償費達60萬元，同時考慮到占地、青苗方面的節省， 則雙回路垂直排列緊湊型線路具有技術經濟優勢。以戶均面積300m2，補償單價2000元/m2計，60萬元只相當于1棟房屋的補償費用，因此中冰區500kV雙回路垂直排列緊湊型線路技術在房屋分布密集區可推廣應用。

7.工程應用

中冰區500kV雙回路垂直排列緊湊型線路研究成果首次應用于湖南長沙星沙～星城500kV送電線路工程。該工程地處長沙近郊，房屋拆遷面積高達1680m2/km，但較之常規雙回線路架設仍減少房屋拆遷面積約1120m2/km，以當地房屋拆遷補償平均單價3100元/m2計，節約房屋拆遷費用347.2萬元/km。本體投資增加約60萬/km，綜合投資降低約290萬元/km。本工程雙回路垂直排列緊湊型線路長22.84km，共計節約投資6600萬元以上，節約占地500畝。本工程已于2014年7月投產，運行情況良好。

深層次應用，國網湖南省電力公司鶴云Ⅰ、Ⅱ線π進湘潭換流站500kV線路工程采用兩個雙回路垂直排列緊湊型線路平行走線，兩個走廊中線間距壓縮至30m，對兩走廊中間的房屋不論距離線路遠近全部拆遷。較之常規雙回線路架設，減少房屋拆遷面積約400m2 /km，降低拆遷費用100萬元/km，降低綜合造價40萬元/km，節約占地22畝/km。本工程路徑長約73km，總計綜合造價降低約3000萬元，節約占地1600畝，同時避免了房屋夾包問題，社會效益和經濟效益明顯。本工程于2016年12月竣工投產，運行狀況良好。