试论500kV输电线路的特点

周光清 程武良

摘要：500kV输电线路是电力系统中的一部分，它的输送力与安全度需与相对应的发电工程结合考虑再进行作业，还要在设计施工及运行过程中做到质量保证，才能使其工作安全有效率地完成。文章阐述了500kV输电线路及其结构特点，同时对张力放线及紧凑型输电线路的特点也进行了相关性论述。

关键词：输电线路；绝缘子；超高压；电力系统；发电工程 文献标识码：A

中图分类号：TM752 文章编号：1009-2374（2016）18-0150-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.074

1 500kV输电线路的特点

1.1 输电容量大

220kV输电线路的输送容量一般在500～1000MW区间内，美国500kV输电线路输送容量与之相符，500kV输电线路经济输送功率是950MW。日本由于国土面积较小，500kV输电线路的最大输送功率值达到5000MW。因其输送功率大，每相用单根300mm2或400mm2钢芯铝绞线，已经满足不了载流量的需求，所以要用由三根或是四根导线组成的三四分裂的导线作为每相载体。应用多分裂导线时，分裂导线的数量越多，线路的自然功率将越大，这有利于远距离输电线路系统的稳定。

1.2 供电可靠性高

输送的功率越大，供电的可靠度要求就越高，不然因其线路本体故障或外来因素而发生送电中断，就会造成严重后果，影响本区工业及农业的生产与居民的基本生活。为了提升输电线路运行的可靠度，应该应用一些必要的手段，其中包括：（1）变电站设计方面采用结实的主结线、可靠度高的电气设备和先进的继电保护装置等；（2）在进行线路杆塔与基础的设计工作时，要考虑到强度保证能够承受来自外界的气象条件所导致的各种机械负荷，如覆冰、风力、温度变化以及可能出现一相或者两相断线所出发生的机械应力变化；（3）线路应保证有足够的绝缘水平，保证线路承受得了操作、雷电过电压及绝缘子污秽引发的电气强度的下降，所以要确认绝缘子的型号及片数、引流线和杆塔之间的最小距离；（4）施工过程中必须要保证施工质量，对于导线本身要有足够强度，还要注意导线的各个联结点及液、爆压联接时的施工质量，所用的联结金具和安装方式也要考虑进去。

1.3 线路长

500kV输电线路通常是将设立在边远地区的水力及火力发电站的电力输送到负荷中心，以高电压送电满足远距离的送电需求，所以500kV的送电线路长度通常在200km以上。如姚双输电线路，其全长342.3km。二滩至自贡的输电线路，每回的长度为465km。长线路使导线经过多个地区，使得整条线路所遇的气候和地形、地质条件变得复杂，这便增大了线路设计难度。长线路最严重的问题是运行及电容效应，这种电容效应出现在空载线路的投运阶段，在线路后端出现的高于系统正常电压的过电压，这个电压甚至会超出电源电压的一倍左右，如果不对这类过电压进行限制，便会导致电气设备的损坏。对长线路的电容效应而言，设计时应加以考虑，一般是在后端变电站加并联电抗器用以限制。

1.4 线路工作电压高

500kV输电线路属于超高压级的线路类型，因为工作电压高，要求线路的相隔、对地距离、绝缘子的长度、引流线的空气间隔的距离比220kV的线路要大很多，如平武输电线路直线塔导线排列时，导线之间的距离为13.4m，一般500kV输电线路的出线走廊要有60m的寬度。500kV线路因其工作电压高，极易出现电晕现象。这现象会消耗大量的电能，同时还会产生电磁波，并对外界无线电产生影响，这便是无线电干扰。这种干扰以1MHz频率为主，还会产生噪音、化学腐蚀，并加大大气之间的臭氧含量。为了减少电晕的出现，500kV输电线路在施工过程中必须要注意导线表面的处理，避免导线着地磨损出现毛刺，若出现也应及时进行处理。所用的金具应注意其表面的曲率半径，在设计的时候要考虑加装如屏蔽环等附加零件，降低电晕出现的概率。

2 500kV输电线路在线路结构上的特点

2.1 采用分裂导线

分裂导线一般用三或四根导线组合成一相导线，导线自身的机械负荷较大，其悬挂的绝缘子串选择单串或双串绝缘子进行组装，以导线总拉力为依据，选用双串XP-21型或是XP-30型绝缘子进行组装工作。各相的分裂导线由其子导线组合而成，子导线间由间隔棒固定起来，限制子导线间的相互运动以及正常运行模式下分裂导线的形状。各子导线间的间距保持在400～500mm，中国大多数500kV输电线路运用间距为450mm。未加装均压环和屏蔽环工作时电压是非常高的，绝缘子串里面的每个绝缘子电压分布不平衡，靠导线比较近的第一个绝缘子承载过高电压，导致其劣化率太高，为了改善这一情况，应该安装均压环，通常情况下会将其安装在第一片绝缘子70～100mm处。在绝缘子串周围的电场强度较大，要降低这个位置的电位梯度从而保证电晕不会出现，在线路上也要装上屏蔽环。简化线路的结构，通常把二者设计为一个整体，称作均压屏蔽环，均匀电压的作用是保护绝缘子，屏蔽作用是保护金具，防止产生电晕。

