220kV白高线、白东北线二分裂导线加装阻尼间隔棒改造

褚建伟,王志钢,单立君,赵 骋

(1.国网通化供电公司,吉林 通化 134001;2.国网白山供电公司,吉林 白山 134300)

近年来,在容许范围内通过改造提高输电线路容量已成为电网普遍采取的技术措施。白山发电厂原装机容量 5×300 MW,新增 2×150 MW后,其 2条送出线路220 kV白高线、白东北线(2×LGJ-240)的最大输送电力均由 30×104kW增大至 45×104kW,最大电流达 1 100 A,复导线出现了粘连、鞭击等现象,必须采取有效的技术措施加以解决。

1 存在的主要问题

220 kV白高线、白东北线在最大输送电力45×104kW时,现场观测复导线出现子线粘连、鞭击现象,导线弛度降低造成对地距离不足。以220 kV白高线为例,该线路共24档发生导线粘连 (见表1)。为保证线路安全运行,采取复导线加装间隔棒、增加铁塔、调整弛度等技术措施。

2 线路技术改造方案

对于运行中的双分裂导线,一般考虑采用适当减小上子导线弧垂,降低下子导线高度,增大双分裂导线上、下子导线的间距,或加装间隔棒的方法。该方法施工复杂,工作量大。采用加装间隔棒的方法不适于处理连续多档的粘连问题,尤其导线对地距离较大时,施工难度大,施工安全系数低。

表1 220kV白高线发生粘连档明细

考虑到220 kV白东北线、白东南线发生粘连档两端为直线塔的比例较大,可采用更换或增加延长金具的方法,单独调整粘连档分裂导线子导线的间距,在该档两端直线塔上同时更换线间距离更大的双悬垂线夹,或在上、下线夹间加挂延长金具,以增大子导线间距。对有一端为耐张塔的粘连档,除了在直线塔端采取同样措施外,还可在耐张塔端增加相应长度的延长金具,以增大子导线间距。

利用更换或增加延长金具来增加子导线间距后,因绝缘子串垂直分量重力增大,在工频电压、操作过电压和雷电过电压 3种条件下,悬垂绝缘子串摇摆角减小,但带电点对悬挂横担距离稍增大,使带电点对塔身或下横担距离减小 200～300 mm,悬垂绝缘子串摇摆角分别在 8°、18°以及 45°以内。取悬垂绝缘子串长为 3 000 mm,上述3种条件下的摇摆角分别为 10°、20°以及 50°。对各种 220 kV运行铁塔进行校检表明,调整后,在上述 3种条件下,与 GB 50545— 2010《110 kV～750 kV架空输电线路设计技术规定》、DL/T 5154— 2002架空送电线路杆塔结构设计技术规定》比较,带电点对塔身或下横担的距离,仍有较大的安全裕度。但是对于对地距离较小的杆塔,调整后将会使对地距离比原来更小,不能满足 GB 50545— 2010、DL/T 5154— 2002规定的高度,因此该种方法并不可行。

通过以上分析,采取加装复导线间隔棒的方法可以达到预期的效果。由于增大负荷电流及安装间隔棒后,会使导线温度上升和导线质量增加,实地观测发现档距在 400～600 m内的导线弧垂下降 2 m左右,部分地段导线对地距离不能满足安全运行的要求。现场采取了调整弛度 10处,加装、更换铁塔2基等措施,使其满足导线对地安全距离要求。

图1 FJQ-404二分裂球绞阻尼型间隔棒

3 复导线间隔棒安装

3.1 复导线间隔棒选型

按间隔棒的工作特性大体可分为阻尼型及非阻尼型间隔棒 2类。阻尼型间隔棒具有在间隔棒活动关节处利用橡胶做阻尼材料来消耗导线的振动能量,对导线振动产生阻尼作用的特点,可适用于各地区。220 kV白高线、白东北线地处山区和丘陵地带,受季风影响较大,导线容易产生振动,适宜采用阻尼型间隔棒。

选择FJQ-404二分裂球绞阻尼间隔棒(见图1),球绞间隔棒的线夹由铝合金制造,以球窝与撑棒的钢球为绞接点,沿水平和垂直方向均可转动 5～8°。间隔棒承受导线短路电磁吸引力产生的向心力为 3～4 kN,安全系数为 2.5,间隔棒的轴向破坏荷重不小于 7～10 kN。

3.2 间隔棒安装位置

目前,国内外广泛采用按不等距安装间隔棒的方式[1]。参考国内外厂家所推荐的安装距离,本次线路加装间隔棒按以下 3项原则:

a.第 1档距对第 2档距 (或倒第 1对倒第 2档距)的比值在 0.55～0.65之间,此外,间隔棒布置成对于档距中央呈不对称分布;

b.端次档距长度为 350～550 m时,阻尼性能良好的间隔棒间距为30～45 m,阻尼性能一般或非阻尼型间隔棒间距为 25～35 m;

c.最大次档距长度为 550～800 m时,阻尼性能良好的间隔棒间距为 80～90 m,阻尼性能一般或非阻尼型间隔棒间距为 60～65 m。

3.3 间隔棒的技术要求

a.输电线路发生短路故障时,分裂导线受电磁作用将产生较大向心力,间隔棒的各部件应在经受这一压力时不发生破坏或永久变形。

b.分裂导线间隔棒的机械强度应能承受导线覆冰不平衡张力(如仅单根导线覆冰)、次档距振荡及单根导线有人作业时在子导线之间产生的拉、压力。考虑到极端状况,该强度应不低于 4 kN。

c.输电线路不仅要求在正常运行或微风振动情况下间隔棒对导线有稳固的握力,而且在不均匀覆冰等原因使导线发生扭转时,间隔棒夹头应能握住导线,以保证外力消除(如覆冰脱落)后导线可自行恢复到原位置。国外资料及国内实测结果表明,在长期运行情况下,铝截面为300 mm2的钢芯铝绞线,间隔棒夹头扭握力不应低于25～30 N· m,铝截面400 mm2的钢芯铝绞线,间隔棒夹头扭握力不应低于35～40 N· m。LGJ-240导线的间隔棒夹头握力不低于25N· m。由于夹头的防松类型不同,各类夹头初始扭握力的标准也不相同,因此夹头初始扭握力应根据各类夹头可能使导线产生的最大径向蠕变及放松方式等因素综合确定。

d.间隔棒应具有充分的活动性,以避免由于导线的振荡、振动弛度差及不均匀覆冰时,夹头附近的导线出现高应力疲劳损坏。

e.间隔棒应符合线路金具防电晕及无线电干扰的要求。此外,对采用橡胶做阻尼元件或做夹头放松件的间隔棒而言,橡胶应具有一定的导电性能,以防止子导线之间不平衡电压作用下橡胶元件发热损坏。

4 结束语

导线发生粘连后,分裂导线的几何间距大幅度减少,电晕放电起始电压降低到原来的27%,导致容易出现电晕放电,局部对地电容减小。另一方面,分裂导线出现粘连后鞭击现象突出,导线容易磨损,不但进一步增加线损,还有可能造成导线断股,甚至断线的事故。

通过对 220 kV白高线、白东北线发生导线粘连,鞭击的部分线路进行加装间隔棒改造,线路发生导线粘连大幅度减少,震动及鞭击情况基本消除。在不更换导线的情况下,220 kV白高线、白东北线送出线路完全满足白山发电厂机组满负荷运行时的最大输送电力要求,确保了上述送出线路在极端工况下的安全、稳定运行。