摘 要:结合我国首条1000kV交流特高压线路的运行情况,对特高压输电线路的运行维护特点进行了归纳、分析和总结,并阐述了特高压输电线路反事故措施及关键技术的研究应用现状,为今后交流特高压线路的运维工作提供借鉴经验,文中数据可为进一步开展特高压线路运行维护技术研究提供参考,保障特高压电网安全可靠运行。
关键词:交流特高压;输电线路;运行维护;应用现状
交流特高压输电技术是解决我国电力负荷和能源分布严重不平衡.实现以清洁能源替代传统高污染能源的重要方法根据国家电网公司特高压建设规划.到“十二五”末年.将会建成覆盖全国的特高压电网[¨。按照此规划内容.除已投运的晋东南一荆门和刚建成的皖南一浙北特高压工程外.未来数年将有多条交流特高压线路有望开工建设,如锡盟一南京、靖边一潍坊、雅安一皖南、蒙西一长沙以及淮南一上海等工程[2]。随着交流特高压线路投运数量的不断增多.其运行维护面临的问题将逐渐突显因此运行维护部门有必要详细梳理我国现有特高压输电线路运维现状.及时总结其中的先进运行经验和关键技术.对今后特高压输电线路的安全可靠运行、提高运行维护检修工作效率和创新运行管理模式等具有重要指导意义。
1 交流特高压线路的总体特点
1.1 杆塔结构
为确保足够的电气间隙和间距要求.特高压输电线路设计杆塔更高、线路最低对地距离高达26m.绝缘子串长度一般超过10m,考虑一定的弧垂.水平排列的特高压线路杆塔的呼称高一般超过50m.三角排列的特高压线路杆塔呼称高超过60 m.同杆并架线路杆塔一般超过80m。其二是杆塔强度更大。塔的强度主要受使用应力和塔高决定。由于特高压导线更重导线高度又比较高,塔的使用应力超过500kV杆塔2倍.高度约为2倍.因此交流特高压线路杆塔主材和基础的强度为常规500kV线路杆塔的4倍以上。三是杆塔根开更大。为优化设计,节省塔材.特高压线路适当放大了杆塔根开.一般杆塔根开约为15x15m水平。
1.2 导线结构
交流特高压线路导线为八分裂结构.两边相导线间水平距离在40m以上,两地线间水平距离在30m以上.三角排列杆塔的导线中相与边相的垂直距离在20m以上.子导线间采用阻尼间隔棒。
1.3 杆塔基础
特高压线路杆塔基础作用力比500 kV杆塔高4至5倍,所经地区地质、地貌条件较为复杂,可分为山区、丘陵、泥沼、河网地区等,与此相应的基础型式也具有多样化.如灌桩式基础、挖孔桩原状土基础、岩石锚桩类基础、复合式微型桩基础等、相应也带来基础结构复杂、运行维护困难等特点。
1.4 绝缘子类型及组串方式
目前运行的特高压线路上所用绝缘子按形状和材质分主要有盘形瓷质绝缘子、盘形钢化玻璃绝缘子和棒形复合绝缘子3类。通常耐张串采用瓷质绝缘子和玻璃绝缘子组串.直线串采用复合绝缘子。组串型式有2~4联的I型串并联和V型双串:布置方式有垂直布置、水平布置和V串布置等。从绝缘子使用量上.同一铁塔上瓷或玻璃绝缘子的数量比超高压线路约多8倍。
1.5 特高压金具
由于特高压线路导线分裂数多、导线截面大.金具承受的荷载也随之增大.因此特高压线路金具具有结构复杂、尺寸大、工艺质量和机械强度要求高等特点。
2 交流特高压线路反事故措施应用现状
2.1 防雷措施
为了避免交流特高压线路运行中常见的雷击事故发生,我们就必须采取针对性措施,而采用良好的避雷线屏蔽设计就是避免这一事故发生的最好措施。值得注意的是,在山区等特殊地形地区中,避雷线的保护可能需要取负保护角,这样才能够较好的完成自身任务,避免雷击引发跳闸事故此外,加装第三根地线的防雷设计也能够在很大程度上提高交流特高压线路运行的稳定性。
2.2 防污闪措施
在面对雾霾等污染引起的交流特高压线路污闪问题时,我们可以通过从设计上增加绝缘子串长度的方式,降低污闪问题的发生概率,这种方式得益于泄漏距离提高带来的耐污闪能力上升。此外,使用防污闪涂料、开展带电清扫也能够较好的实现交流特高压线路污闪问题的解决与预防,保证线路的安全、稳定。
2.3 防微风振动措施
为了解决交流特高压线路存在的风偏故障,我们可以采用阻尼间隔棒,防振锤等措施,并参照超高压线路的方式进行防振设计,这样就能够有效保证交流特高压线路的稳定与安全。
