褚建偉,王志鋼,單立君,趙 騁

(1.國網(wǎng)通化供電公司,吉林 通化 134001;2.國網(wǎng)白山供電公司,吉林 白山 134300)

近年來,在容許范圍內(nèi)通過改造提高輸電線路容量已成為電網(wǎng)普遍采取的技術(shù)措施。白山發(fā)電廠原裝機(jī)容量 5×300 MW,新增 2×150 MW后,其 2條送出線路220 kV白高線、白東北線(2×LGJ-240)的最大輸送電力均由 30×104kW增大至 45×104kW,最大電流達(dá) 1 100 A,復(fù)導(dǎo)線出現(xiàn)了粘連、鞭擊等現(xiàn)象,必須采取有效的技術(shù)措施加以解決。

1 存在的主要問題

220 kV白高線、白東北線在最大輸送電力45×104kW時(shí),現(xiàn)場觀測復(fù)導(dǎo)線出現(xiàn)子線粘連、鞭擊現(xiàn)象,導(dǎo)線弛度降低造成對地距離不足。以220 kV白高線為例,該線路共24檔發(fā)生導(dǎo)線粘連 (見表1)。為保證線路安全運(yùn)行,采取復(fù)導(dǎo)線加裝間隔棒、增加鐵塔、調(diào)整弛度等技術(shù)措施。

2 線路技術(shù)改造方案

對于運(yùn)行中的雙分裂導(dǎo)線,一般考慮采用適當(dāng)減小上子導(dǎo)線弧垂,降低下子導(dǎo)線高度,增大雙分裂導(dǎo)線上、下子導(dǎo)線的間距,或加裝間隔棒的方法。該方法施工復(fù)雜,工作量大。采用加裝間隔棒的方法不適于處理連續(xù)多檔的粘連問題,尤其導(dǎo)線對地距離較大時(shí),施工難度大,施工安全系數(shù)低。

表1 220kV白高線發(fā)生粘連檔明細(xì)

考慮到220 kV白東北線、白東南線發(fā)生粘連檔兩端為直線塔的比例較大,可采用更換或增加延長金具的方法,單獨(dú)調(diào)整粘連檔分裂導(dǎo)線子導(dǎo)線的間距,在該檔兩端直線塔上同時(shí)更換線間距離更大的雙懸垂線夾,或在上、下線夾間加掛延長金具,以增大子導(dǎo)線間距。對有一端為耐張塔的粘連檔,除了在直線塔端采取同樣措施外,還可在耐張塔端增加相應(yīng)長度的延長金具,以增大子導(dǎo)線間距。

利用更換或增加延長金具來增加子導(dǎo)線間距后,因絕緣子串垂直分量重力增大,在工頻電壓、操作過電壓和雷電過電壓 3種條件下,懸垂絕緣子串搖擺角減小,但帶電點(diǎn)對懸掛橫擔(dān)距離稍增大,使帶電點(diǎn)對塔身或下橫擔(dān)距離減小 200～300 mm,懸垂絕緣子串搖擺角分別在 8°、18°以及 45°以內(nèi)。取懸垂絕緣子串長為 3 000 mm,上述3種條件下的搖擺角分別為 10°、20°以及 50°。對各種 220 kV運(yùn)行鐵塔進(jìn)行校檢表明,調(diào)整后,在上述 3種條件下,與 GB 50545— 2010《110 kV～750 kV架空輸電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》、DL/T 5154— 2002架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》比較,帶電點(diǎn)對塔身或下橫擔(dān)的距離,仍有較大的安全裕度。但是對于對地距離較小的桿塔,調(diào)整后將會(huì)使對地距離比原來更小,不能滿足 GB 50545— 2010、DL/T 5154— 2002規(guī)定的高度,因此該種方法并不可行。

通過以上分析,采取加裝復(fù)導(dǎo)線間隔棒的方法可以達(dá)到預(yù)期的效果。由于增大負(fù)荷電流及安裝間隔棒后,會(huì)使導(dǎo)線溫度上升和導(dǎo)線質(zhì)量增加,實(shí)地觀測發(fā)現(xiàn)檔距在 400～600 m內(nèi)的導(dǎo)線弧垂下降 2 m左右,部分地段導(dǎo)線對地距離不能滿足安全運(yùn)行的要求?，F(xiàn)場采取了調(diào)整弛度 10處,加裝、更換鐵塔2基等措施,使其滿足導(dǎo)線對地安全距離要求。

圖1 FJQ-404二分裂球絞阻尼型間隔棒

3 復(fù)導(dǎo)線間隔棒安裝

3.1 復(fù)導(dǎo)線間隔棒選型

按間隔棒的工作特性大體可分為阻尼型及非阻尼型間隔棒 2類。阻尼型間隔棒具有在間隔棒活動(dòng)關(guān)節(jié)處利用橡膠做阻尼材料來消耗導(dǎo)線的振動(dòng)能量,對導(dǎo)線振動(dòng)產(chǎn)生阻尼作用的特點(diǎn),可適用于各地區(qū)。220 kV白高線、白東北線地處山區(qū)和丘陵地帶,受季風(fēng)影響較大,導(dǎo)線容易產(chǎn)生振動(dòng),適宜采用阻尼型間隔棒。

