双分裂导线在500kV重冰区线路中的应用

1、双分裂导线在500kV重冰区线路中的应用摘要】湖北江坪河水电站500kV送出线路30mm冰区长达50km，为保证该线路的平安可靠和经济合理，本文从导线截面和分裂型式，及输送容量、电磁环境、机械特性及工程投资等方面系统地介绍了该线路的导线选型论证。采用双分裂大截面导线，电磁环境能满足规程要求;机械性能双分裂导线方案明显优于四分裂导线方案，且显著节省投资。故推荐该线路30mm重冰区线段采用双分裂大截面导线。Doublesplitconductorintheapplicationofthe500kvheavyicelineHubeielectricpowersurveyanddesigninstit

2、uteTangYanLiuYangpickto：JiangPingriverwaterpowerstationofhubeiprovince500kvsendline30mmiceupto50km，toensurethesafeandreliableandreasonableeconomyoftheline，fromtheconductorcrosssectionandsplittype，andtransportationcapacity，electromagneticenvironment，therespectsuchasmechanicalpropertiesandengineeringi

3、nvestmentsystematicallyintroducesthelinecabletypearguments.Adoptsdoublesplitlargecross-sectionwire，electromagneticenvironmentcansatisfytherequirementofregulations;Mechanicalpropertiesofdoublesplitconductorschemewasbetterthanfoursplitconductor，saveinvestmentandsignificant.Therefore，recommendedtheline

4、30mmheavyicelineadoptsdoublesplitlargecross-sectionwire.引言2021年年初，我国南方大局部地区遭遇了罕见的大范围低温、雨雪和凝冻极端天气。输变电设施覆冰积雪极为严重，输电线路发生了大面积冰闪跳闸和倒塔断线事故，电网所受到的威胁和损害无论从范围还是持续时间上都是史无前例的。本文分别从电场环境、机械性能等方面对重冰区导线的截面和分裂型式进行研究，并基于导线、杆塔和根底的材料用量等详细分析比较了各种导线方案的线路造价差，确定合理的导线方案。1.概述恩施州位于湖北省西南部，大局部地区为山区，平均海拔在1000m以上。在2021年和2021年的冰灾

5、中，恩施电网遭受重创。江坪河水电站位于溇水干流上游河段，恩施州鹤峰县走马镇阳河乡。本线路需将江坪河2×225MW、淋溪河2×90MW水电站接入系统。线路总长94km。线路大局部处于高山大岭，地形条件极为恶劣。通过对当地电力公司及沿线村民调查，经分析计算，线路所经地区覆冰厚度在30mm冰区的路径长度约为50km。2.导线型号及分裂型式的选择2.1导线的比较方案根据系统的要求，本线路经济输送容量为540MW，极限传输容量为630MW，由此可得每相导线经济输送电流为0.624kA，按经济电流密度0.9A/mm2的参考值估算，每相导线的铝截面不小于700mm2。根据国内超高压输电线

6、路的导线实际选用情况，本线路可选择四分裂和双分裂两种导线分裂方式。结合以往导线应用经验，30mm的重冰区的导线材质推荐采用铝包钢芯铝合金导线。现选择表1所示的5种导线型号作为比较方案，并计算出各种导线相应的允许电流值和极限输送功率。本表计算条件为风速0.5m/s，太阳辐射功率密度0.1W/cm2，环境温度为25°，导线允许温度为80。由表1可知，所有导线极限传输功率值均大于要求值。2.2电磁环境的计算根据规程要求，导线外表最大电场强度不宜大于导线起晕场强的85%，以防止导线出现全面电晕。本工程选择有代表性的海拔高度1500m和1800m，采用I型绝缘子串型式对5种导线方案进行计算。计

7、算结果见表2。由表2可见，只有2×800mm2和4×300mm2的导线方案能满足外表最大场强与导线起晕场强的比值小于0.85。计算各种导线方案无线电干扰和可听噪声，具体结果见表3。从表3的计算结果说明，除了2×300mm2的导线外，各种方案均能满足55dB标准的要求。计算各种导线的方案在不同的海拔下的电晕损失，具体结果见表4。表4计算结果说明，电晕损失随着海拔高度的增加而增加，随着子导线直径的增大而减小。根据以上电磁环境计算结果可知，导线采用4×300mm2方案及2×800mm2方案均能满足电磁环境的要求。2.3机械性能比较2.3.1物理参数每

8、相导线选择2×JLHA1/LB1A-800/100和4×JLHA1/LB1A-300/70两种导线进行比较。导线的平安系数都取2.5。以上两种导线具体的机械物理特性如表5所示。表5导线的机械物理特性表物理参数JLHA1/LB1A-800/100JLHA1/LB1A-300/70结构股数/直径mm铝铝合金54/4.3330/3.6钢铝包钢19/2.607/3.6计算截面mm2铝铝合金796305.36钢铝包钢10171.25总计896376.61铝钢截面比7.884.29外径mm3925.2单位质量千克/km2867.41315计算拉断力N371500177413直流电阻/k

