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摘要:随着国民经济的增长,我国的电力事业迅速发展,使得用电负荷巨增,输电线路的容量也极速增加,这种趋势下迫使输电线路走廊与大型电站的出现变得日趋狭窄和紧张。新型的紧奏型交流输电技术恰好的解决这一问题,此技术不仅可以大大增加输电线路的容量,降低了输电线路走廊的使用宽度,在改善了大量输电线路及大型电站的电磁环境的同时还可以降低输电系统的补偿度,此外在对其建设的经济成本中也相应的减小了投入.
关键词:电力事业、紧凑型交流输电、关键技术
一、 紧凑型交流输电技术的研究意义
紧凑型交流输电技术实际上是这对于电量能源在输送导线上进行改进的紧凑型输电线路,即将输电所用的导线从新进行优化排列,缩小其相间隔的距离,并将三组输电导线放置在同一个塔窗内,此时的三相输电导线之间没有瓶子接地构件,因此可增加其相分裂的根数,减少其波抗阻,增加其电容,这就大大的提高了其自身的自然输送功率。这也是此技术值得被研究的重要原因。
二、750KV紧凑型交流输电技术的研究重点
1、对杆塔及导线的选择
对于750KV紧凑型的杆塔选型采用了双回紧凑型同塔同窗的结构。
通过实践对紧凑排列的方式进行研究发现,在不同的排列方式中的自然输送功率是不同的,而对称的等边倒三角的排列方式更为紧凑,因此其导线可以选用8×LGJ-400/35的三相导线,导线的排列方式应呈等边倒三角形,其子导线应当采用正八边形的结构,且保证其之间的距离为10m,分裂的间距要在350-400mm之间,双回路的相序要选用ABC-CBA的方式,而地线要选用JLB20A-100。
2、杆塔基础的选择
杆塔的基础建设对于地形有一定的要求,对于平原、丘陵和低山的地域,对于基础要选择掏挖类原状土基础或岩石锚杆类基础,而对于黄土地、凹地、河流阶地、沙漠地,由于地质松软,因此要选用斜掏挖基础或桩基础。考虑到经济的原因,对于塔高一般选择为45米,塔距为523米,对于750KV紧凑型的双回线路的杆塔材料应选用Q420的高强度角钢塔,或Q345的钢管塔,而对于单回路则应选用Q420的高强度角钢塔或Q345的角钢塔,不建议选用钢管塔。
3、电磁环境
对于750KV的超高压输电线路而言,其电磁环境的指标要包括所在地面的工频电场、无线电干扰以及可听噪声的数据。对于同塔同窗的相序紧凑型输电线路而言,其两回路同名相子导线间的电磁可相互屏蔽,这在一定程度上降低了输电导线表面的磁场强度,因此也降低了输电线路的无线电干扰和可听噪声,这一点提高了此技术在全程线路中的适应度。现如今环保的理念逐渐深入人心,因此国家环保总局也给出了相应的规定。规定要求750KV的超高压输电线路在天气晴朗条件下的无线电干扰数值在55Db,无线电干扰要在距离送电线路的边相投影20米以外,在阴湿天气条件下,其可听的噪音值限定在55-58dB之间,而噪音频率要在0.5MHz的80%双无线电的干扰限值在55-58Db之间。对于750KV的单、双回件凑性输电线路的无线电干扰要按照3.3-6.5dB/1000m的海拔修正量进行选取,其可听噪音按照2dB/1000m的海拔修正量进行选取,其磁感强度则按照0.1mT来进行控制。
4、电晕损失
由于750KV自身的电压等级相对很高,其间的距离有较小,此情况在处于高海拔地区条件下其导线的晕场就会很低,此时输电线路的电晕算是就会很严重,例如海拔高低在1500m的地区,其线路的电晕损失能达到40KW/Km, 如果海拔高度达到了2500m时,电晕损失可以达到60KW/Km,此情况下单回的电晕损失相对较小。此时选择同塔同窗的紧凑型输电线路,由于其排列的相序相同紧凑,双回路输电线的回间距离较短,两回线路的同名相子的刀向质检的电磁场可以相互屏蔽,这种方式不仅仅是降低了导线的表面磁场强度,同时还可以减小输电线路的电晕损失,海拔高度在1500m时其双回电晕的损失已经折回到单回,此时电晕损失只有14KW/Km,其电晕损失只有其他排列方式的35%左右,结合实际的电价进行计算,对于同塔同窗同相序的紧凑型输电线路,每年可以节约电晕损失费用近2000万元,可见其产生的实际经济效益十分可观。
三、可能存在的问题
1、电场强度偏高
