500 kV紧凑型输电线路探讨

常志伟，刘汝明，苏延武

（国网山东省电力公司检修公司，山东济宁272000）

500 kV紧凑型输电线路探讨

常志伟，刘汝明，苏延武

（国网山东省电力公司检修公司，山东济宁272000）

对500 kV紧凑型输电线路的运行特点进行分析，该线路与常规线路相比，具有自然输送功率高、线路走廊宽度小及紧凑型线路无需换位等优点，对其在运行中出现的V串碗头脱出和合成绝缘子被鸟啄伤问题进行分析。

500 kV；紧凑型输电线路；优势；运行

0 引言

随着中国社会经济的突飞猛进，电力供应更需超前发展，随之而带来的问题是土地资源日益紧张和建设投资不断加大，特高压输电技术和紧凑型输电技术正是在如此背景下得到了快速发展。紧凑型输电技术打破导线水平或垂直排列的常规，将导线优化排列为等边三角形，将其置于同一塔窗内，同时增加导线相分裂根数，从而达到减少波阻抗、增加电容、大幅度提高自然输送功率的目的，输电走廊的宽度也得到了很大的压缩。

山东省仅有2条500 kV紧凑型线路，即500 kV郓泰II线和500 kV郓上线。500 kV郓泰II线投运于2005年11月10日，是全省第一条500 kV紧凑型输电线路，起于郓城变电站，止于泰山变电站，线路全长142.946 km，共有铁塔365基；500 kV郓上线投运于2009年12月22日，起于郓城变电站，止于汶上变电站，线路全长54.061 km，共有铁塔144基。

1 紧凑型输电线路发展

一般紧凑型线路的研究和建设始于20世纪60年代，由美国、加拿大等国家最早开始建设。美国BPA系统从1974年着手研究，采取限制操作过电压水平、减小电气间隙以及采用V型绝缘子串等方法，在1978年建成了2条500 kV紧凑型线路，与相同电压的普通线路相比，线路走廊均减少了3.1 m，分别节省了18%和28%的塔材，节约工程投资分别为10%和17%［1］。巴西于1980年开始研究，1986年建成2条长度分别为301 km和672 km的500 kV紧凑型线路。

1996年，北京电力科学研究院建成500 kV紧凑型试验线段，长1 080 m，共4基铁塔，3个档距，进行了电晕、无线干扰、地面电厂强度和线路参数等多项测试，并进行了带电作业的试验研究。1999年10月建成昌平至房山紧凑型线路，并于同年11月投入运行，是中国第一条500 kV紧凑型输电线路。

2 紧凑型输电线路的优势

2.1 自然输送功率高

相同电压等级的紧凑型线路比普通线路波阻抗低，因此其自然输送能力强，通常能达到普通线路的1.3～1.4倍［1］，即同样的输送功率，在普通线路属于重载、满载的情况下，紧凑型线路仍属于正常负载，需要建设两条普通线路才能满足输送能力的，可能仅需建设一条紧凑型线路就可满足要求。

2.2 线路的走廊宽度小

紧凑型线路三相导线在同一塔窗内等距离排列，最大限度的压缩了相间距离，同样其几何均距也得到压缩，三相导线宽度较少，线路的走廊随之减少，从而节省线路的总体占地面积，减少砍伐树木和拆迁房屋的数量，在土地资源日益匮乏，输电线路与沿线民众矛盾日益突出的背景下，将大大节省建设投资。

2.3 紧凑型线路无需换位

由于三相参数不对称，普通线路长度超过100km后，必须通过换位塔对导线进行换位［2］，而紧凑型线路从理论上来说三相对称，其参数是完全解耦的，无需进行换位。这也节省施工的费用、降低了施工的难度。

3 紧凑型线路运行中出现的问题及分析

3.1 上相导线球头与碗头挂板脱开致使导线脱位

2004年7月8日，浑源—霸州500 kV输电线路493号塔上相导线V型串内侧串导线端球头与碗头挂板脱开，致使导线脱位。2005年10月7日，昌平—房山500 kV输电线路93号塔上相导线V型串内侧串导线端球头与碗头挂板脱开，致使导线脱位［3］。

两次故障均是在大风条件下发生，事情发生时，故障塔迎风侧一相导线的背风侧合成绝缘子下端球头与碗头挂板脱开，该相导线仅垂挂在迎风侧合成绝缘子串上，导线与曲臂距离不足半米，线路跳闸，如图1所示。将故障碗头摘下检查发现，碗头内的R型销被挤扁变形，失去对球头脱出的的限位作用，如图2所示。

图1 V型串一串绝缘子脱开

图2 R型销被挤压变形

对紧凑型线路上相导线V型串球头在大风条件下脱落的原因进行分析，该V型串的机构组成及所受外力如图3所示。图中：A、B表示组成V型绝缘子串的两只合成绝缘子串的上端点；C、D为组成V型绝缘子串的合成绝缘子串的下球头与碗头挂板的接合部；E、F为碗头挂板与六线联板的铰接点；G表示导线在绝缘子串所在平面上的投影的下端。T1、T2为铁塔挂点对绝缘子串的拉力；P1、P2、P3为V型绝缘子串迎风侧的合成绝缘子串、背风侧的合成绝缘子串、六线联板及导线所受的重力；W1、W2、W3为V型绝缘子串迎风侧的合成绝缘子串、背风侧的合成绝缘子串、六线联板及导线所受的风负荷。

