导线半径、分裂间距、分裂根数、最低对地距离必须合理的选择。研究表明,导线半 径越粗、分裂根数越多,导线表面电场强度越小。鉴于国外的特高线路 8 分裂导线运 行成功经验,建议我国特高压导线采用大截面 8 分裂导线。分裂导线间距 40cm,子导线截面可为 400—630mm ,也可选用更大截面导线。而导线对地距离越小,地面 1m 处电场强度越大,分析表明,导线最低对地距离取 22m 是符合要求的。 此外,导线选择还应考虑导线允许的温升、经济电流密度、机械强度等因素,以 得到最优的选择。 2.绝缘配合 特高压线路的绝缘配合关系到线路是否能够稳定、可靠运行,相关工程问题包括 变电设备、绝缘子、杆塔与导线之间间隙等的选择,相关研究也有不少成果。(1)绝 缘子类型选择 绝缘子是输电线路的重要组成构件,起着支撑导线和绝缘的作用。国内架空线路 绝缘子主要有瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子 3 种类型。 瓷绝缘子具有良好的绝缘性能、耐气侯性、耐热性和组装灵活等特点,但随着运行时 间变长其绝缘性能会逐渐降低。 钢化玻璃绝缘子具有优良的机电性能、 耐振动疲劳、 耐电弧烧伤、 耐电击穿性能。 缺点是防污型要做成钟罩式,增加了棱的数量和高度,导致棱槽深、容易积污、不好 清扫。 复合绝缘子具有强度高、重量轻、耐污性能好、易于安装和维护等优点。运行经 验表明,在重污秽地区使用复合绝缘子,串长可大大缩短、杆塔尺寸缩小,降低工程 造价。但复合绝缘子目前运行经验还不足,也可能由于质量原因导致芯棒脆断等。 特高压线路绝缘子串长约为 500KV 线路的 2-3倍,长度 10-14m,重量大,使杆 塔增高,易受雷击,增加造价等。复合绝缘子可以解决上述问题,采用双串或四串并 联安装可以防止芯棒脆断掉线的问题。所以建议特高压线路采用复合绝缘子,但是我 国目前还不能制造 400KN 的大吨位复合绝缘子,所以必须加强研究。对于示范性线路 可以先采用玻璃或瓷绝缘子,应该注意片数的选择。 (2)杆塔和导线距离 决定杆塔尺寸的主要因素是间隙尺寸,即杆塔和导线的距离。先要确定操作过电 压空气间隙 50%的放电电压,按相应结构的试验曲线查找对应的间隙尺寸。日本 1000KV 线路铁塔绝缘间隙, 直线塔为 6.62m, 耐张塔为 6.2m。 特高压线路最小间隙(即 最大风偏时导线离塔柱的距离)按最大运行电压下不闪络的条件决定。前苏联 1150KV线路杆塔取 2.4m,日本 1000KV 线路取 3.09m 但由于线路具体情况不同,我国不能完全使用国外的数据,必须加强绝缘间隙方面的 放电试验,而杆塔的设计和制造不存在技术问题。 综合上述的讨论, 特高压线路设计中的电磁环境和绝缘配合理论上不存在无法解 决的问题。 然而很多研究需要结合实际运行数据进行, 所以建设示范性线路意义重大。 对于一条示范性线路可以分成几段,采用不同设计院的设计方案,对运行情况进行对 比,可提供更加丰富的数据,以分析优缺点。
4、我国特高压的发展现状
据国网公司公布的“特高压工程大事记”, 第一次提出“建设以特高压为核心的 坚强国家电网”的构想,是在 2004 年 12 月 27 日的国网公司党组会议上。从构想到 国家发改委核准批复,前后不到 20 个月 2009 年 1 月 16 日,我国首个特高压交流试验示范工程晋东南~南阳~荆门建成 投运。 特高压交流试验示范工程成功投运,全面验证了特高压交流输电技术的可行性、 设备的可靠性、系统的安全性,我国特高压电网建设已具备条件,将逐步推进相关工 程。根据国家电网下一步规划,采用特高压加快能源基地的电力外送工作正在抓紧研 究制定之中,预计今明两年特高压电网投资约 830 亿元,其中特高压交流投资 570 亿元, 特高压直流投资 260 亿元。 根据计划, 到“十二五”初期, 国家电网将建成“两 纵两横”特高压骨干电网,将陕北、晋东南煤电基地电力送到华中、华东地区,将蒙 西煤电基地电力送到华北、华东地区,将西南水电送到华中、华东地区。 根据国家电网公司公布的消息,截至目前,四川向家坝——上海奉贤±800 千伏 直流示范工程全线开工;四川锦屏—江苏苏南±800 千伏直流工程也已顺利通过国家 核准。预计到 2020 年,全社会用电量和装机容量预计分别达到 56723 亿 kWh 和 9.51 亿 kW,煤电容量 6.71 亿 kW,装机所占比例高达 70﹪,发电量所占的比例高达 75 ﹪以上。水电装机容量 2.46 亿 kW,装机所占比例为 25.9﹪。
通过对特高压输电线路的研究,对其发展现状、我国引入特高压的必要 性以及其经济性和稳定性有了一定的了解。 与低压、高压以及超高压电网相比,特高压有着明显的优势,它能同时满足电能 大容量、远距离、高效率、低损耗、低成本输送的基本要求,而且能有效解决目前 500kV 超高压电网存在的输电能力低、安全稳定性差、经济效益欠佳等方面的问题。 1000kV 特高压输电线路的输电能力是 500kV 超高压输电能力的 4 倍以上,在输 送相同功率的情况下,1000kV 特高压输电线路单位长度的功率损耗约为 500kV 超高 压输电的 1/16,因此,在跨大区远距离大规模输电的情况下,采用 1000kV 特高压输 电网具有明显的经济优势与稳定性优势。