此输电技术存在电磁场偏高的问题,因地面的电场强度会随着导线距离地面的高度增加而逐渐减弱,且前度减弱的速度很快,此时需要将同塔同窗同相序的紧凑型导线对地的高度提高到5.5m的距离就可以将此导线线路下方距地面高度1m的最大工频的电磁场强度降低到10KV/Km以内。
2、单项瞬时接地故障
我国的电力部门针对于单项瞬时接地故障的防备措施作出了相应的规定,对于超高压的输电线路必须要采用单相重合闸。但是此种方式在排除故障之后故障点的接地电流会瞬时熄灭,因极相之间的健全相和故障相之间会存在电容的耦合及互感耦合,所以此故障点的接地点仍会存在潜供电流,潜供电流熄灭后,瞬时故障点额定电压则为恢复电压。其示意图如图1。
图1:超高压输电线路潜供电流产生示意图
图中:A、B、C和N分别表示系统三相和电源中性点;AE、BE、CE分别为三相电源电势; AI、BI、CI分别为三相导线的电流;BAC和CAC分别为 B相和C相对A相的互电容; 0C为相导线自电容;BAM和CAM分别为B相和C相对A相的互电感。
对于同塔同窗同相的双回输电方式,当其中一回线路的某一相發生故障时,本回路的健全相同样会对故障相有耦合作用,而另一回对故障相也会有耦合作用,当故障发生后,健全相的电压和电流都没有发生畸变,其恢复电压的静电分量可表示为:
公式一
式中:B1U、C1U分别为B1、C1相的相电压;A2U 、B2U 、C2U 分别为A2、B2、C2相的相电压;A1C为A1相的自电容;B1A1C、C1A1C分别为 B1、C1相对A1相的互电容;A2A1C 、B2A1C 、C2A1C分别为A2、B2、C2相对A1相的互电容。由于 A2 U + B2 U + C2 U =0,且 B2 U = B1 U , C2 U = C1 U ,则公式一可变为
公式二
其恢复电磁分量则为
公式三
式中:ω为电源频率;B1A1M 、C1A1M分别为B1、C1相对A1相的互电感;A2A1M 、B2A1M 、 C2A1M分别为A2、B2、C2相对A1相的互电感。
四、结论
750kV的紧凑型关键技术可以很好的解决了现代化城市生产生活的用电量。同时此技术也为我国750kV同塔双回紧凑型线路的工程建设奠定坚实的基础。
参考文献
[1] 赵小平.调整电力工业结构大力发展清洁电力[J].电网与清洁能源.2009(01)
[2] 黄宗君,朱普轩,王晓彤.750kV同塔同窗紧凑型关键技术研究[J].高压电器.2011(06)
关键词:电力事业、紧凑型交流输电、关键技术
一、 紧凑型交流输电技术的研究意义
紧凑型交流输电技术实际上是这对于电量能源在输送导线上进行改进的紧凑型输电线路,即将输电所用的导线从新进行优化排列,缩小其相间隔的距离,并将三组输电导线放置在同一个塔窗内,此时的三相输电导线之间没有瓶子接地构件,因此可增加其相分裂的根数,减少其波抗阻,增加其电容,这就大大的提高了其自身的自然输送功率。这也是此技术值得被研究的重要原因。
二、750KV紧凑型交流输电技术的研究重点
1、对杆塔及导线的选择
对于750KV紧凑型的杆塔选型采用了双回紧凑型同塔同窗的结构。
通过实践对紧凑排列的方式进行研究发现,在不同的排列方式中的自然输送功率是不同的,而对称的等边倒三角的排列方式更为紧凑,因此其导线可以选用8×LGJ-400/35的三相导线,导线的排列方式应呈等边倒三角形,其子导线应当采用正八边形的结构,且保证其之间的距离为10m,分裂的间距要在350-400mm之间,双回路的相序要选用ABC-CBA的方式,而地线要选用JLB20A-100。
2、杆塔基础的选择
杆塔的基础建设对于地形有一定的要求,对于平原、丘陵和低山的地域,对于基础要选择掏挖类原状土基础或岩石锚杆类基础,而对于黄土地、凹地、河流阶地、沙漠地,由于地质松软,因此要选用斜掏挖基础或桩基础。考虑到经济的原因,对于塔高一般选择为45米,塔距为523米,对于750KV紧凑型的双回线路的杆塔材料应选用Q420的高强度角钢塔,或Q345的钢管塔,而对于单回路则应选用Q420的高强度角钢塔或Q345的角钢塔,不建议选用钢管塔。
3、电磁环境
