±800kV特高壓直流輸電線路耐張塔塔型優化研究

趙慶鵬

摘要：目前，我國已有的±800kV特高壓直流輸電線路耐張塔主要根據國內外超高壓交直流運行經驗設計，在運維中，跳線對地凈空距離較小的矛盾突出，危險點多，通道樹木隱患嚴重，樹木砍伐協調工作量大，維護費用高。本文綜合考慮其塔型結構、跳線安裝位置、空氣間隙組合等因素，探討±800kV特高壓直流輸電線路耐張塔塔型優化的可能性，對經濟效益和社會效益進行分析，為后續±800kV特高壓直流輸電線路的耐張塔設計提供參考建議。

關鍵詞：特高壓;耐張塔;跳線串;空氣間隙。

Optimisation Study on The Type of Strain Tower of ±800kV Ultrahigh-Voltage Direct Transmission Line

Abstract：At present， the existing strain tower of ±800kV ultrahigh-voltage direct transmission line is designed mainly based on domestic and foreign operation-experience of ultrahigh-voltage AC and DC. In the operation and maintenance， the hazard caused by inadequate net distance between jumper and ground has threatened the landscape-trees， also increase the maintenance and coordination cost of felling operation. With comprehensive consideration of tower type， position of jumper installation， air gap combination， etc.， the probability of optimisation study on the type of strain tower of ±800kV ultrahigh-voltage direct transmission line is discussed in this paper， as well as the economic and social benefits accordingly， to provide suggestions to the design of strain tower of ±800kV ultrahigh-voltage direct transmission line。

Key words： Ultrahigh-voltage; Stain tower; Jumper; Air gap。

我國±800kV特高壓直流輸電線根據國內外超高壓交直流輸電運行經驗設計，線路經過地區大部分為山區，伴有丘陵、平地、其中高山大嶺占33.4%，一般山地占50.5%，丘陵占8.6%，平地占8.6%。具有海拔高，山勢險峻，高差大，地質條件復雜，森林覆蓋面積大的特點。耐張塔跳線對地凈空距離較小矛盾突出，常有砍伐樹木和協調現象，隨著環境保護意識提高，砍伐樹木滿足凈空距離的運維方式越來越難得到地方政府、環境保護部門支持和認同。本文根據山區耐張塔位邊坡陡峭、植被茂盛等特點，以±800kV楚穗和普僑直流輸電線路為工程依據，探討±800kV桿子型耐張塔塔型優化的可行性，提出優化措施，達到節約投資、減少樹木砍伐和協調工作，維護生態環境及后續±800kV直流輸電線路耐張塔塔型設計提供參。

1工程空氣間隙的選擇

本工程±800kV線路采用“V”型絕緣子串，工作電壓及雷電過電壓對塔頭空氣間隙不起控制作用，而操作過電壓及帶電作業工控直接影響塔頭規劃設計，本工程采用的空氣間隙如表1。

2、通過運行方式調整，帶電作業工況間隙不作為塔頭設計的控制條件。耐張塔塔型見圖1，V串長約12m，凈空距離約8.5m。

2現有桿字型耐張塔塔型優化的可行性分析

我國現有±800kV干字型線路耐張轉角塔為兩層結構型式，見圖1。耐張塔塔身附近的線路對地距離由導線跳線控制。而導線掛點外側橫擔只是起到懸掛下導線跳線的目的，其所受負荷較小，如將耐張串掛點外側橫擔，對耐張塔的受力改變不會有較大影響，而導線跳線需要尋求另外的支撐懸掛點。

根據耐張塔塔型結構特點，為解決干字型耐張塔跳線對地距離控制的問題，本文對干字型耐張塔塔型優化提出如下方案：取消耐張串掛點以外橫擔，研究導線跳線串，達到提升跳線高度的目的。

3塔型優化方案

3.1取消耐張串掛點外側橫擔

以±800kV普僑直流輸電線路工程的J2711耐張轉角塔為例，進行優化，取消耐張串掛點外側橫擔后的耐張塔橫擔，在保持原來“V”型絕緣子串夾角和串長不變的條件下，將跳線安裝至地線支架下方，如圖2所示。

