8.2 1000mm2大截面导线
一、技术原理与特点大截面导线是指导线中导体(铝)截面超过700mm2用于输电线路的导线,包括钢芯铝绞线和铝包钢芯铝绞线。
1000mm2大截面导线与其它普通钢芯铝绞线相比,具有以下优点:(1)电磁环境优。四分裂1000mm2大截面钢芯铝绞线的无线电干扰为49.9dB,可听噪声为40.97dB。(2)导电率高,载流量大。由于将铝单丝的导电率提高到61.5%IACS,在输送相同功率条件下,具有更低的运行温度,可以减少输电损失约1%。(3)强度高。一般铝单丝的抗拉强度为160MPa,
1000mm2大截面导线的铝单丝强度为175MPa,拉重比得到有效提高。
推广应用大截面导线主要有三个方面的积极作用:一是节能环保效果明显。采用1000mm2截面导线与630mm2导线比,按照年损耗小时数3000小时计算,每年每公里节约电能超过4万千瓦时。按供电煤耗360g标煤/千瓦时计算,即可减少消耗标煤14.4吨,减少CO2排放约40吨。全国推广应用后,节能环保效果非常显著。二是抗自然灾害能力强。4×1000mm2截面导线与6×630mm2相比,大风水平荷载、垂直荷载、水平荷载均有较大幅度减低,可综合塔重减轻1~2%,更有利于抵抗冰风等恶劣自然灾害气候。三是可以促进电力技术创新和行业技术升级。通过大截面导线的应用,可使我国电网科技水平再上一个新台阶,同时全面提升国内导线和施工机具制造企业的制造水平,实现我国大截面导线制造技术升级,促进输电技术水平的整体进步。
宁东—山东±660kV直流输电示范工程,根据系统要求,从输送容量、电磁环境、投资、年费用等多方面对多种导线型式进行了比较,最终确定采用1000mm2大截面导线。工程采用4×JL/G3A-1000/45导线比采用6×LGJ-630/45静态投资节省10.5万/km,年损耗减少了2万kWh/km,全线减少静态投资约1.4亿元。
工程自2010年11月单极运行至今,1000mm2大截面导线压接管温升、弧垂变化等有关技术参数均满足标准、工程设计及运行要求,状况良好。
1000mm2大截面导线在国内是首次使用。公司组织开展了导线、配套金具、配套施工机具的研制及导线施工工艺研究,形成相应的技术标准,目前技术比较成熟,具备推广应用的条件。
二、适用地点与条件
±800kV和±1100kV特高压直流工程电压等级更高、输送距离更远、利用小时数可能更高,900mm2及以上大截面导线在特直流工程中都将有广阔的应用前景。即将开工建设的哈密—郑州及溪洛渡—浙西工程将采用大截面导线技术。另外,需要提高线路输送容量的新建工程、增容改造工程,也可经过技术经济比较,因地制宜采用。
三、推广应用计划目前,锦屏—苏南特高压直流工程使用同为四层铝股结构的900mm2大截面导线。对于大容量、远距离输电工程,经比较具有经济技术优势时采用大截面导线。
四、责任部门
建设部、基建部、物资部
8.3大规格角钢
一、技术原理与特点大规格高强度角钢目前特指:强度等级Q420、肢宽220mm
与250mm的角钢。目前国内的Q420角钢肢宽均在200mm及以下,最大规格∠200×24的承载力约为277吨(欧美最大规格为∠250×35,高强度单角钢最大承载力约为我国的两倍),因承载力有限,导致特高压及一些同塔双/多回超高压的承载力大的塔型,如1000kV单回、±800kV单回、500kV同塔双回、500kV单回转角塔、220kV同塔多回等,塔身主材需要采用双拼或多拼组合角钢。
组合结构的构造复杂,加大了铁塔设计、加工、安装的难度和工作量,并增加了影响结构安全的不确定性因素。铁塔真型试验结果表明:双拼和多拼角钢组合结构角钢间受力分配不均,造成铁塔在理论破坏荷载前破坏,双拼角钢铁塔的设计一般预留较大余度,增加了塔重。
大规格角钢具有如下技术特点和优点:(1)提高铁塔可靠性。由于双拼和多拼角钢固有的结构缺点,角钢间受力分配不均匀,造成铁塔结构在理论破坏荷载前破坏,不利于材料性能的充分利用和线路安全。与组合型角钢构件相比,大规格角钢具有材料整体性好、传力清晰的优点,结构更合理,铁塔更安全。(2)有效降低塔重。采用大规格角钢后,可以将双拼和多拼铁塔简化为单肢和双拼铁塔,省去了缀板和主材单双变换板,可以大幅度降低了钢板和螺栓的重量,降低铁塔钢耗指标。(3)减小加工和施工难度。双拼组合角钢需要加工大量螺栓孔与填板,采用了大规格角钢可以成倍减少双拼和多拼铁塔的加工量,铁塔厂加工生产更加便利,施工现场铁塔组立的施工量和施工难度也减轻。自2009年启动大规格角钢应用研究以来,以锦屏-苏南±800kV特高压直流工程为依托,完成了大规格角钢技术条件制定,开展了杆塔设计和真型试验,工程试点应用248基大规格角钢铁塔。总体来看,可降低塔重4%左右。
