換流站特小進線檔新型進線結構的設計與應用

田軍濤，梁經龍，張慧強，劉 杰，劉 波

(中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司，山西 太原 030001)

0 引言

渝鄂直流背靠背聯網工程是目前世界上電壓等級高、輸送容大、功能最全的柔性直流工程。工程的建設優化了西南交流電網結構，構建覆蓋四川、重慶、西藏負荷中心和水電基地的西南送端電網，實現西南送端電網與華中、華東受端電網異步聯網[1]。

其中北通道換流站位于湖北省宜昌市龍泉鎮已建龍泉換流站旁邊，采用兩回500 kV單回線路與龍泉站連接。受當地地形限制，北通道換流站位于低山丘陵區，土石方量較大。

經土石方平衡優化計算，北通道換流站選取了最佳的站址位置，但北通道換流站的進線檔距僅剩17 m，因終端塔(桿號為DG1)轉角度數較大，其內角側邊相(相序為C相)實際進線檔距僅13.8 m，因進線檔耐張串串長8.5 m，此進線檔檔距已經比兩串耐張串長度之和還要小，已無法按常規的“耐張串—導線—耐張串”的型式架線。因此需要一種新的方案解決終端塔內角側邊相(C相)導線的進站問題。

1 問題分析及方案制定

北通道換流站外終端塔位置與龍門架相對關系如圖1所示，500 kV線路采用單回路架設，導線采用四分裂JL/G1A—400/35鋼芯鋁絞線。

圖1 換流站外終端塔布置方案圖

經過對現場情況的分析討論，考慮將終端塔DG1內角側邊相(C相)采用特殊進線方式，即將傳統的“耐張串—導線—耐張串”的進線檔結構中的“導線”省去，導線從終端塔內角側大號側耐張線夾尾部引流板直接引接至龍門架下方倒裝支柱絕緣子的“倒裝金具”上。若導線直接跳接，跳線檔距為16.4 m，考慮倒裝金具僅能承受極小的水平風載，若跳線長度較長，其長期風偏擺動，易引起倒裝金具出口處導線與金具壓接管疲勞，存在較大的安全隱患。

因此考慮在跳線檔距中間增加懸掛點，同時盡量減小倒裝金具承受的水平風載。最終優化方案為直接將原兩側的耐張絕緣子串的尾部相連，下方增加一個剛性籠式結構過渡導線，導線直接由終端塔大號側的耐張線夾引流管接入到剛性籠式結構過渡導線上，導線再由剛性籠式結構直接接入到變電站龍門架下方設備上的倒裝金具。通過使用剛性籠式結構，將倒裝金具承受風載的導線長度縮短為3 m，風載大大減小，極大的提升了安全性。

新型進線結構總體構想圖如圖2所示，包括左側的500 kV變電站進線龍門架和右側的終端塔，終端塔遠離龍門架側安裝導線耐張串，導線由其尾部的引流管引出。在換流站進線龍門架上安裝有倒裝支柱絕緣子，其下方設置有供導線引入的倒裝金具，同樣采用壓接型式連接導線。V型絕緣子串兩端分別裝在終端塔橫擔與龍門架掛點上，下方通過籠式剛性骨架提拉導線。

圖2 新型進線結構構想圖

2 方案實施

2.1 新型進線結構設計原則

新型進線結構上端絕緣子串利用原進線檔耐張串，將耐張串尾部相連形成V型結構，下端提拉導線部分采用籠式剛性結構。籠式剛性結構一端連接龍門架倒裝支柱絕緣子下端的倒裝金具，另一端連接終端塔大號側耐張線夾尾部的引流板。籠式剛性結構兩側的連接采用軟導線。籠式剛性結構使用鋼管骨架與抱箍式間隔棒固定四分裂導線。新型進線結構的設計主要從以下幾個方面來考慮：

1)龍門架倒裝支柱絕緣子下端的倒裝金具進行重新設計，滿足四分裂導線接續要求。同時考慮倒裝金具可承受的水平荷載有限，為保證安全性，優化龍門架導線掛點排布，減小軟導線出線角度。

2)為保證500 kV導線相間距離，減小風偏擺動對倒裝支柱絕緣子與倒裝金具的影響，考慮增大新型進線結構的垂直重量抑制風偏擺動。

3)由于終端塔存在較大的轉角度數，導線經過鋼管骨架需轉向接入耐張線夾尾部引流管，鋼管骨架需承受角度力，易發生扭轉，因此需采取相應措施減小鋼管骨架承受的扭力，同時增大V型絕緣子串與鋼管骨架連接金具的機械強度，保證安全性。

