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大截面导线在特高压直流输电线路中的应用前景(1)

0 引言

导线的选择是输电线路设计的重要课题。导线方案变化会引起杆塔和基础工程量的变化, 其对整个工程的造价影响是巨大的, 关系到整个线路工程的建设费用及建成后的技术特性和运行成本。对于特高压直流输电线路而言,其输送容量大,运行电流大,电能损耗相当可观,消耗在电能损失上的费用巨大。故在特高压直流输电线路导线选择时,要充分考虑电能损耗的影响。

对于普通钢芯铝绞线,导线截面越大,荷载越大,需消耗的塔材、基础、绝缘子、金具等越多,导线的消耗量越大,导致工程初始投资增加。而随着导线截面增大,导线电阻减小,在输送相同容量电能时,电阻损耗小,且大截面导线的电晕损耗也相对较小,采用大截面导线可有效削减花费在电能损耗上的费用。综合考虑以上两方面因素,在选择导线截面时需进行全面的经济性比较。

1 国内现状

国内第1 条±800 kV 云广特高压直流输电工程( 简称云广线) 输送容量为5 000 MW, 采用6×630 mm2 截面导线。第2 条向家坝—上海±800 kV特高压直流线路工程( 简称向上线) 输送容量为6 400 MW,采用6×720 mm2 截面导线。目前已建特高压直流工程中输送容量最大的锦屏—苏南±800 kV特高压直流输电线路工程(简称锦苏线)输送容量为7 200 MW[1],采用6×900 mm2 截面导线。

900 mm2 截面的钢芯铝绞线已在多条±800 kV特高压直流输电线路及±500 kV 直流输电线路中应用,1 000 mm2 截面的钢芯铝绞线已在宁东—山东±660 kV(简称宁东)直流输电线路工程中成功应用,生产、施工工艺都已成熟,更大截面的导线尚未有生产及施工经验。

我国地域面积大,能源分布不均,电能的远距离输送无可避免。目前国内对环境保护要求越来越高,线路走廊十分紧张。特高压直流线路输送距离远、输送容量大,其造价也相对较高。为充分发挥优势,输送容量可能会较已建特高压直流线路更大。

在建哈密—郑州±800 kV 特高压直流线路拟输送电能7 500MW。本文在分析输送容量为7 500 MW时, 采用更大截面导线的可能性, 选取6×JL/G2A-900/75、6×JL/G2A-1000/80、6×JL/G2A-1120/90 导线方案进行比较,分析采用各导线的优劣。

2 导线选择的主要内容

导线选择首先要满足载流量及电磁环境的要求。工程经验及计算结果表明,导线截面越大,载流量越大,在同等运行电压下,电磁环境越好。锦苏线计算结果显示,6×JL/G2A-900/75 导线载流量为5 814.80 A,输送超过7 500 MW 时过载电流为5 156.25 A,电磁环境满足要求。所选3 种导线方案均满足载流量、电磁环境的要求,需进行全寿命周期内的经济比较。

3 全寿命周期经济比较

输电工程的费用除了工程建设初期一次性投资外,在线路运行尚会产生一些费用。工程建设初期投资包含线路建设的本体投资及其他一次性投资,本文在总结以往线路工程设计经验的基础上, 主要考虑导线方案对其影响较大的方面,即导线、杆塔、基础、绝缘子、金具及施工、征地等费用,估算出不同导线方案的工程初期投资。线路运行后每年发生的费用主要包括运行维护费及电能损耗费用。运行维护费按本体造价的1.5%计算。电能损耗分为2 部分:电阻损耗和电晕损耗, 其中电晕损耗与导线带电运行同步发生,可按每年8 760 h 计算;电阻损耗则与线路负荷大小有关,具有一定的波动性,需按导线电阻及线路年损耗小时数计算。

全寿命周期经济比较[2-3]考虑了资金的时间价值,将线路运行后每年发生的费用折成现值,综合工程初期投资,比较工程总费用的差值,确定经济性较好的导线方案。

若运行期内每年发生的费用为AV, 工程运行期为n a,折现率为r,运行期内的总费用折现值(PV)为:

4 经济比较

与采用6×JL/G2A-900/75 导线方案相比, 采用6 ×JL/G2A -1000/80、6 ×JL/G2A -1120/90 导线方案时,杆塔荷载较大,塔材消耗更多,金具、绝缘子以及其他一些相关费用都会增加,工程初投资更大;由于总铝截面增大,电阻减小,电阻损耗较小,且直径较大,电晕损耗较低。下面对工程初投资和电能损耗两方面进行分析。

4.1 工程初投资

根据工程设计经验,采用不同导线方案时弧垂、荷载、绝缘子串配置等方面的差异,估算采用不同导线方案时工程静态投资如表1 所示。可见,随着导线截面增大,工程初投资增大。

4.2 电能损耗

电能损耗分电阻损耗和电晕损耗。电阻损耗按输送功率计算,电晕损耗由电磁环境软件计算,计算结果如表2 所示。

来源:中国电力
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