1 000 kV交流特高压输电线路运行特性分析

2015-02-11曹旭佳

通信电源技术 2015年5期

曹旭佳

（阳城国际发电有限责任公司，山西晋城 048000）

1 000 kV交流特高压输电线路是解决我国电力能源分布不均匀，降低电力负荷的有效手段。目前，我国已经有大量的1 000 kV交流特高压输电线路投入运行，在未来几年中，也将会开通大量的交流特高压线路。在这一背景下，1 000 kV交流特高压线路的维护工作也开始受到社会各界的广泛关注，为了保障交流特高压线路能够安全运行，必须要总结关键技术，借鉴国外先进经验，创新管理模式，提升检修效率，下面就针对1 000 kV交流特高压输电线路运行特性进行深入的分析。

1 交流特高压线路特点分析

1.1 杆塔结构

交流特高压线路的运行需要的间距与间隙，必须要设置较高的杆塔，绝缘子串长度需要保持在10 m以上，线路对地距离需要保持在26 m以上，特高压线路杆塔高度保持在50 m以上，同杆并架线路杆塔长度需要控制在80 m以上。在设置塔的强度时，需要根据塔高以及应力进行设计，考虑到特高压导线重量大，高度高，塔的使用应力更大，因此，1 000 kV交流特高压线路杆塔强度需要比传统500 kV线路杆塔大4倍以上。

1.2 导线结构

一般情况下，交流特高压线路导线都采用八分裂结构式，导线间距需要控制在40 m以上，地线间距需要控制在30 m以上，子导线使用阻尼间隔棒，导线边相与中相距离需要控制在20 m以上。

1.3 特高压金具

特高压线路导线横截面大、分裂数多，金具需要承受较大的荷载，因此，该种线路金具有着尺寸大、机械强度高、工艺质量高、结构复杂的特征。

此外，1 000 kV交流特高压线路输送功率是常规500 kC线路的5倍左右，如果线路发生故障，将会严重影响国民经济的稳定发展。

1.4 杆塔基础

特高压线路杆塔基础作用力较高，经过的地区地貌环境与地质条件也十分的复杂，有丘陵、河网、泥沼、山区等，其基础形式很多，常见的有挖孔桩原状土基础、复合式微型桩基础、灌桩式基础、岩石锚桩类基础，因此，特高压线路杆塔的运行工作是非常困难的。

2 1 000 kV交流特高压线路运行与维护特点分析

2.1 1 000 kV交流特高压线路运行环境特点

特高压线路的线路距离长、输送距离大，沿线经过的地形非常复杂，气候变化多样，气象条件较差，会经过湖南、山西、湖北、河南等事故高发区，路过的高海拔山区也有着显著的立体气候特点，气象环境与地形环境复杂，在地形因素的影响下，交流特高压线路经过的地区气候会出现较大的差异，这就给线路的维护带来一系列的难题。

2.2 1 000 kV交流特高压线路故障特点分析

2.2.1 雷击故障

特高压线路绝缘水平较高，如果雷击塔顶或者避雷线，虽然不易发生闪络事故，但是此类线路杆塔高度较高，工作电压幅值大，容易影响避雷线的整体屏蔽性能，雷云会直接绕过避雷线，增加雷击导线的概率。种种实践显示，1 000 kV交流特高压线路发生雷击跳闸问题的主要原因就是由于避雷线失去屏蔽作用，雷电直击导线引起。

2.2.2 污闪故障

特高压线路电压等级较高，线路经过的距离很长，会经过大量的污秽区域。此外，近年来某些地区的环境越来越差，时常会出现雾霾天气，很容易致使特高压线路发生防污闪问题，尤其是冰区与重污染区域，还有可能会引起冰闪。为了保障特高压线路的运行效率，必须要保障绝缘子防污闪性能。

2.2.3 覆冰故障

特高压线路常常会经过重冰区域，导线分裂数多、截面大，覆冰重量大，很容易出现不同期脱冰事故、不均匀覆冰问题以及覆冰超载问题，这种问题对于特高压线路的正常运行是非常不利的。