目前,大规格角钢的设计技术已经成熟,国内钢厂可以生产∠250×(18~35)、∠220×(16~26)的大规格角钢,但材质的稳定性需要进一步提高。
二、适用地点与条件在满足大规格角钢应用条件,经技术经济比较具有经济优势时,全面应用大规格角钢铁塔。铁塔主材用到双拼或四拼角钢时,可以用大规格角钢来替代。不同电压等级、架设方式、气象条件的线路铁塔荷载等级相差较大,应用大规格角钢的范围有较大不同。根据已有工程设计经验,大规格角钢主要应用在500kV、750kV双回交流线路工程、特高压直流和交流线路工程。可在符合下述条件的输电线路中应用大规格角钢铁塔:
(1)铁塔主材多为强度控制且为双角钢、四拼角钢的杆塔。
(2)角钢构件肢宽大于等于200mm。
(3)220kV及以上同塔双(多)回路输电线路。
三、推广应用计划±800kV溪洛渡—浙西等特高压工程中应用大规格角钢。经济技术比较后,在其它工程中可推广应用。
四、责任部门
建设部、基建部、特高压建设部、物资部
8.4六氟化硫气体回收再利用
一、技术原理和特点
由于SF6气体具有优异的绝缘性能和灭弧能力,因此在全世界的电气设备,尤其是高压开关设备中得到了广泛使用,使用量更是达到5000~6000吨/年,通常,使用过的SF6气体多直接排放到大气中或回收后堆放直至废弃,较少考虑重新利用。同时,SF6气体作为《京都协议书》列入的的六种温室气体之一,其温室效应是CO2的23900倍,且在空气中能够存在3200多年。因此,在公司“2006年社会责任报告”中,明确提出“减少污染物和废弃物排放,回收再利用SF6气体”的节能和环保要求。减少泄漏量以至排放量,用户在六氟化硫气体电气设备检修或者用至寿命终了时不得向大气中排放,须对其中的SF6气体进行回收经过处理后再利用。
SF6气体回收利用技术的工作原理是将SF6气体从电气设备中抽出存储,通过净化处理系统对其进行净化再生,并将处理合格的气体充回电气设备中重新使用。SF6气体回收利用技术通常包括三道工序:冷凝加热、回收回充及净化处理等。
利用新型冷凝加热设备模块,可与目前国内已有的各型进口及国产回收设备进行配套,可解决将回收的SF6气体充装到气瓶额定重量的难题,灌瓶速度能够达到1瓶/1h左右。
通过加热方式,使气瓶内的洁净高压SF6液体迅速受热后气化回充到SF6电气设备中,满足了SF6电气设备充气过程中SF6液体气化中大量吸热的需求,提高了充气速度,避免了设备损坏。
回收回充设备可迅速抽空电器设备内的SF6气体,充气速度达到50kg/h或以上,能够满足现场检修工期要求。回收回充设备配上冷凝加热设备后,能迅速将电气设备内SF6气体抽送至钢瓶中,或将洁净的SF6气体从钢瓶迅速回充到电气设备内,便于现场的设备检修工作。
SF6气体净化处理采用空气分离技术,使运行过的SF6气体纯度从98%提高到99.9%以上,空气含量从2%下降到0.05%以下。使得处理后的SF6气体达到SF6新气标准要求。即主要指标满足纯度≥99.9%,空气含量≤0.04%,湿度≤等要求。
目前,SF6气体回收装置和处理技术较为成熟,已经在实验室和生产现场进行了大量应用,完成了35kV~500kV各类输变电设备的SF6气体回收处理,充入再利用SF6气体后的设备运行情况良好。
二、适用地点与条件该技术适用于电力系统运行现场各种使用SF6气体作为绝缘介质的GIS、断路器、互感器、变压器等输变电设备的气体回收和再利用。
三、推广应用计划
2011~2013年,国网公司系统建立省级SF6气体回收净化处理中心,相关生产、基建单位同步配备SF6气体回收、回充装置,逐步实现网省公司区域内SF6气体回收处理再利用工作的集中管理。
2014~2015年,完善公司系统SF6气体回收处理网络,全面实现回收SF6气体的统一管理和监督,并逐步向其他电力企业和公共事业单位推广。
四、责任部门
科技部、生产技术部、基建部、物资部