特高压直流线路中垂直排列F型塔的设计与优化

输电线路走廊问题已成为制约电网建设的突出问题。在经济发达地区,可以考虑采用垂直排列F型塔减少走廊占用,降低工程实施难度。F型塔在三峡-上海±500 kV线路上有过成功应用,但是在特高压线路中属首次使用,由于电压等级、输送容量不同,导致电磁环境、导线截面、杆塔荷载均与原设计有较大不同。通过开展特高压直流线路垂直排列专题研究,确定了垂直排列的F型塔的导线布置型式、导线最小对地距离和走廊宽度等基本原则,并结合工程中的实际问题提出了优化方案。     

垂直排列F型塔设计及应用

目前电力线路的走廊问题是我国输电线路建设中遇到的最突出问题.结合±500kV三沪直流输电线路工程,开创性地提出了双极垂直排列F型塔的设计,并从科研、施工、运行等方面进行了全面论证.经过实践,证明了直流线路采用垂直排列F型塔设计的可行性,同时该设计减小了走廊宽度,节约了资源,减少了房屋拆迁,降低了工程造价,具有显著的社会和经济效益.     

双极垂直排列“F”型塔设计

输电线路走廊问题是目前我国输电线路建设中遇到的突出问题。在三沪直流输电工程中开创性地提出了双极垂直排列“F”型塔, 并从科研、设计、施工、运行等方面进行了全面论证。经过工程实践, 证明了直流线路采用双极垂直排列“F”型塔设计的可行性, 因而减小了线路走廊宽度, 节约了资源, 减少了房屋拆迁, 降低了工程造价, 具有显著的社会和经济效益。     

共走廊架设超/特高压输电线路电场分布及走廊优化研究

超/特高压线路共用走廊架设时,由于导线数目多,电压等级不同,所以影响电场分布的因素较多,为了分析超/特高压输电线路共用走廊架设时线路下方的电场分布,基于等效电荷法建立了共用走廊时工频电场的计算模型,利用Matlab编制计算程序,仿真分析了共用走廊时输电线路下方距离地面1.5 m处的电场分布。重点讨论了超/特高压输电线路的相序排列、接近距离以及导线最小对地高度对整个输电走廊电场分布的影响。研究表明超/特高压共用走廊时导线的相序排列和导线最小对地高度对场强最大值有较大影响,高场强覆盖区域与接近距离成线性增长关系。结合电磁环境评估标准,提出了超/特高压共用走廊架设时建议采用的相序布置,接近距离和导线最小对地高度。     

±800kV滇西北至广东特高压工程极导线与接地极线共塔电磁环境研究

直流输电线路经过高度城市化的地区时,将直流线路和接地极线路共塔架设是解决输电线路走廊紧缺问题的最佳选择,但目前国内外对于这种塔型的电磁环境鲜有研究。本文对传统电磁环境计算方法进行了拓展,以便能够考虑接地极线对极导线电磁环境的屏蔽作用。以±800 kV滇西北至广东特高压工程为例,分析了水平排列和垂直排列两种共塔架设方式下线路可听噪声、无线电干扰、地面电场和地面离子流密度等的分布特点。结果表明,共塔架设线路的地面电场优于独立架设直流线路,采用极导线垂直排列(上层负极导线)的布置型式可将输电线路走廊压缩约44%。     

极导线垂直排列直流线路地面合成电场的一种计算方法

极导线垂直排列直流线路在我国已用于实际工程，有必要研究有效方法计算该类线路的合成电场，以满足工程设计和环境保护需求。根据极导线垂直排列直流线路几何结构的特点，在Deutsch假设的基础上，提出了一种计算极导线垂直排列直流线路地面合成电场的方法。该方法还适用于极导线水平排列直流线路。通过试验和计算结果对比，对该方法进行了验证。使用该法对极导线垂直和水平排列±500kV直流线路的地面合成电场进行了计算分析。结果表明：在极导线高度和极间距分别相同的情况下，极导线垂直排列直流线路下的最大地面合成电场比极导线水平排列直流线路的略大，但极导线垂直排列直流线路的地面合成电场横向衰减较快；极导线垂直排列直流线路的走廊宽度约为极导线水平排列线路的50%。     

±500kV直流线路极导线不同排列方式对电磁环境的影响

目前我国常规的±500kV直流线路均按极导线水平排列设计,但对于华东这种线路走廊比较拥挤的地区,若采用极导线水平排列,将占用较宽的线路走廊,由此造成的民房拆迁费用会大大增加.结合三峡蔡家冲-白鹤±500kV直流输电线路(三沪直流线路),提出极导线垂直排列的直流线路架设思想,并通过模拟试验和现场实测的电磁环境数据,比较极导线水平排列和垂直排列情况下线路的电磁环境水平.研究结果表明:在相同的导线高度下,极导线垂直排列与水平排列相比,电磁环境较优,环保线路走廊也小.从电磁环境角度考虑,直流线路架设可采用极导线垂直排列方式.     