2.4 防覆冰措施
为了解决交流特高压线路存在的覆冰故障,我们可以根据线路所经过地区特点进行了冰区的划分,这样就能够有针对性采用导线脱冰跳跃影响进行导线的布置,这样就能够较好的保证线路的稳定。此外,结合我国近些年在线路覆冰问题解决中提出的新技术,也能够较好的保证输电系统的可靠性。
3 运行维护技术的研究应用现状
3.1 直升机巡线技术应用
通过在直升机上使用可见光、红外、紫外成像等巡视设备,可完成红外测温、紫外探测及可见光检查等工作,并能够判断通道、铁塔、金具、导地线、绝缘子等缺陷;判断接头过热、异常电晕、导地线内部损伤和零劣质绝缘子等缺陷等。直升机巡线技术具有迅速、快捷、效率高(每天可以完成大约80~100基塔的双侧检查任务)、质量好、不受地域影响、能快速发现线路缺陷并且安全性好等优点,目前已成功应用于超高压线路运行维护.其在特高压线路运行维护中具有广阔的应用前景。
3.2 在线监测技术应用
在线监测技术是特高压线路实施状态检修的前提条件.已经研究开发的架空线路在线监测技术和在线监测系统众多.可有效应用于特高压线路上的主要有气象参数监测、微风振动监测、温度监测、覆冰监测、绝缘子污秽监测、杆塔倾斜监测及防盗、防鸟监测系统等。目前在晋东南一荆门特高压线路上共安装微风振动、舞动、杆塔倾斜、气象和风偏、视频、覆冰及绝缘子盐密共7类87套在线监测装置.结合特高压航测数据.可提供基于三维可视化技术的在线监测显示和控制平台据统计,截止至2012年6月.1000kV长南I线在线系统监测装置共获取监测数据已超过70万条.通过监控数据与运行及设计标准比对.未发现运行异常
3.3 红外测温和紫外成像技术应用
近年来.红外精细化测温技术在晋东南一荆门特高压线路上得到大量应用.根据长南I线(山西段)全线路耐张塔红外测温结果.系统功率升至467.64MW~4800MW.与1rrl外导线的温度相比.接续金具温升在0~5℃.耐张塔跳线与管母接头温升在0~6℃:与环境温度相比。导线温升在0~3℃.屏蔽环温升在0~4℃.引流线管母温升在O~3℃.绝缘子温升在O~4℃.均可满足运行要求。
由于紫外成像能够迅速、形象、直观地显示出线路运行的真实状态信息.较明确地给出设备中放电位置及放电程度,能方便快捷地查找出电晕放电部件通过对长南I线(山西段)全线229基铁塔的主要电气部位进行了8次电晕放电和电弧紫外成像检测工作.共获得数据1345组.发现放电异常数据15组.经登塔检查和对数据进行分析均为均压环安装位置不同心同轴造成的对绝缘子放电。另外,在检测过程中.紫外成像的观测距离、污秽程度、气压与温度、海拔、仪器的增益都会影响到测量计数结果.还需在今后的运行中不断积累检测经验。
3.4 带电作业技术应用
在带电作业已有研究成果基础上.国网电力科学研究院2008年结合晋南荆试验示范工程进行了1:1真型试验。在国内外首次系统地开展了交流1000kV输电线路带电作业研究.针对系统过电压水平、海拔高度的不同.试验研究确定了各工况及作业位置的最小安全距离、最小组合间隙、绝缘工具最小有效绝缘长度等。自主研究生产的绝缘工具、带电作业屏蔽服等均可以满足交流1000kV输电线路带电作业的要求。湖北超高压输变电公司为适应特高压带电作业的需要.成功研制了获得国家自主知识产权的大吨位瓷瓶卡具、大吨位六分裂导线提线器、液压油泵丝杆、分体式绝缘拉杆等9项检修及带电作业的工器具。
结论
在我国当下的交流特高压线路运行维护中,由于相关科学技术的不断积累,与交流特高压线路运行维护经验的累积,我国交流特高压线路运行维护的水平不断提高,这也使得交流特高压线路的安全性与稳定性得到了较好的保障。
参考文献
[1]高嵩,刘洋,路永玲,崔艳东.交流特高压输电线路运行维护现状综述[J].江苏电机工程,2014,02:8184.
[2]蔡敏.特高压输电线路运行维护技术的研究现状分析[J].湖北电力.2011,06:1—6.
[3]舒印彪,胡毅.特高压交流输电线路的运行维护与带电作业[J].高电压技术,2007,06:1-5.