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福建电力勘测设计院林锐等:30mm重冰区±1100kV特高压直流线路设计

30mm重冰区±1100kV特高压直流线路设计

林锐1,翁兰溪1,陈允清1,何园丁2,赵晶3

(1. 中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司;2. 四川电力设计咨询有限责任公司;3. 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司)

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文章导读

1

昌吉—古泉特高压工程是世界上首个±1100 kV特高压直流输电工程,其导线选型、绝缘配置、杆塔荷载等主要设计技术原则与±800kV直流线路有较大差异,世界上尚无成熟的设计经验。


2

线路于陕西省境内翻越秦岭高海拔重冰区,最高海拔达到2500m,设计覆冰厚度达到30mm,该区段线路设计方案的可靠性及合理性成为整个工程设计的难点和关键点之一。


3

结合昌吉—古泉±1100kV特高压直流输电线路工程成功的设计经验,对30mm重覆冰区段的导地线选型、绝缘子选择及配置、塔头空气间隙、防雷保护、金具及绝缘子串、杆塔型式、杆塔荷载等关键设计方案进行了论证和分析。

主要结论

1

极导线采用8×JLHA4/G2A-1250/100钢芯中强度铝合金绞线、地线采用JLB20B-240铝包钢绞线及OPGW-240以提高线路抗冰能力。


2

导线悬垂V串采用单肢双联550kN及单肢三联420kN、550kN等级、耐张串采用六联550kN盘式绝缘子、跳线串采用210kN盘型绝缘子组装成双V串笼式硬跳线串。


3

覆冰耐压为高海拔重冰轻污区线路悬垂串绝缘子片数选择的控制条件。跳线串及悬垂串配置的210kN、420kN、550kN外伞型绝缘子片数分别为122、101、86;耐张串配置的钟罩型或外伞型绝缘子片数分别为88或79。


4

±1100kV线路绝缘子串较长、空气间隙较大,反击耐雷水平较高,保护角推荐采用-15°。


5

线路操作过电压倍数可采用1.5pu,2500m海拔下操作过电压空气间隙为9.0m,直流电压间隙值为4.0m。


6

悬垂塔推荐采用V型绝缘子串挂线方式的干字型塔。对于转角塔而言,当转角小于30°时,分体式耐张塔综合造价较优,当转角大于30°时,传统整体式干字型耐张塔更具优势。


7

对于重冰区直线杆塔,基本组合+不均匀冰为主要控制工况;对于耐张塔,基本组合+验算冰为主要控制工况。

主要研究数据及内容

01



铝合金绞线具有优良的机械特性,选择钢芯中(高)强度铝合金绞线与普通钢芯铝绞线进行比较。比选导线的技术参数如表1所示。

表1 比选导线技术参数

02



全线操作过电压的沿线分布情况如图1所示。

图1 操作过电压沿线分布图

操作过电压分布呈现中间高、两端低的趋势,全线最高操作过电压倍数为1.58pu,30mm重冰区段实际操作过电压倍数可取1.5pu,按此空气间隙值比1.58pu要求的空气间隙值减小约0.6m,有利于减小塔头尺寸及塔重。

03



图2为典型悬垂串、耐张串、跳线串金具示意图。

图2 悬垂串、耐张串、跳线串示意图

04



将传统整体式干字型耐张塔导线挂点移到塔身上形成分体式耐张塔,则铁塔就没有受扭情况,仅有弯矩组合,可减小塔重。图3为传统式干字型耐张塔和分体式耐张塔的布置图,图4为传统式和分体式耐张塔综合造价比与转角度数的关系。


图3 传统式干字型耐张塔和分体式耐张塔布置图

图4 传统式耐张塔与分体式塔综合造价比与转角度数关系

05



按照塔头布置控制条件规划出的30mm重冰区典型杆塔单线图如图5所示。

图5 30mm重冰区典型杆塔单线图

06



选取ZC30302塔开展真型试验,试验塔顺利通过主要设计工况的100%荷载试验,相关试验情况见图6所示。试验数据与理论计算较吻合,试验结果表明铁塔设计安全可靠,经济合理,满足工程应用要求。

图6 真型塔试验照片


本文引文信息

林锐,翁兰溪,何园丁,等. 30 mm重冰区±1100 kV特高压直流线路设计[J]. 全球能源互联网,2020,3(3):255-263.


LIN Rui, WENG Lanxi, HE Yuanding, et al. Design of ±1100 kV UHVDC transmission line at 30 mm heavy icing area[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2020, 3(3): 255-263(in Chinese).

作者简介


林锐


硕士研究生,高级工程师,注册电气工程师(发输变电)


主要从事超/特高压输电线路设计及研究工作。通信作者

E-mail:

156204974@qq.com


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编辑:李锡

审核:白恺


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