同塔双回特高压直流线路过电压研究

采用特高压双回直流线路同塔架设的方式,在很大程度上能够缓解特高压直流工程发展过程中输电走廊选址困难的问题。文章对双回特高压直流同塔架设的过电压沿线分布特性和最高水平进行了详细的仿真研究。对导线4种不同布置方案下的过电压沿线分布特性和最高水平进行了对比研究,并与特高压直流线路单独架设的过电压水平进行了比较分析;对同塔架设双回特高压直流线路过电压水平的影响因素进行了敏感度分析。研究表明,同塔架设导线布置方式不会引起线路过电压沿线分布特性变化,同时确定了线路过电压水平最高的同塔双回导线排列方式及其过电压水平。     

特高压输电线路工频电场的仿真研究

针对特高压输电线路分裂导线等效半径较大的特点,在建立特高压输电线路分裂导线模型的基础之上,基于边界元法对单回平行排列、同塔双回、紧凑型及单回酒杯塔型4种不同的输电线路分裂导线表面及线下距地1 m处的工频电场进行了计算。结果表明,针对我国复杂的地理条件可以采用不同的导线分布模式,其中紧凑型输电方式不仅可以改善线路下电磁环境,而且还可大幅减少输电走廊的宽度。     

重覆冰区垂直排列F紧缩型塔设计及应用

线路走廊问题是输电线路工程建设中的突出问题。本研究在湖南某城郊500kV重覆冰单回交流输电线路工程中创新性提出了垂直排列F紧缩型塔应用方案,大大减小了线路走廊宽度、减少了房屋拆迁量、降低了工程造价,具有显著的社会和经济效益。     

特高压输电线路分裂导线表面电场特性分析

特高压输电线路能减小走廊面积,有效提高单位输电线路走廊宽度的输电容量,从而提高输电线路的经济效益。特高压输电线路常采用多分裂导线,导线表面电场强度的计算精确度直接影响导线的合理选型和布置。为此,以有限元法为理论基础,以COMSOL Multiphysics软件为仿真工具,以1000 kV特高压交流输电线路为研究对象,建立典型特高压交流输电线路的二维静电场仿真模型,研究分析分裂导线在水平排列、同塔双回、正三角对称、倒三角紧凑型对称布置方式下周围空间电场的分布,以及地面是否水平、是否有杆塔等因素对电场分布的影响。分析结果可以为特高压交流输电线路的设计提供一定的参考。     

±500kV三沪直流输电线路电磁环境测试分析

±500 kV三沪直流输电线路极导线垂直排列方式在世界上首次应用于工程,系统了解这种导线布置方式下地面合成场强、无线电干扰等电磁环境水平,可为今后广泛应用于直流输电工程设计,以减小线路走廊宽度、满足电磁环境要求提供技术支持,故在±500 kV三沪直流线路调试期间,依据环评标准测量了极导线垂直排列和水平排列线下的电磁环境参数。测量结果为:极导线垂直排列线下合成场强最大值为15 kV/m,水平排列合成场强最大值为8.2 kV/m(正极导线侧);极导线垂直排列、水平排列正极导线投影20m处的无线电干扰值分别为51.0dB5、3.3 dB,这些参数均满足地面合成场强<30kV/m,无线电干扰水平<55dB的设计要求。     

中国首条1000kV单回路交流架空输电线路的设计

1000kV交流特高压输电是目前电压等级最高、技术最先进的交流输电方式。在我国1000kV线路的设计没有直接可供采用的设计原则和设计标准。为满足工程建设需要,合理确定技术原则和建设标准,需要研究和分析与工程建设有关的关键技术和设计方案。结合1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程的建设,介绍我国第1条单回路交流特高压架空输电线路的主要设计原则和特点,如设计风速及机械荷载、导线选择、地线选择、绝缘子串片数、绝缘串型及金具、杆塔空气间隙、导线对地高度及交叉跨越距离、导线排列方式和线路走廊等,并将特高压输电线路的主要技术及经济指标与其他电压等级线路作了比较和分析。     

1000kV紧凑型输电线路导线排列方式优化

特高压紧凑型输电技术对于压缩输电线路走廊宽度、提高输电线路自然输送功率、降低单位输送容量的工程造价具有重要价值。作为紧凑型技术的重要方法,导线排列方式的优化有利于进一步提高线路输送容量,改善输电线路周围的电磁环境。提出了一种1 000 k V紧凑型输电线路的导线排列方式优化方法,该方法以提高自然功率和单位截面积自然功率为目标,并考虑工程实际约束,建立多目标不等式约束的非线性优化模型,通过模型求解得到导线优化的初始方案。在初始方案的基础上,采用粒子群优化方法对初始方案的子导线排列进行了非对称优化,对比分析了优化前后导线的电磁环境因素以及线路的电气参数,并利用有限元分析方法对优化排列后的导线表面电场强度进行了仿真验证。     