選擇FJQ-404二分裂球絞阻尼間隔棒(見圖1),球絞間隔棒的線夾由鋁合金制造,以球窩與撐棒的鋼球?yàn)榻g接點(diǎn),沿水平和垂直方向均可轉(zhuǎn)動(dòng) 5～8°。間隔棒承受導(dǎo)線短路電磁吸引力產(chǎn)生的向心力為 3～4 kN,安全系數(shù)為 2.5,間隔棒的軸向破壞荷重不小于 7～10 kN。

3.2 間隔棒安裝位置

目前,國內(nèi)外廣泛采用按不等距安裝間隔棒的方式[1]。參考國內(nèi)外廠家所推薦的安裝距離,本次線路加裝間隔棒按以下 3項(xiàng)原則:

a.第 1檔距對第 2檔距 (或倒第 1對倒第 2檔距)的比值在 0.55～0.65之間,此外,間隔棒布置成對于檔距中央呈不對稱分布;

b.端次檔距長度為 350～550 m時(shí),阻尼性能良好的間隔棒間距為30～45 m,阻尼性能一般或非阻尼型間隔棒間距為 25～35 m;

c.最大次檔距長度為 550～800 m時(shí),阻尼性能良好的間隔棒間距為 80～90 m,阻尼性能一般或非阻尼型間隔棒間距為 60～65 m。

3.3 間隔棒的技術(shù)要求

a.輸電線路發(fā)生短路故障時(shí),分裂導(dǎo)線受電磁作用將產(chǎn)生較大向心力,間隔棒的各部件應(yīng)在經(jīng)受這一壓力時(shí)不發(fā)生破壞或永久變形。

b.分裂導(dǎo)線間隔棒的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)能承受導(dǎo)線覆冰不平衡張力(如僅單根導(dǎo)線覆冰)、次檔距振蕩及單根導(dǎo)線有人作業(yè)時(shí)在子導(dǎo)線之間產(chǎn)生的拉、壓力。考慮到極端狀況,該強(qiáng)度應(yīng)不低于 4 kN。

c.輸電線路不僅要求在正常運(yùn)行或微風(fēng)振動(dòng)情況下間隔棒對導(dǎo)線有穩(wěn)固的握力,而且在不均勻覆冰等原因使導(dǎo)線發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí),間隔棒夾頭應(yīng)能握住導(dǎo)線,以保證外力消除(如覆冰脫落)后導(dǎo)線可自行恢復(fù)到原位置。國外資料及國內(nèi)實(shí)測結(jié)果表明,在長期運(yùn)行情況下,鋁截面為300 mm2的鋼芯鋁絞線,間隔棒夾頭扭握力不應(yīng)低于25～30 N· m,鋁截面400 mm2的鋼芯鋁絞線,間隔棒夾頭扭握力不應(yīng)低于35～40 N· m。LGJ-240導(dǎo)線的間隔棒夾頭握力不低于25N· m。由于夾頭的防松類型不同,各類夾頭初始扭握力的標(biāo)準(zhǔn)也不相同,因此夾頭初始扭握力應(yīng)根據(jù)各類夾頭可能使導(dǎo)線產(chǎn)生的最大徑向蠕變及放松方式等因素綜合確定。

d.間隔棒應(yīng)具有充分的活動(dòng)性,以避免由于導(dǎo)線的振蕩、振動(dòng)弛度差及不均勻覆冰時(shí),夾頭附近的導(dǎo)線出現(xiàn)高應(yīng)力疲勞損壞。

e.間隔棒應(yīng)符合線路金具防電暈及無線電干擾的要求。此外,對采用橡膠做阻尼元件或做夾頭放松件的間隔棒而言,橡膠應(yīng)具有一定的導(dǎo)電性能,以防止子導(dǎo)線之間不平衡電壓作用下橡膠元件發(fā)熱損壞。

4 結(jié)束語

導(dǎo)線發(fā)生粘連后,分裂導(dǎo)線的幾何間距大幅度減少,電暈放電起始電壓降低到原來的27%,導(dǎo)致容易出現(xiàn)電暈放電,局部對地電容減小。另一方面,分裂導(dǎo)線出現(xiàn)粘連后鞭擊現(xiàn)象突出,導(dǎo)線容易磨損,不但進(jìn)一步增加線損,還有可能造成導(dǎo)線斷股,甚至斷線的事故。

通過對 220 kV白高線、白東北線發(fā)生導(dǎo)線粘連,鞭擊的部分線路進(jìn)行加裝間隔棒改造,線路發(fā)生導(dǎo)線粘連大幅度減少,震動(dòng)及鞭擊情況基本消除。在不更換導(dǎo)線的情況下,220 kV白高線、白東北線送出線路完全滿足白山發(fā)電廠機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的最大輸送電力要求,確保了上述送出線路在極端工況下的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。