对于750KV的超高压输电线路而言,其电磁环境的指标要包括所在地面的工频电场、无线电干扰以及可听噪声的数据。对于同塔同窗的相序紧凑型输电线路而言,其两回路同名相子导线间的电磁可相互屏蔽,这在一定程度上降低了输电导线表面的磁场强度,因此也降低了输电线路的无线电干扰和可听噪声,这一点提高了此技术在全程线路中的适应度。现如今环保的理念逐渐深入人心,因此国家环保总局也给出了相应的规定。规定要求750KV的超高压输电线路在天气晴朗条件下的无线电干扰数值在55Db,无线电干扰要在距离送电线路的边相投影20米以外,在阴湿天气条件下,其可听的噪音值限定在55-58dB之间,而噪音频率要在0.5MHz的80%双无线电的干扰限值在55-58Db之间。对于750KV的单、双回件凑性输电线路的无线电干扰要按照3.3-6.5dB/1000m的海拔修正量进行选取,其可听噪音按照2dB/1000m的海拔修正量进行选取,其磁感强度则按照0.1mT来进行控制。
4、电晕损失
由于750KV自身的电压等级相对很高,其间的距离有较小,此情况在处于高海拔地区条件下其导线的晕场就会很低,此时输电线路的电晕算是就会很严重,例如海拔高低在1500m的地区,其线路的电晕损失能达到40KW/Km, 如果海拔高度达到了2500m时,电晕损失可以达到60KW/Km,此情况下单回的电晕损失相对较小。此时选择同塔同窗的紧凑型输电线路,由于其排列的相序相同紧凑,双回路输电线的回间距离较短,两回线路的同名相子的刀向质检的电磁场可以相互屏蔽,这种方式不仅仅是降低了导线的表面磁场强度,同时还可以减小输电线路的电晕损失,海拔高度在1500m时其双回电晕的损失已经折回到单回,此时电晕损失只有14KW/Km,其电晕损失只有其他排列方式的35%左右,结合实际的电价进行计算,对于同塔同窗同相序的紧凑型输电线路,每年可以节约电晕损失费用近2000万元,可见其产生的实际经济效益十分可观。
三、可能存在的问题
1、电场强度偏高
此输电技术存在电磁场偏高的问题,因地面的电场强度会随着导线距离地面的高度增加而逐渐减弱,且前度减弱的速度很快,此时需要将同塔同窗同相序的紧凑型导线对地的高度提高到5.5m的距离就可以将此导线线路下方距地面高度1m的最大工频的电磁场强度降低到10KV/Km以内。
2、单项瞬时接地故障
我国的电力部门针对于单项瞬时接地故障的防备措施作出了相应的规定,对于超高压的输电线路必须要采用单相重合闸。但是此种方式在排除故障之后故障点的接地电流会瞬时熄灭,因极相之间的健全相和故障相之间会存在电容的耦合及互感耦合,所以此故障点的接地点仍会存在潜供电流,潜供电流熄灭后,瞬时故障点额定电压则为恢复电压。其示意图如图1。
图1:超高压输电线路潜供电流产生示意图
图中:A、B、C和N分别表示系统三相和电源中性点;AE、BE、CE分别为三相电源电势; AI、BI、CI分别为三相导线的电流;BAC和CAC分别为 B相和C相对A相的互电容; 0C为相导线自电容;BAM和CAM分别为B相和C相对A相的互电感。
对于同塔同窗同相的双回输电方式,当其中一回线路的某一相發生故障时,本回路的健全相同样会对故障相有耦合作用,而另一回对故障相也会有耦合作用,当故障发生后,健全相的电压和电流都没有发生畸变,其恢复电压的静电分量可表示为:
公式一
式中:B1U、C1U分别为B1、C1相的相电压;A2U 、B2U 、C2U 分别为A2、B2、C2相的相电压;A1C为A1相的自电容;B1A1C、C1A1C分别为 B1、C1相对A1相的互电容;A2A1C 、B2A1C 、C2A1C分别为A2、B2、C2相对A1相的互电容。由于 A2 U + B2 U + C2 U =0,且 B2 U = B1 U , C2 U = C1 U ,则公式一可变为
公式二
其恢复电磁分量则为
公式三
式中:ω为电源频率;B1A1M 、C1A1M分别为B1、C1相对A1相的互电感;A2A1M 、B2A1M 、 C2A1M分别为A2、B2、C2相对A1相的互电感。
四、结论
750kV的紧凑型关键技术可以很好的解决了现代化城市生产生活的用电量。同时此技术也为我国750kV同塔双回紧凑型线路的工程建设奠定坚实的基础。
参考文献
[1] 赵小平.调整电力工业结构大力发展清洁电力[J].电网与清洁能源.2009(01)
[2] 黄宗君,朱普轩,王晓彤.750kV同塔同窗紧凑型关键技术研究[J].高压电器.2011(06)