1 000 kV特高压交流同塔双回线路换位塔型式选择

施柳武，席晓丽

(西北电力设计院，西安市，710075)

0 引言

锡盟—南京1 000 kV特高压交流工程，起于内蒙古自治区多伦县的锡盟特高压变电站，经北京东特高压变电站、济南特高压变电站、徐州特高压变电站，止于江苏省盱眙县南京特高压变电站。线路总体呈南北走向，可研推荐路径方案全长约1 434 km，其中黄河大跨越推荐方案长3.6 km，淮河大跨越推荐方案长2.4 km。本工程单回路线路长2×280 km，双回路线路长1 155.5 km。

济南—徐州段线路长414.5 km，全段为同塔双回线路。经过不平衡度计算，在线路逆相序垂直排列情况下，线路不平衡度为2.31%，经过1个整循环换位时的线路电压不平衡度为0.31%，1个整循环效果已经很好，完全满足限值2%的要求［1-2］。对于本工程1 000 kV同塔双回线路，由于电压等级高，间隙要求大，有必要对换位塔的型式进行技术经济比较。

1 换位塔型式

1.1 “双—单—双”的换位型式

“双—单—双”换位通过双回路分支塔将2回同塔架设的线路引到2个单回路耐张塔进行换位，换位完成后再通过双回路分支塔将2回线路引回至同塔架设。这种方式的优点在于双回路分支塔上跳线简单，铁塔无需特殊设计。单回路耐张塔换位一般分为加双旁路塔换位、加单旁路塔换位和塔身同塔换位3种型式，其中塔身同塔换位又有干字型耐张塔换位和门型塔换位2种方式。

1.2 双回路同塔换位的典型原理

参考国内外500 kV及以下送电线路双回路同塔换位的型式［3-5］，图1为典型的双回路同塔外绕换位方案，即将旁路跳线引至2回路外侧引跳。采用这种方式，耐张串与跳线串挂点处于同一平面，旁路跳线垂直引上段与上至中、中至下跳线分别处在2个平面，将复杂的空间距离计算简化为平面内和平面间的距离计算，简化了计算程序，且间隙控制点醒目直观。

图1 双回路同塔换位典型方案(旁路跳线外绕)Fig.1 Typical programme of double-circuit transposition on same tower(bounding with bypass jumper externally)

1.3 单柱组合耐张塔换位

双回路同塔换位面临的问题是特高压线路的间隙要求较大，耐张绝缘子串、跳线绝缘子串较长，串间跳线长、弧垂大［6-7］。为实现转角内外侧回路同时换位，通常选择较小转角处布置换位塔，因此不但跳线设计计算、施工麻烦，而且换位塔的塔位选择受到一定的限制，通常选在地形较好、两侧高差不大、转角度数较小(一般不超过20°)的塔位。为此，在淮南—皖南—浙北—上海1 000 kV同塔双回输电线路设计过程中，对单柱组合耐张换位塔进行了研究。

单柱组合耐张换位塔用2个耐张塔结合1个副塔分别独立完成2个回路的换位型式，从B(上)～B(中)、A(中)～A(下)经过的副塔连接软跳线(硬跳线)换相;C(下)～C(上)经过的主塔另外一侧，通过硬跳线(软跳线)换相，另外1回采用相同的滚式换相实现换位，如图2所示。

图2 单柱组合耐张塔换位Fig.2 Single-arch jointed tension tower transposition

2 常见换位方式的实施

方案1:330 kV安南送电线路采用“双—单—双”换位方案，如图3所示。在典型型式的基础上，330 kV安南送电线路换位型式具有以下特点:

(1)使用跳线支撑管、T形线夹(将跳线T接至距耐张线夹2 m处)和限制跳线弧垂等手段来保证跳线与耐张串第1片绝缘子的间隙要求;

(2)跳线支撑管上下均加跳线串予以固定，限制其摆动，对间隙有利，缩小塔身尺寸;

(3)通过调整换位节距，在地势低洼处换位，减小耐张串下倾，使跳线引接易于满足间隙要求;

(4)双回线路可同向换位，也可反向换位。

图3 双回路换位实施方案1Fig.3 Programme 1 of double-circuit transposition

方案2:自贡—成都500 kV送电线路采用单柱组合耐张塔换位型式，如图4所示，该型式的特点是:

(1)利用双跳串加强跳线支撑管的稳定;

(2)上下横担头加小横担使旁路跳线远离上下横担引跳，以满足跳线间距离和跳线与横担及与耐张串第1片绝缘子铁帽间的距离;

(3)增加绝缘拉线限制旁路跳线支撑管的扭摆;

(4)使用T形线夹、控制弧垂等措施来保证跳线与耐张串第1片绝缘子的间隙要求;

(5)带电检修不便，尤其是旁路跳线复杂，检修相当不便;

(6)与方案1一样，耐张串下倾较大时引跳相当困难，间隙要求严格;

(7)双回线路可同向换位，也可反向换位。

以上方案1、方案2皆为旁路跳线外绕的方式，以下方案3采用旁路跳线内绕的方式。

方案3:双回路同塔换位型式现场如图5所示，该型式的特点是:

(1)在塔身上下两端与线路平行的方向上加不对称横担，将旁路跳线引至2回路的中间实现上下相之间的换位，缩小了走廊宽度，但铁塔增加约3个跳线串的高度;

(2)在下横担侧面加小横担，挂跳线串，以保证下相跳上相时跳线对塔身的间隙要求，限制跳线的摆动，容易满足间隙要求;

(3)使用T形线夹，保证跳线对耐张串第1片绝缘子铁帽的距离;

(4)旁路跳线引接复杂，带电检修不便;

(5)下跳中、中跳上跳线引接受耐张串下倾影响较大，跳线与耐张串第1片绝缘子铁帽的距离不易满足;

(6)双回线路只可反向换位，不可同相换位。

比较上述3个具体的换位方案可以看出，随着电压等级的升高，线路电气间隙要求增大，换位时跳线引接越来越复杂，特别是旁路跳线的引接和布置方式，直接决定了换位塔的形状。方案1与方案2、方案3比较，更适用于电压等级低，塔头间隙要求小的线路，跳线简单。方案2、方案3的方式更适合电压等级高，间隙要求大的线路;方案2和方案3相比，跳线复杂程度基本相当，方案2在2回线路外侧引接旁路跳线，占用走廊宽，比方案3多用2条绝缘拉线，即多用2串耐张串;方案3在2回线路之间引接旁路跳线，虽然铁塔高度比方案2高，但所占走廊宽度比方案2小，塔身结构更为紧凑。

对于1 000 kV特高压交流线路，由于电压等级高，间隙要求大［6］，采用方案1的换位方式，将造成塔重的迅速增加，是不合理的。同样，若采用方案2，由于旁路跳线外绕，下跳中、中跳上的引流跳线对旁路跳线的距离要求，使上下横担进一步伸长，占用走廊宽度进一步增加。同时，由于加长横担对塔身受力不利，从而造成塔重迅速增加，铁塔经济指标上升。与方案2比较，方案3采用旁路跳线内绕的方式，横担明显缩短，走廊缩小。同时，由于辅助横担直接接于塔身，塔身受力比方案2有利，使塔重相对减小。但是，方案3塔高增加，旁路跳线档距较长，跳线布置比方案2复杂，目前国内500、750 kV同塔双回线路均采用方案2的换位实施方案［9］，有一定的施工运行经验。综合比较，方案2的换位实施方案较优。

3 换位塔技术经济比较

单回路耐张同塔换位方式，由于塔身间隙一般难以满足，且对地形要求较高，一般在国内500 kV及以下等级输电线路上有应用。据目前国内已建成的750 kV官兰、兰银线，晋东南—南阳—荆门1 000 kV线路均采用加旁塔换位方式进行换位。若本工程采用“双—单—双”换位方式，也应采用加旁塔换位方式进行换位。

使用单柱组合耐张塔，将副塔布置在2个主塔之间，充分利用副塔进行跳线的上下交换。用单柱组合耐张塔实现换位更加直观、简单，跳线串使用较少，跳线架简洁明了，总体上设计、施工、运行都比较方便。另外，由于单柱组合塔的耐张串直接挂于塔身，且单塔塔身宽度较小，又使用了副塔辅助跳接导线，既可以用来换位，还可以用来换相，同时换位塔基本上不受转角度数、地形条件、邻塔高度等条件限制，拓宽了换位塔塔位的选择范围，缺点是2基单柱塔塔中心间距较大，在现场找塔位及测量相当繁琐，同时3基塔占地较宽。