4)由于籠式剛性跳線結構在500 kV線路中應用較少，本次設計盡量利用已有定型產品以便于采購與施工，個別金具重新設計，金具設計應符合GB/T 2315—2017《電力金具標稱破壞載荷系列及連接型式尺寸》[2]及GB/T 2314—2008《電力金具通用技術條件》[3]的要求。

2.2 龍門架倒裝金具優化設計

常規500 kV線路在龍門架大號側耐張串處實現導線四分裂變二分裂，以二分裂型式接入變電設備上的線夾。但本方案中終端塔C相導線直接接入站內，為保證輸電線路各相導線型號統一，線路導線仍采用四分裂JL/G1A-400/35鋼芯鋁絞線，需對龍門架處C相倒裝金具進行改造，把倒裝金具處耐張線夾改為四分裂，同時對倒裝支柱絕緣子和倒裝金具進行了正常工況下的抗彎和拉力校驗及大風工況下的抗扭校驗[4]，均滿足要求。

圖3 適用于四分裂導線的倒裝金具

2.3 龍門架導線掛點位置優化

由于進線檔距較小，且終端塔存在較大的轉角度數，C相四分裂導線與龍門架垂直

方向的偏角為18°，如圖4所示，龍門架下倒裝支柱絕緣子與倒裝金具需長期承受偏轉力，對工程安全性不利。因終端塔東側即為換流站配套的電纜溝，因此無法通過移動終端塔的方法來減小C相導線出線偏角。設計通過調整各相相間距，將A相對架構人字柱距離由原來11 m調整為7 m，C相對架構人字柱距離由原來7 m調整為11 m，調整后如圖5所示，優化后C相導線的出線偏角減小為2°。

圖4 優化前龍門架導線掛點布置圖

圖5 優化后龍門架導線掛點布置

2.4 V型串夾角和肢長選取

由于V型串夾角直接影響V型串的等效高度，為保證最小對地距離，根據終端塔呼高，確定V型串最小夾角為73°。同時為減小V串受風后的擺動距離，V串夾角應盡量取較大值以減小V串的等效高度，同時絕緣子采用瓷絕緣子以增大V型絕緣子串的重量，V型串最終參數見表1所列。

表1 V型絕緣子串設計參數

2.5 新型進線結構與金具設計

新型進線結構的V型絕緣子串與剛性籠式導線固定裝置結構圖如圖6所示。

圖6 V型絕緣子串與剛性籠式導線固定裝置結構圖

V型絕緣子串兩端分別裝在終端塔橫擔與龍門架掛點上，下方通過籠式剛性骨架提拉導線。籠式剛性骨架兩端通過軟導線分別連接倒裝金具與終端塔大號側耐張線夾。

V型絕緣子串左肢為單掛點，安裝于龍門架上導線掛點，右肢為雙掛點，安裝于終端塔橫擔。兩肢加裝不同數量的PT調整板以控制肢長。兩肢通過三角聯板連接下方的籠式剛性導線固定裝置。

500 kV四分裂導線籠式跳線結構在國內應用較少，尚無定型產品供采用，考慮本工程的重要性，鋼管骨架直接使用750 kV的定型產品尺寸，直徑150 mm。

在鋼管骨架上間隔地設置抱箍式四分裂間隔棒固定導線，本次新設計了四分裂抱箍式跳線間隔棒如圖7所示。

圖7 四分裂抱箍式跳線間隔棒

為抑制V型進線裝置大風情況下的擺動，在抱箍式四分裂間隔棒之間設置重錘片，通過特制的雙頭螺栓將重錘片連接在鋼管上。

由于終端塔存在轉角度數，剛性籠式結構導線出口方向與鋼管存在角度，此處增加萬向轉接頭，使導線在萬向轉接頭與抱箍式間隔棒的引導下自然彎曲，減小了導線扭力，避免了剛性籠式結構隨導線走向產生較大扭動，打破了傳統的跳線在此處受彎、受壓的缺陷，實現了跳線平穩過渡。

3 工程應用

本方案研究完成后，先后經過建設單位、運行單位的各級驗收，2019年應用于渝鄂直流背靠背聯網工程北通道換流站配套500 kV線路中，截至目前，運行效果良好。如圖8所示，為本方案的應用照片。

圖8 新型進線結構工程應用實例

4 結語

本方案新型進線結構盡量利用已有定型金具，加工簡單，安裝方便，V型布置的兩絕緣子串下方的剛性籠式跳線，既利用了導線的自然彎曲的特點，又結合了抱箍式間隔棒撓性大和重錘片抗風偏能力強的優點，鋼管兩端增加的萬向轉接頭實現了立體空間上的調向，避免了導線彎折和剛性籠式結構扭動的問題。該新型進線結構解決了換流站特小進線檔導線的進站問題，提升了工程安全性，配合換流站站址優化，大幅減少了整個輸變電工程土石方量，取得了良好的效果。