2.2 杆塔型式

不论是国内还是国外，500kV输电线路一般都使用铁塔，现阶段国内多使用立式铁塔，以导线的不同排列为依据，使用不同的猫头、酒杯型等。国内一少部分500kV线路上有拉线塔的使用。这些铁塔在本质上与220kV线路并无较大差别，但都有塔头结构尺寸大、相间隔距离大及负荷力大等特点。

2.3 铁塔基础

500kV输电线路的铁塔基本构造是运用钢筋混凝土自立式，有些地质条件不好的地方会运用灌注桩基础。近些年来国内所建的500kV输电线路采用斜柱式基础，它的基础轴线斜度和铁塔主要材斜一致，使铁塔主要材料上的作用力作用到基础底端，这种斜柱式基础的作用是可以减少混凝土材料用量，节省工程造价。

2.4 绝缘子串

500kV输电线路的绝缘性能要能满足正常的工作、内过、外过电压的作用下，不产生闪烙短路现象。一般对直线串运用28或29片绝缘子，在耐张段部位运用30～32片XP-16绝缘子。

3 500kV输电线路中的张力放线工艺

500kV输电线路在导线展开安装时，要避免导线着地，放置导线被擦伤而在运行时诱发电晕，由于采用多股分裂式的导线，展开安装导线与紧线的工作量很大，对此国内外对500kV输电线路运用张力展开放置型与张力型放线互相配合的方法紧、排线。附件安装等工作的整套架线方法叫做张力架线法。张力架线的优点：（1）导线在架线作业过程中是处于架空状态的，是为了不使导线和地面摩擦造成伤害，来减轻运行过程中电晕现象的发生；（2）用一根牵引绳可以同时放置同一相的数根子导线，同一时间进行收紧，架线速度变快，工作效率高，也有益于保证各个子导线的弧垂；（3）对于降低放线的青苗损害具有明显的经济功效；（4）这种施工技术一般利用在跨越江河、作物区、泥沼、河网地带等较为复杂的地形，可获得较好的经济效益。张力架线是完整的机械化作业，从导线的展放工作和紧线工作的实施都是靠机械化，这是500kV输电线路施工过程中最重要的特点，在作业过程中属于不可缺少的一项技艺。张力架线在实施机械化放线的过程中所需要的机器用具有主要牵引机、主要张力机、小型牵引机、小型张力机及导线轴架、钢丝卷、放线滑车、牵引绳等机器用具，以上设备与其他设备、固定设施共同组成了张力及牵引场，针对这两个场之间实施架线工作，呈现机械化作业一整套

系统。

4 500kV紧凑型输电线路的特点

4.1 三相导线的布置

三相导线的安装的位置通常是在同一个塔的窗户里面，利用倒三角状态对它进行对称式分布，其中上两相的安装点分别是窗里的内、外两个角的地方，下相安装在塔头的中部。一般来说，相邻导线之间的中心距离是比较短的，包含6.7m和7.2m这两种间距。三相导线一般会分裂成六根子导线，其中子导线的排列形式是以等边六边形为主，与六边形的平行性质一致，导线也要保持平行。在导线六边形进行排列时，它的外接圆直径要设为750mm，分裂部分的子导线的间距为375mm。

4.2 V型串设置

在V型串设置实际施工中，V型串本身串长所需精度要求很高。为了确保无风的状态下V型串可以保持没有任何受力的状态，可用金具调节下相串长。在不同工程形式下导线的联板位置在移动过后，组合串仍旧保持一串或是两串同时进行受力。

4.3 档距与间隔棒

因为导线的中心间距要比其他线路短得多，外加它的档距变得比之前长，可能会因为遭受风影响致使两根上导线的间距变短，继而发生闪络问题。所以，当档距大于700m时，就要安装间隔棒，在安装时，档距与导线的间隔棒的安装位置要结合起来。

5 结语

500kV输电线路仅是电力系统中的一个部分，它的输送力與安全度需与相对应的发电工程结合考虑再进行作业，还要在设计施工及运行过程中做到质量保证，才能使其工作安全有效率地完成。电力是人类工程与生活的必备能源，受到地势和环境水源的影响，我国本身具有丰富的水能，这为我国的电力发展提供了得天独厚的便利条件。社会人类不断进步，电网建设不断扩大，不同种类的电力施工技术不断出现，各种输电线路的应用对我国电力行业的发展起到了推动性的作用。

参考文献

[1] 贺恒鑫，何俊佳.平原地区±500kV直流输电线路绕击特性模拟试验研究[J].中国电机工程学会高电压专委会学术年会，2014，39（11）.

[2] 周远翔，鲁斌.蒙特卡罗法计算线路雷击跳闸率随机过程研究[J].高电压技术，2013，19（9）.

作者简介：周光清（1973-），男，江西丰城人，供职于国网江西电力公司检修分公司输电运检中心，研究方向：送电线路。

（责任编辑：秦逊玉）