对于相同线路长度的2种换位方式，双柱组合需要2基直线塔、1基双柱组合换位塔;“双—单—双”换位方式需要2基双回分支塔和2基单回带旁路换位塔。前者塔质量约为2×145 t(双回路直线塔)+325 t(单柱组合换位塔)=615 t，后者塔质量约为2×244 t(双回路分支塔)+2×104 t(单回路换位塔)=696 t;前者需要悬垂串12串、耐张串12串、跳线串12串，后者需要耐张串40串、跳线串36串。

另外，采用加旁塔换位方式换位，当线路经过走廊狭窄的地区时，将增加土地征用、房屋拆迁、林木砍伐和走廊协调等费用，而采用双回路同塔架设的目的之一就是要减小走廊，因此，采用“双—单—双”的换位方式在技术经济上不合算。不推荐采用“双—单—双”换位方式。

双回路同塔换位和单柱组合耐张塔换位的经济性比较如表1所示。

?

由表1可知，单柱组合耐张塔换位相比同塔双回同塔换位在经济性、施工难度、检修方便性、金具复杂性方面都占优。对于2回线垂直排列的双回路的换位，由于其导线布置的限制，若采用直线换位，其线间距离的要求对换位塔的设计及施工带来很高的要求，因此本工程推荐采用耐张塔换位方式。“双—单—双”的换位型式、单柱组合耐张塔换位、双回路同塔换位的型式3种耐张塔换位方式中，以单柱组合耐张塔换位、双回路同塔换位的型式较优，“双—单—双”的换位型式经济性较差，一般在超高压输电线路中极少采用［10］。

经过单柱组合耐张换位塔和同塔双回同塔换位的经济性比较，单柱组合耐张塔换位相比同塔双回同塔换位在经济性、施工难度、检修方便性、金具复杂性方面都占优，因此，本段线路推荐使用单柱组合耐张塔进行换位。

4 结论

(1)对于2回线垂直排列的双回路的换位，由于其导线布置的限制，若采用直线换位，其线间距离的要求对换位塔的设计及施工带来很高的要求，因此特高压交流双回路推荐采用耐张塔换位方式。

(2)“双—单—双”的换位型式、单柱组合耐张塔换位、双回路同塔换位的型式3种耐张塔换位方式中，以单柱组合耐张塔换位、双回路同塔换位的型式较优，“双—单—双”的换位型式一般在超高压输电线路中极少采用。

(3)经过单柱组合耐张塔换位和同塔双回同塔换位的经济性比较，单柱组合耐张塔换位相比同塔双回同塔换位在经济性、施工难度、检修方便性、金具复杂性方面都占优，因此，本段线路推荐使用单柱组合耐张塔进行换位。

［1］GB/T 15543—2008电能质量三相电压允许不平衡［S］.北京:中国标准出版社，2009.

［2］韦刚，张子阳，厉正良，等.多回输电线路并架的不平衡性分析［J］.高电压技术，2004，30(10):9-11，41.

［3］罗振平，赵全江.500 kV单回架空输电线路AC相导线悬空换位［J］.电力建设，2003，24(3):37-38.

［4］丁洪发，段献忠.不换位输电线路产生的不对称问题及解决方法［J］.电网技术，2004，28(19):24-28，54.

［5］Anderson J G.345千伏及以上超高压输电线路设计参考手册［M］.北京:电力工业出版社，1981.

［6］汪晶毅，李志泰，潘春平，等.500 kV狮洋至五邑线路电气不平衡度的研究［J］.南方电网技术，2009，3(Z1):23-28.

［7］林军，曾焕岩.同杆双回线换位方式的比较［J］.高电压技术，2004，30(8):11-13，16.

［8］GB/Z 24842—2009 1 000 kV特高压交流输变电工程过电压和绝缘配合［S］.北京:中国标准出版社，2010.

［9］GB 50545—2010.110kV～750 kV架空输电线路设计规程［S］.北京:中国计划出版社，2010.

［10］张殿生.电力工程高压送电线路设计手册［M］.北京:中国电力出版社，2004.