特高壓直輸電流線路淺析

問：直流輸電線路有哪些基本類型?

答：就其基本結(jié)構(gòu)而言，直流輸電線路可分為架空線路、電纜線路以及架空——電纜混合線路三種類型。直流架空線路因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、線路造價(jià)低、走廊利用率高、運(yùn)行損耗小、維護(hù)便利以及滿足大容量、長(zhǎng)距離輸電要求的特點(diǎn)，在電網(wǎng)建設(shè)中得到越來越多運(yùn)用。因此直流輸電線路通常采用直流架空線路，只有在架空線線路受到限制的場(chǎng)合才考慮采用電纜線路。

問：建設(shè)特高壓直流輸電線路需要研究哪些關(guān)鍵技術(shù)問題?

答：直流架空線路與交流架空線路相比，在機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算方面，并沒有顯著差別。但在電氣方面，則具有許多不同的特點(diǎn)，需要進(jìn)行專門研究。對(duì)于特高壓直流輸電線路的建設(shè)，尤其需要重視以下三個(gè)方面的研究：

1. 電暈效應(yīng)。直流輸電線路在正常運(yùn)行情況下允許導(dǎo)線發(fā)生一定程度的電暈放電，由此將會(huì)產(chǎn)生電暈損失、電場(chǎng)效應(yīng)、無線電干擾和可聽噪聲等，導(dǎo)致直流輸電的運(yùn)行損耗和環(huán)境影響。特高壓工程由于電壓高，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，其電暈效應(yīng)可能會(huì)比超高壓工程的更大。通過對(duì)特高壓直流電暈特性的研究，合理選擇導(dǎo)線型式和絕緣子串、金具組裝型式，降低電暈效應(yīng)，減少運(yùn)行損耗和對(duì)環(huán)境的影響。

2. 絕緣配合。直流輸電工程的絕緣配合對(duì)工程的投資和運(yùn)行水平有極大影響。由于直流輸電的“靜電吸塵效應(yīng)”，絕緣子的積污和污閃特性與交流的有很大不同，由此引起的污穢放電比交流的更為嚴(yán)重，合理選擇直流線路的絕緣配合對(duì)于提高運(yùn)行水平非常重要。由于特高壓直流輸電在世界上尚屬首例，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和研究成果十分有限，因此有必要對(duì)特高壓直流輸電的絕緣配合問題進(jìn)行深入的研究。

3. 電磁環(huán)境影響。采用特高壓直流輸電，對(duì)于實(shí)現(xiàn)更大范圍的資源優(yōu)化配置，提高輸電走廊的利用率和保護(hù)環(huán)境，無疑具有十分重要的意義。但與超高壓工程相比，特高壓直流輸電工程具有電壓高、導(dǎo)線大、鐵塔高、單回線路走廊寬等特點(diǎn)，其電磁環(huán)境與±500千伏直流線路的有一定差別，由此帶來的環(huán)境影響必然受到社會(huì)各界的關(guān)注。同時(shí)，特高壓直流工程的電磁環(huán)境與導(dǎo)線型式、架線高度等密切相關(guān)。因此，認(rèn)真研究特高壓直流輸電的電磁環(huán)境影響，對(duì)于工程建設(shè)滿足環(huán)境保護(hù)要求和降低造價(jià)至關(guān)重要。

問：什么是直流的“靜電吸塵效應(yīng)”?

答：在直流電壓下，空氣中的帶電微粒會(huì)受到恒定方向電場(chǎng)力的作用被吸附到絕緣子表面，這就是直流的“靜電吸塵效應(yīng)”。由于它的作用，在相同環(huán)境條件下，直流絕緣子表面積污量可比交流電壓下的大一倍以上。隨著污穢量的不斷增加，絕緣水平隨之下降，在一定天氣條件下就容易發(fā)生絕緣子的污穢閃絡(luò)。因此，由于直流輸電線路的這種技術(shù)特性，與交流輸電線路相比，其外絕緣特性更趨復(fù)雜。

問：直流輸電線路的絕緣配合設(shè)計(jì)要解決哪些問題?