±500kV三沪直流输电线路电磁环境测试分析

±500kV三沪直流输电线路极导线垂直排列方式在世界上首次应用于工程，系统了解这种导线布置方式下地面合成场强、无线电干扰等电磁环境水平，可为今后广泛应用于直流输电工程设计，以减小线路走廊宽度、满足电磁环境要求提供技术支持，故在±500kV三沪直流线路调试期间．依据环评标准测量了极导线垂直排列和水平排列线下的电磁环境参数。测量结果为：极导线垂直排列线下合成场强最大值为15kV／m．水平排列合成场强最大值为8．2kV／m（正极导线侧）；极导线垂直排列、水平排列正极导线投影20m处的无线电干扰值分别为51．0dB、53．3dB，这些参数均满足地面合成场强〈30kV／m，无线电干扰水平〈55dB的设计要求。     

±800 kV直流输电线路Z型边坡塔结构特性研究

针对特高压直流线路所经山区雷电活动频繁,大地屏蔽作用差,提出一种适用于山区直流特高压输电线路的Z型边坡塔。与常规T型塔相比,Z型边坡塔对左右两极导线横担进行阶梯布置,降低下山坡侧的导线横担对地高度,充分利用杆塔有效高度,降低雷击跳闸率,提高特高压直流线路耐雷水平。通过通用有限元软件对铁塔结构的内力分布进行了线性和非线性分析,并以塔重和混凝土等指标对比分析Z型塔的经济可行性,研究揭示了Z型塔的结构受力特点,结果表明,铁塔内力与T型塔相当,工程造价与T型塔基本一致,可为Z型塔在多雷山区特高压直流线路中的应用提供参考。     

交、直流共用超/特高压输电走廊下地面工频电场及最优相序排列方式分析

为减小共用走廊高压输电线路的地面工频电场使其达到最低水平,研究了走廊内输电线路相序排列方式与地面工频电场的关系,得到了使输电线路走廊中部区域地面工频电场最小的最优相序排列方式。通过对地面工频电场空间矢量分布和相导线电压相位关系的分析,给出了此最优相序排列规律的物理解释。采用典型参数建立了各回导线不同布置条件下共用走廊输电线路地面工频电场计算模型,计算了不同相序排列方式下走廊中部区域地面工频电场最大值;找出了中部区域最大值极小时的线路相序排列方式,验证了该最优相序排列方式的正确性与适用性。最后,结合已有相关研究成果,提出的共用走廊高压输电线路最优相序排列方式,为各同杆双回线路均逆相序排列,且在走廊中部区域非同杆各回线路靠近走廊内侧(或距地面最近)的相线间相位应相差120°、中间导线间相位应相同,为实际工程提供指导。     

特高压交流线路并行时的电场分布

特高压线路并行时的电场分布对环境保护、线路走廊、拆迁范围等有较大影响。研究了500~1 000 kV交流单、双回线路,在不同相序、高度、距离条件下的工频电场强度,得到了1 000 kV特高压交流并行线路的电场分布规律,以现行环保标准为依据,对相序排列提出了建议,指出了对应的线路间距,为交流特高压工程的建设和运行提供了依据。     

特高压紧凑型输电线路工频电场强度计算

为研究特高压交流输电线路的工频电场强度,通过建立二维静电场有限元模型,计算了LGJ-400/65、LGJ-500/45、LGJ-630/45 3种型号导线,子导线根数分别为6、8、10、12的导线表面场强、相导线平均场强最大值、线路下方距地面1 m处最大场强和线路走廊宽度,分析了导线截面、子导线根数、线路最低对地高度和走廊宽度的选取。结果表明特高压交流线路选取大截面导线、紧凑型倒三角布置方式在导线表面场强、杆塔高度和线路走廊方面可满足要求。     

±800kV特高压直流线路大截面导线选型研究

导线选型是特高压输电技术的重要课题,对线路的输送容量、传输性能、环境问题、线路走廊宽度及房屋拆迁范围,对降低工程造价都有着十分重要的意义。特高压线路采用大截面导线,在减小线路损耗,降低输电线路表面场强、无线电干扰和可听噪声等方面具有比较大优势。其导线选型,需综合分析电磁环境、机械性能、杆塔荷载、经济性、导线制造、架线施工、运行维护等方面因素,并需要结合工程的自然条件等。