图3 V型串机构及所受外力

当绝缘子串受到W1、W2、W3所示方向大风作用时，随着风力不同，绝缘子串的各组成部分将发生以下所述运动。

右合成绝缘子串在其本身重力和风压合力的作用下绕B点逆时针转动，使球头出现从碗头脱出的趋势。此时，如果由于球头、碗头、R型销的磨损，或由于R型销有变形，使R型销的限位作用失效，球头将从碗头脱出。这就是球头从碗头脱出的原因。

3.2 发生相间短路故障几率增加

参照其他紧凑型线路运行跳闸案例，紧凑型线路相间短路故障高于其他常规线路，因其导线三相排列形式，发生相间短路的几率更大，特别是在较大档距的区段，因大风引起的舞动，极易引起紧凑型线路相与相之间距离不足而引起短路跳闸。

3.3 合成绝缘子易受鸟类啄食

紧凑型线路的直线塔绝缘子采用V型串安装，两边相V串角度约90°，中相V串角度约140°，非常平缓，与其他采用悬垂串安装的绝缘子相比，更有利于鸟类站立。

500 kV郓泰Ⅱ线穿过鸟类活动较集中地段，合成绝缘子鸟啄现象较严重，陆续发现有30只左右合成绝缘子有不同程度啄伤，威胁到线路的安全稳定运行，如图4所示。

图4 合成绝缘子被鸟啄伤照片

紧凑型线路绝缘子串采用V型安装方式，其挂线点不在绝缘子悬挂点的正下方，通常设计不要求安装防鸟刺［1］，且防鸟刺只能防止鸟类在安装点进行筑巢，并不能防止附近鸟类在绝缘子上停留和啄食。防鸟措施较为单一，不能有效阻止鸟类对合成绝缘子的损害。

3.4 合成绝缘子运行维护难度大

紧凑型线路合成绝缘子型号特殊，与其他常规线路不通用，且其型号较多，500 kV郓泰Ⅱ线合成绝缘子型号高达10种，给备品备件的准备增加很大的困难。同时因其中相导线位于最下方，人员下到导线上工作距离远，工作量大，给合成绝缘子的日常运行维护和更换带来一定的难度。

4 紧凑型线路运行经验

绝缘子V型串碗头加装包箍。为防止V型串导线端球头与碗头挂板处销子脱出，在碗头挂板上销子所在断面外围加装一个包箍，包箍内侧有一个舌形条，舌形条卡入碗头开口处，将其和销子有效定位，从而有效地防止球头脱出。包箍的具体结构如图5所示。500 kV郓泰II线和500 kV郓上线在投运之初均采取此措施。

图5 包箍安装示意图

加强对合成绝缘子的维护。通过对现有驱鸟设备的比较：风车式驱鸟器成本较低，安装方便，但其作用范围为直径1 m左右，驱鸟效果一般；太阳能超声波驱鸟器作用范围大，驱鸟直径可达12～15 m，可覆盖整个铁塔，驱鸟效果好，但其成本高，安装不方便。对紧凑型线路采取超声波驱鸟器和驱鸟风车组合安装的防鸟措施，重点区段铁塔安装超声波驱鸟器，其他地点安装驱鸟风车。在采取防鸟措施的同时，加强对合成绝缘子的巡视，一旦发现有啄伤现象，及时进行处理。

采用加强型耐张线夹。由于其受力特点，紧凑型线路耐张线夹易发生断裂，全线宜采用加强型线夹。

采取防舞动措施。在大跨越及大风区段安装相间间隔棒，防止发生相间短路。

5 结语

紧凑型线路与常规线路相比，具有自然输送功率高、线路的走廊宽度小及紧凑型线路无需换位等优点；同时由于其特殊性，在运行过程中也存在上相导线球头与碗头挂板脱开致使导线脱位、发生相间短路故障几率增加、合成绝缘子易受鸟类啄食、合成绝缘子运行维护难度大等特点。通过对绝缘子V型串碗头加装包箍，安装超声波驱鸟器和驱鸟风车，采用加强型耐张线夹和相间间隔棒等措施提高线路的安全运行。随着运行经验的积累和新工具新方法的使用，紧凑型线路的运行维护问题都将得以解决，其前景将更加广阔，2014年山东省又有两条500 kV紧凑型线路投入运行，将大大增强电力输送的能力，使整个超高压电网结构更加合理、电网更加坚强。

［1］王绍德，李耀玲.昌房500 kV紧凑型输电线路运行特性分析［J］.电网技术，2000，24（2）：10-13.

［2］国家电网公司.国家电网公司电力安全工作规程（线路部分）［M］.北京：中国电力出版社，2009.

［3］王幼文，金永纯，高毅.我国500 kV紧凑型输电线路的研究与应用［J］.电力设备，2004（6）：9-12.

常志伟（1986—），助理工程师，主要从事输电运维工作；

刘汝明（1984—），助理工程师，主要从事变电检修工作；

苏延武（1978—），助理工程师，主要从事变电检修工作。

Operating characteristics of 500 kV Compact Transmission Lines

The operating features of 500 kV compact transmission lines were analyzed，which had some superiorities compared with the ordinary transmission lines，such as high natural conveying power，narrow line corridor and none transposition.The bowl head prolapses of Vstrings and the bird pecking injuries of synthetic insulators in operation were also analyzed.

500 kV；compact transmission lines；superiorities；operation

TM726

：B

：1007－9904（2014）05－0043－03

2014-05-17