答：直流輸電線路的絕緣配合設(shè)計(jì)就是要解決線路桿塔和檔距中央各種可能的間隙放電，包括導(dǎo)線對(duì)桿塔、導(dǎo)線對(duì)避雷線、導(dǎo)線對(duì)地、以及不同極導(dǎo)線之間的絕緣選擇和相互配合，其具體內(nèi)容是：針對(duì)不同工程和大氣條件等選擇絕緣子型式和確定絕緣子串片數(shù)、確定塔頭空氣間隙、極導(dǎo)線間距等，以滿足直流輸電線路合理的絕緣水平。

問：直流輸電線路的絕緣子片數(shù)是如何確定的?

答：由于直流線路的靜電吸附作用，直流線路的污穢水平要比同樣條件下的交流線路的高，所需的絕緣子片數(shù)也比交流的多，其絕緣水平主要決定于絕緣子串的污穢放電特性。因此，目前在選擇絕緣子片數(shù)時(shí)主要有兩種方法：1.按照絕緣子人工污穢試驗(yàn)采用絕緣子污耐受法，測(cè)量不同鹽密下絕緣子的污閃電壓，從而確定絕緣子的片數(shù)。2. 按照運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)采用爬電比距法，一般地區(qū)直流線路的爬電比距為交流線路的兩倍。兩種方法中，前者直觀，但需要大量的試驗(yàn)和檢測(cè)數(shù)據(jù)，且試驗(yàn)檢測(cè)的結(jié)果分散性大。后者簡(jiǎn)便易行，但精確性較差。實(shí)際運(yùn)用中，通常將兩者結(jié)合進(jìn)行。

問：如何進(jìn)行特高壓直流輸電線路導(dǎo)線型式的選擇?

答：在特高壓直流輸電工程中，線路導(dǎo)線型式的選擇除了要滿足遠(yuǎn)距離安全傳輸電能外，還必須滿足環(huán)境保護(hù)的要求。其中，線路電磁環(huán)境限值的要求成為導(dǎo)線選擇的最主要因素。同時(shí)，從經(jīng)濟(jì)上講，線路導(dǎo)線型式的選擇還直接關(guān)系到工程建設(shè)投資及運(yùn)行成本。因此特高壓直流導(dǎo)線截面和分裂型式的研究，除了要滿足經(jīng)濟(jì)電流密度和長(zhǎng)期允許載流量的要求外，還要在綜合考慮電磁環(huán)境限值以及建設(shè)投資、運(yùn)行損耗的情況下，通過對(duì)不同結(jié)構(gòu)方式、不同海拔高度下導(dǎo)線表面場(chǎng)強(qiáng)和起暈電壓的計(jì)算研究，以及對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度、離子流密度、可聽噪聲和無線電干擾進(jìn)行分析，從而確定最終的導(dǎo)線分裂型式和子導(dǎo)線截面。對(duì)于±800千伏特高壓直流工程，為了滿足環(huán)境影響限值要求，尤其是可聽噪聲的要求，應(yīng)采用6×720平方毫米及以上的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。

問：如何確定特高壓直流輸電線路的走廊寬度和線路鄰近民房時(shí)的房屋拆遷范圍?

答：特高壓直流輸電線路的走廊寬度主要依據(jù)兩個(gè)因素確定：1. 導(dǎo)線最大風(fēng)偏時(shí)保證電氣間隙的要求;2.滿足電磁環(huán)境指標(biāo)(包括電場(chǎng)強(qiáng)度、離子流密度、無線電干擾和可聽噪聲)限值的要求。根據(jù)線路架設(shè)的特點(diǎn)，在檔距中央影響最為嚴(yán)重。研究表明，對(duì)于特高壓直流工程，線路鄰近民房時(shí)，通過采取拆遷措施，保證工程建成后的電氣間隙和環(huán)境影響滿足國(guó)家規(guī)定的要求。通常工程建設(shè)初期進(jìn)行可行性研究時(shí)就要計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度、離子流密度、無線電干擾和可聽噪聲的指標(biāo)，只有這些指標(biāo)滿足國(guó)家相關(guān)規(guī)定時(shí)，工程才具備核準(zhǔn)條件。