9、m0.04030.1007表6导线采购费用比较表比较工程JLHA1/LB1A-800/100JLHA1/LB1A-300/70单位长度质量/t/km2.86741.315每千米线路耗用量/t/km17.3716.25导线单价/万元/t2600024000每千米线路导线采购费用/万元/km45.1639每千米线路导线采购费用差值/万元/km6.160表7导线弧垂对工程投资的影响比较工程2×JLHA1/LB1A-800/1004×JLHA1/LB1A-300/70导线的平安系数2.52.5档距350m时的弧垂/m8.911.14档距400m时的弧垂/m11.715.14档距45

10、0m时的弧垂/m14.8319.68每千米增加塔质量/t/km-16.90每千米增加根底方量/m3/km-12.260每千米本体投资差值/万元-19.350表8导线荷载对工程投资的影响比较工程2×JLHA1/LB1A-800/1004×JLHA1/LB1A-300/70最大设计冰厚水平荷载N/m2×16.38324×14.0995垂直荷载N/m2×85.51584×58.8127纵向张力荷载kN2×148.64×70.965最大设计风速水平荷载N/m2×14.37634×9.2893垂直荷载N/

11、m2×28.11964×12.8975纵向张力荷载kN2×76.8334×23.097每千米增加塔质量/t/km-14.740每千米增加根底方量/m3/km-14.580每千米本体投资差值/万元-17.6502.3.2导线采购费用比较根据各种导线的最新参考报价，导线的采购费用见表6。从表6中可见，使用JLHA1/LB1A-800/100比JLHA1/LB1A-300/70的导线本体费用多6.16万元。2.3.3导线弧垂对工程投资的影响最大设计冰厚取30mm时，2种导线在代表档距400m，实际档距为350m、400m和450m时的最大弧垂见表7。从表7中可

12、见，JLHA1/LB1A-300/70导线弧垂较JLHA1/LB1A-800/100导线大，故相应的杆塔较高，铁塔重量和根底费用都将增大。2.3.4导线荷载对工程投资的影响两种导线在代表档距为400米时每相导线的荷载比照见表8。由于在最大覆冰或不均匀覆冰工况下双分裂大截面导线的综合荷载仅为四分裂小截面导线的69%。因此选用双分裂大截面导线方案可以减小铁塔质量及根底方量，降低工程投资。2.3.5过载能力比较按照导线张力到达70%保证拉断力的限值计算导线的容许过载冰厚，结果如表11。表9导线过载的校验冰厚比较工程JLHA1/LB1A-800/100JLHA1/LB1A-300/70导线平安系数2.

13、52.5代表档距450m时的校核冰厚/mm57.2951.09代表档距500m时的校核冰厚/mm55.5950.31表10电能和电晕损失比较比较工程2×JLHA1/LB1A-800/1004×JLHA1/LB1A-300/70电能单位损失kw/km31.9939.96电晕单位损失kw/km2.31.78比较-7.450损失总费用比较/万元30年，3500小时，0.25元/度-9770由表9结果可见，JLHA1/LB1A-800/100的导线过载能力较大。2.3.6电能和电晕损失比较由表10可以看出，采用2×JLHA1/LB1A-800/100较4×JLH

14、A1/LB1A-300/70运行损失费用少977万元30年。2.3.7初始投资比较将2种线型的本体投资比较汇总如表12所示。采用JLHA1/LB1A-800/100的导线具有最正确经济特性，而采用JLHA1/LB1A-300/70的经济性较差。表1130mm冰区每千米投资比较比较工程JLHA1/LB1A-800/100JLHA1/LB1A-300/70导线采购费用差/万元/km6.160导线弧垂对工程投资的影响/万元/km-19.350导线荷载对工程投资的影响/万元/km-17.650总的经济比较/万元/km-30.84050km的30mm冰区本体投资的万元-154203.结论1从电磁环境的计

15、算结果来看，2×JLHA1/LB1A-800/100导线及4×JLHA1/LB1A-300/70导线均满足要求。2从机械性能来看，双分裂大截面导线明显优于四分裂小截面导线。3从经济性来看，初始投资，双分裂大截面导线较四分裂小截面导线每千米降低本体投资30.84万元，本线路50km的30mm重冰区，共可节省约1542万元。4从电能损失来看，双分裂大截面导线较四分裂小截面导线30年节省977万元。因此，推荐本线路30mm重冰区导线采用2×JLHA1/LB1A-800/100铝包钢芯铝合金绞线，其技术先进性和良好的经济性为今后重冰区线路的导线选型提供了参考和借鉴。参考文献【1】叶鸿声，毛庆传等.铝包钢芯铝合金导线