±500kV柔性直流输电线路金属回流线选型研究

2017-12-19中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司李缔华叶世顺

电子世界 2017年23期

关键词：铁塔杆塔碳纤维

中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司李缔华叶世顺徐鹏

中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司李缔华叶世顺徐鹏

±500kV柔性直流输电线路的金属回流线全线与直流线路同塔架设，直接影响工程总体造价。本文对多种导线在电气性能、机械性能及工程造价方面进行了分析比选，并从中推荐出合适的导线型号，在满足工程要求的同时节省工程造价。

柔性直流；金属回流线；选型

1.引言

金属回流线是由一个换流站引接至另一个换流站，且全线与直流线路同塔架设，铁塔呼高是由金属回流线的对地距离及交叉跨越距离控制，因此金属回流线的选型对于工程本体造价影响较大。

2.计算条件

这里我们根据某直流500kV线路的实际工程的情况，极导线型号采用4×JL/G2A-720/50钢芯铝绞线，系统双极最大输送功率为3000MW，额定电流为3000A，短时过负荷电流(1分钟)为4500A，设计风速29m/s，设计覆冰10mm。

3.回流线组合方案

按照文献[1]，金属回流线导线截面选择按允许载流量选择，不需考虑经济电流密度。金属回流线路工作电压低，不需考虑地面电场强度、离子流密度等电磁场效应，不需考虑电晕损耗、无线电干扰、可听噪声等电晕效应等。因此导线宜选择总截面较小、分裂根数少、便于布置、可靠性高的组合方式。为简化铁塔受力，回流线分为两组布置在铁塔的两侧，本文也仅考虑子导线为双数的情况。

参选金属回流线导线组合如表1所示：

表1 参选回流线导线方案

4.电气性能比较

载流量比较：当环境温度为35℃时，回流线导线的载流量按下式计算：

式中WR为导线辐射散热功率(W/m)，WF为导线对流散热功率(W/m)，WS为导线日照吸热功率(W/m)，RZ为导线直流电阻(Ω/m)，风速取0.5m/s，太阳辐射功率取0.1W/cm2，导线表面辐射散热系数取0.9，导线表面吸热系数取0.9。

表2 回流线导线载流量计算结果

验算导线允许载流量时验算钢芯铝绞线时的长期允许使用温度采用+70℃，短时过负荷采用80℃。钢芯耐热铝合金绞线的长期允许使用温度取130℃，碳纤维复合芯导线的长期允许使用温度为120℃，耐热铝合金导线按180℃，碳纤维导线按200℃效验短时过负荷。

由表2可知，参选导线组合均能满足正常输送容量和短时过负荷要求。

5.机械性能比较

导线对杆塔荷载的影响及覆冰过载能力计算如表3所示。

表3 参选导线荷载比较表

从表4可看出：2×2×JL/G2A-720/50导线荷载最大，约为其他参选导线的1.5-1.7倍，2×1导线组合因分裂数小，负荷也相对较小；JLRX/F1A-720/65碳纤维导线覆冰过载能力相对较强，JNRLH60/G1A-400/35覆冰过载能力最小。

6.工程造价分析

(1)导线费用比较：根据2017年第一季度国家电网公司《电网工程设备材料信息价》钢芯铝绞线价格JL/G2A-720/50取1.57万元/t；根据厂家询价：JNRLH60/G1A-400/35、JNRLH60/G1A-800/55耐热铝合金导线1.82万元/t；碳纤维芯导线JLRX/F1A-400/35、JLRX/F1A-720/65价格分别取3.146万元/t、3.17万元/t、2.49万元/t、2.43万元/t。

(2)铁塔费用比较：铁塔钢材单价取0.6万元/t，考虑运输安装时铁塔钢材综合费用取1.0万元/t，根据测算直线塔水平荷载增加10%，塔重增加约5%，纵向荷载不影响，垂直荷载增加10%，塔重增加约0.75%；耐张塔水平荷载增加10%，塔重增加约5%，纵向荷载增加10%，塔重增加约5.8%，垂直荷载增加10%，塔重增加约0.65%。参考可研结论，本工程耐张塔比例17%。

(3)基础费用比较：基础混凝土单价取0.2(万元/m3)，考虑施工运输时基础混凝土综合费用取0.3(万元/m3)。

综合以上可得工程投资比较如表4所示：