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)簡單、線路造價低、走廊利用率高、運行損耗小、維護便利以及滿足大容量、長距離輸電要求的特點，在電網(wǎng)建設(shè)中得到越來越多運用。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，在機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算方面，并沒有顯著差別。但在電氣方面，則具有許多不同的特點，需要進行專門研究。對于特高壓直流輸電線路的建設(shè)，尤其需要重視以下三個方面的研究：

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

2. 絕緣配合。直流輸電工程的絕緣配合對工程的投資和運行水平有極大影響。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重，合理選擇直流線路的絕緣配合對于提高運行水平非常重要。由于特高壓直流輸電在世界上尚屬首例，國內(nèi)外現(xiàn)有的試驗數(shù)據(jù)和研究成果十分有限，因此有必要對特高壓直流輸電的絕緣配合問題進行深入的研究。

3. 電磁環(huán)境影響。采用特高壓直流輸電，對于實現(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、導線大、鐵塔高、單回線路走廊寬等特點，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各界的關(guān)注。同時，特高壓直流工程的電磁環(huán)境與導線型式、架線高度等密切相關(guān)。因此，認真研究特高壓直流輸電的電磁環(huán)境影響，對于工程建設(shè)滿足環(huán)境保護要求和降低造價至關(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受到恒定方向電場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雜。

問：直流輸電線路的絕緣配合設(shè)計要解決哪些問題?

答：直流輸電線路的絕緣配合設(shè)計就是要解決線路桿塔和檔距中央各種可能的間隙放電，包括導線對桿塔、導線對避雷線、導線對地、以及不同極導線之間的絕緣選擇和相互配合，其具體內(nèi)容是：針對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)時主要有兩種方法：1.按照絕緣子人工污穢試驗采用絕緣子污耐受法，測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. 按照運行經(jīng)驗采用爬電比距法，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，但需要大量的試驗和檢測數(shù)據(jù)，且試驗檢測的結(jié)果分散性大。后者簡便易行，但精確性較差。實際運用中，通常將兩者結(jié)合進行。

問：如何進行特高壓直流輸電線路導線型式的選擇?

答：在特高壓直流輸電工程中，線路導線型式的選擇除了要滿足遠距離安全傳輸電能外，還必須滿足環(huán)境保護的要求。其中，線路電磁環(huán)境限值的要求成為導線選擇的最主要因素。同時，從經(jīng)濟上講，線路導線型式的選擇還直接關(guān)系到工程建設(shè)投資及運行成本。因此特高壓直流導線截面和分裂型式的研究，除了要滿足經(jīng)濟電流密度和長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、運行損耗的情況下，通過對不同結(jié)構(gòu)方式、不同海拔高度下導線表面場強和起暈電壓的計算研究，以及對電場強度、離子流密度、可聽噪聲和無線電干擾進行分析，從而確定最終的導線分裂型式和子導線截面。對于±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)兩個因素確定：1. 導線最大風偏時保證電氣間隙的要求;2.滿足電磁環(huán)境指標(包括電場強度、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，在檔距中央影響最為嚴重。研究表明，對于特高壓直流工程，線路鄰近民房時，通過采取拆遷措施，保證工程建成后的電氣間隙和環(huán)境影響滿足國家規(guī)定的要求。通常工程建設(shè)初期進行可行性研究時就要計算電場強度、離子流密度、無線電干擾和可聽噪聲的指標，只有這些指標滿足國家相關(guān)規(guī)定時，工程才具備核準條件。