3.2? 跳線串對鐵塔空氣間隙的校核

±800kV普僑直流輸電線路工程的跳線，采用鼠龍式剛性跳線裝置，跳線對塔身的間隙是否滿足要求，由表1可知，帶電作業工況間隙要求值控制。本文對鐵塔、絕緣子串及跳線進行三維建模，充分考慮耐張塔的不同轉角角度、剛性鼠籠式跳線的特點，跳線對塔身的最小空氣間隙取8.5m，滿足空氣間隙要求。

4社會經濟效益分析

和優化前相比，優化后的干字型耐張塔取消了耐張串掛點以外的橫擔長度，有效提高了對地絕緣凈空距離約10.4米，達到降低塔高，減少樹木砍伐的目的，見圖3。

本文對優化后的干字型耐張塔從本體投資及走廊運維樹木砍伐費用方面來進行社會經濟效益分析。

4.1經濟效益分析

4.1.1本體費用分析

降低塔高帶來的塔材變化方面進行詳細計算分析，得出本體費用變化見表2，優化后的干字型耐張塔具有較好的經濟性。

4.1.2走廊清理費用分析

依據超高壓昆明局±800kV楚穗直流和普橋直流的運行經驗，特高壓直流耐張塔對地絕緣凈空距離大約為20m，一方面電網的發展規模擴大，沿線村民經濟意識逐漸提高，線路終勘結束后，農民就會有意識的再線路沿線種植高桿經濟植物，比如桉樹，生長速度快，每年長2-3m，種植三年左右高度達到11-14m，跳線下的凈空距離就已經不滿足運行規程要求，必須進行清理。通過優化提高跳線高度，可有效減少樹木砍伐，可節約費用見表3。

4.1.3工程舉例說明

以超高壓輸電公司昆明局運行維護的±800kV楚穗直流輸電線路為例，根據運行統計，分別統計可降低塔高和可避免樹木砍伐耐張塔數量，并計算出可節約費用，見表4。

4.2社會效益分析

本文研究成果可有效的減少干字型耐張塔的鋼材使用量、樹木砍伐量。因而可節約鋼材所消耗的鐵礦石18t、標準煤8.3t、電量3970kW、新鮮水60t，同時減少二氧化碳排放量26t、污水排放量26m3、煙粉塵排放量13kg和二氧化硫排放量23.4kg;優化后的單基干字型耐張塔可減少樹木砍伐約2100m2，每年可吸收二氧化碳約7700t;保護植被原貌。

綜上所述，本課題成果有效的減少資源消耗，維護了生態環境，為發展低碳經濟也做了貢獻，符合低碳電網的要求。

5總結

本文針對現有干字型耐張塔運維存在的缺點，對取消下導線跳線橫擔、降低桿塔高度的可行性及設計方案進行研究，優化干字型耐張塔塔頭結構;計算校核跳線對耐張塔的空氣間隙;結合工程實例分析優化成果帶來的經濟性。結論如下：

5.1優化后的耐張塔可提升下相跳線高度10.4m從而達到降低塔高，減小樹木砍伐及運維協調目的。

5.2優化后的耐張塔跳線滿足設計要求。

5.3以±800kV楚穗直流線路為例，分別統計可降低塔高、可避免樹木砍伐及的耐張塔數量，計算得出平均每公里可節約5.03萬元，對于長距離特高壓直流輸電線路來說，有較為明顯的經濟效益。

參考文獻：

[1] 張殿生.電力工程高壓送電線路設計手冊[M]. 北京： 中國電力出版社， 2002.

[2]孫昭英，羅兵，李慶峰一.云廣±800 kV直流線路仿真塔空氣間隙操作沖擊放電特性[J].南方電網技術，2010，4（2）：53-55.

[3]蔚明，丁玉劍，孫昭英，宿志一.高壓直流輸電線路V型串塔頭間隙操作沖擊放電電壓的海拔校正[J].電網技術，2012，36（1）：182-188.

[4]魯景星，劉文勛，黃欲成. 500kV緊湊型輸電線路耐張塔塔型優化研究[J]. 電力勘察設計， 2011， 12（6）： 59-63.

[5]朱罡，趙興兵，陳黎. 普僑直流設計1-3標設計說明書[R]. 昆明： 云南省電力設計院，2011.