2.2.4 风偏故障

特高压线路绝缘子串与杆塔高度等特点导致线路很容易出现风偏事故，尤其是在重污区，此类区域绝缘子因串长、重量轻，在气候因素的影响下，更容易出现风偏问题，鉴于此，在线路经过此类区域时，必须要设计好防风措施。

2.3 检修特点分析

2.3.1 对检修工具的要求较高

1 000 kV特高压架空线路绝缘子、杆塔、金具载荷与尺寸较大，一般电压等级线路的检修工具在安全性、承载能力与尺寸方面往往无法满足检修要求，为此，需要开发出新的工具或者改造现有的工具。

2.3.2 绝缘子更换难度大

在1 000 kV特高压线路之中，很多直线塔都是应用V型合成绝缘子串，此类绝缘子串串身长、串型多，更换难度较大。为了解决此类问题，需要研究一种高效、安全的配套工具，避免水平荷载在转移工作中出现断线问题。

为了提升检修工作的成效，可以大量推广在线监测技术，该种技术可以应用在微风振动监测、绝缘子污秽监测、气象参数监测、覆冰监测、杆塔倾斜监测、温度监测、防鸟监测系统中。目前，在线监测技术已经得到了广泛的使用，在应用过程中，可以利用三维可视化技术建立其相关的控制平台与在线监测显示平台。截止到2014年年底，我国1 000 kV线路在线监测系统获取的数据已经超过了80万条，该技术可以对监测数据、设计标准以及运行标准进行对比，为系统的正常运行提供可靠的数据支持。

3 1 000 kV交流特高压线路常用的反事故措施

3.1 防雷措施

要从根本上提升特高压输电线路的耐雷性能，必须要做好避雷线屏蔽设计工作，在设计的过程中，需要考虑到导线工作电压对于避雷线的影响，在山区位置，需要设置好相应的负保护角。

在应用防雷措施时，必须要注意到，工作电压会严重影响特高压交流输电线路的运行，且在风速不足5 m／s的情况下，风偏的影响特别大，随着风速的增加，绕击跳闸率发生事故也会增加。为此，需要合理应用线路避雷器，这可以显著提升线路防雷性能，在设置时，需要深入分析线路绕击与反击耐雷水平，分析避雷器工作电压、安装方式以及接地电阻对于防雷性能的影响。

3.2 防污闪措施

就现阶段来看，为了避免特高压线路出现防污闪络事故，需要适当增加绝缘子串长，并采取科学的措施提升泄漏距离，对于污秽严重的地区，可以推广高强度、大吨位合成绝缘子。对于运行以及空挂绝缘子，需要定期开展饱和盐密测量，制定出完善的污区图，综合考虑到各类情况来推广带点清扫技术，使用防污闪涂料。同时，还要开发出相应的在线监测系统，这能够帮助技术人员把握好线路污秽情况，做好状态检修工作。

3.3 防微风振动措施

就现阶段来看，我国特高压线路防微风振动措施主要以阻尼间隔棒与防震锤为主。考虑到1 000 kV特高压线路平均挂点相对较高，为了保障线路运行的安全性，防震设计可以参照超高压线路。此外，适宜用在交流特高压线路的微风振动监测装置也已经得到了广泛应用，该种装置可以有效避免运行电晕的产生。

3.4 防覆冰措施

在特高压线路设计工作中，需要对线路经过的区域开展冰区划分，如果线路必须要经过重灾区，就要根据导线情况选择合适的杆塔、导线布置方式以及档距配置情况。为此，可以在现有防除冰技术上开展融冰方法以及除冰技术的研究，应用适宜的在线监测系统，提升整个输电系统运行的安全性和可靠性。

3.5 防风偏措施

特高压线路绝缘子串较长，很容易出现风偏故障，对于事故多发区域，需要采取合理的措施增加线路空气间隙裕度，对于容易出现强风的微地形区域，可以应用“V”型串；对于容易出现风偏故障的区域，可以在绝缘子下方设置重锤。此外，还要全面推广特高压直流线路风偏参数与气象参数在线监测系统，及时监测其雨量、风向、风速的变化情况，采取合理的干预措施。