500kV中冰区双回路垂直排列紧凑型线路简介及应用分析

湖南省三一智慧新能源设计有限公司 叶世顺

中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司 朱伟俊

1.引言

随着国民经济、城镇建设的持续发展，城乡规划区域不断外延，输电线路走廊日趋紧张，尤其是在经济发达区域，沿线房屋拆迁越来越难，线路走廊问题日益突出。优化塔头设计和导地线布置，缩减线路走廊宽度，提高单位截面输送容量，减少民房拆迁，是国内外缓解这一问题的有效方法，本文介绍了一种500kV中冰区双回路垂直排列紧凑型新型线路，提供了一种压缩线路走廊的新方法，其成果可以在房屋拆迁量大的地方推广使用。

2.线路走廊宽度

对于500kV线路而言，线路走廊紧张区段通常采用双回路共塔架设。国内外500kV双回线路最主要的塔型是鼓型塔，两个回路分别布置在塔身两侧，三相导线呈垂直排列，边导线距离和单回路基本相当，约22m。水平排列双回紧凑型线路T型塔两个回路也布置在塔身两侧，同一回路三相导线呈倒三角排列，边导线距离比常规鼓型塔稍大，约24m左右，但塔头高度降低了15m以上，塔材指标可降低20%左右，防雷性能也大幅提高，综合性能较好。

同塔双回相比两个单回路固然可压缩线路走廊，但就线路走廊本身而言边导线距离仍然较大。要进一步压缩线路走廊宽度，塔头常规布置难以达到效果，双回路垂直排列紧凑型线路导线采用垂直排列，可使500kV双回线路的边导线线间距压缩到7.5m左右，与500kV单回紧凑型线路相当。

3.导线布置

500kV双回路垂直排列紧凑型线路导线采用倒三角排列，中间无接地塔材；两个回路垂直排列在上下两个塔窗中，中间设置横梁，回路间距离取12m。较双回常规鼓型塔线路，线路自然输送功率提高约35%，长距离输电输送功率增加约1.3倍，有利于电网稳定运行；地面最大场强减小约37%，有利于保护环境。直线塔六相导线均均采用长度4900mm复合绝缘子“V”型串，采用U型环连接，较常规球碗头连接方式“V”串肢长减少100mm，有效缩小塔窗尺寸，单基塔重降低2%左右。

垂直排列紧凑型双回路和普通双回路塔头布置

4.防雷性能

500kV双回路垂直排列紧凑型线路地线采用负保护角方案，复合绝缘子由单回路紧凑型线路的4340mm加长至4900mm，通过简化连接金具，增加绝缘体子长度，提高了单支复合绝缘子U50%冲击放电电压；优化导地线布置，缩减导地线间距，增加导地线耦合水平，耐雷水平较常规线路提高约3～5%。经计算，铁塔冲击接地电阻20Ω以下时，耐雷水平可满足500kV线路大于125kA的要求。

地线采用-14°保护角，较常规双回路线路0°保护角降低绕击率约60%，综合雷电跳闸率降低约12%。依托工程星沙～星城500kV输电线路于2014年7月验收投运，4年多来未发生雷击跳闸故障，而同期湖南地区艾鹤500kV双回、黔艳500kV双回、湘云500kV双回等多条常规双回鼓形塔线路均有雷击跳闸记录，平均雷电跳闸率为0.623次/100km·年，实践证明垂直排列紧凑型双回路防雷性能高于常规鼓型双回路。今后可考虑充分利用塔窗尺寸裕度，进一步加长下“V”串复合绝缘子的长度，提高下相导线耐雷水平，使其在各种冲击接地电阻下均高于上相，进一步整体提高线路耐雷水平。随着运行经验的积累，也可考虑上回路采用盘型绝缘子，下回路采用复合绝缘子的差绝缘配置，进一步提高线路的安全运行。

5.铁塔外形及结构设计

地线支架采用鸟嘴型布置，导线窗口上下叠加，挂线运行后，整体感官为“拍状”，美观新颖，有效降低了附近民众对电力建设的抵触情绪。

塔头布置形式推荐方型塔身断面方案三，整塔由上到下刚度协调，塔头位移相对较小。绝缘子串与塔架、挂架连接挂点均设置与水平面成一定角度的受力隔面，保证有效将荷载传递至曲臂。中间挂架可以前后小幅转动，可平衡因覆冰导致的前后侧设计荷载约10%的不平衡张力，能抵御25m/s大风和15mm覆冰等极端恶劣气候条件的能力。采用高强大规格角钢后，可减少铁塔重10%左右。

6.技术经济指标

500kV双回路垂直排列紧凑型线路较普通常规双回路线路塔材指标增加约40t/km，基础混凝土增加约50m3/km，导线增加约4.5t/km，复合绝缘子增加约20支/km，线路本体投资增加约60万/km。由于边导线距离由常规线路的22m减少至7.5m，拆迁范围由32m压缩到17.5m，减少民房拆迁约40%，节约走廊占地约22亩/km。500kV线路采用常规线路架设如房屋拆迁费用达150万元/km时，可考虑采用双回路垂直排列紧凑型线路。

中冰区500kV双回路垂直排列紧凑型线路较常规线路本体投资增加约60万元/km，如果节约房屋拆迁补偿费达60万元，同时考虑到占地、青苗方面的节省， 则双回路垂直排列紧凑型线路具有技术经济优势。以户均面积300m2，补偿单价2000元/m2计，60万元只相当于1栋房屋的补偿费用，因此中冰区500kV双回路垂直排列紧凑型线路技术在房屋分布密集区可推广应用。

7.工程应用

中冰区500kV双回路垂直排列紧凑型线路研究成果首次应用于湖南长沙星沙～星城500kV送电线路工程。该工程地处长沙近郊，房屋拆迁面积高达1680m2/km，但较之常规双回线路架设仍减少房屋拆迁面积约1120m2/km，以当地房屋拆迁补偿平均单价3100元/m2计，节约房屋拆迁费用347.2万元/km。本体投资增加约60万/km，综合投资降低约290万元/km。本工程双回路垂直排列紧凑型线路长22.84km，共计节约投资6600万元以上，节约占地500亩。本工程已于2014年7月投产，运行情况良好。

深层次应用，国网湖南省电力公司鹤云Ⅰ、Ⅱ线π进湘潭换流站500kV线路工程采用两个双回路垂直排列紧凑型线路平行走线，两个走廊中线间距压缩至30m，对两走廊中间的房屋不论距离线路远近全部拆迁。较之常规双回线路架设，减少房屋拆迁面积约400m2 /km，降低拆迁费用100万元/km，降低综合造价40万元/km，节约占地22亩/km。本工程路径长约73km，总计综合造价降低约3000万元，节约占地1600亩，同时避免了房屋夹包问题，社会效益和经济效益明显。本工程于2016年12月竣工投产，运行状况良好。