±800kV特高压直流输电线路耐张塔塔型优化研究

赵庆鹏

摘要：目前，我国已有的±800kV特高压直流输电线路耐张塔主要根据国内外超高压交直流运行经验设计，在运维中，跳线对地净空距离较小的矛盾突出，危险点多，通道树木隐患严重，树木砍伐协调工作量大，维护费用高。本文综合考虑其塔型结构、跳线安装位置、空气间隙组合等因素，探讨±800kV特高压直流输电线路耐张塔塔型优化的可能性，对经济效益和社会效益进行分析，为后续±800kV特高压直流输电线路的耐张塔设计提供参考建议。

关键词：特高压;耐张塔;跳线串;空气间隙。

Optimisation Study on The Type of Strain Tower of ±800kV Ultrahigh-Voltage Direct Transmission Line

Abstract：At present， the existing strain tower of ±800kV ultrahigh-voltage direct transmission line is designed mainly based on domestic and foreign operation-experience of ultrahigh-voltage AC and DC. In the operation and maintenance， the hazard caused by inadequate net distance between jumper and ground has threatened the landscape-trees， also increase the maintenance and coordination cost of felling operation. With comprehensive consideration of tower type， position of jumper installation， air gap combination， etc.， the probability of optimisation study on the type of strain tower of ±800kV ultrahigh-voltage direct transmission line is discussed in this paper， as well as the economic and social benefits accordingly， to provide suggestions to the design of strain tower of ±800kV ultrahigh-voltage direct transmission line。

Key words： Ultrahigh-voltage; Stain tower; Jumper; Air gap。

我国±800kV特高压直流输电线根据国内外超高压交直流输电运行经验设计，线路经过地区大部分为山区，伴有丘陵、平地、其中高山大岭占33.4%，一般山地占50.5%，丘陵占8.6%，平地占8.6%。具有海拔高，山势险峻，高差大，地质条件复杂，森林覆盖面积大的特点。耐张塔跳线对地净空距离较小矛盾突出，常有砍伐树木和协调现象，随着环境保护意识提高，砍伐树木满足净空距离的运维方式越来越难得到地方政府、环境保护部门支持和认同。本文根据山区耐张塔位边坡陡峭、植被茂盛等特点，以±800kV楚穗和普侨直流输电线路为工程依据，探讨±800kV杆子型耐张塔塔型优化的可行性，提出优化措施，达到节约投资、减少树木砍伐和协调工作，维护生态环境及后续±800kV直流输电线路耐张塔塔型设计提供参。

1工程空气间隙的选择

本工程±800kV线路采用“V”型绝缘子串，工作电压及雷电过电压对塔头空气间隙不起控制作用，而操作过电压及带电作业工控直接影响塔頭规划设计，本工程采用的空气间隙如表1。

2、通过运行方式调整，带电作业工况间隙不作为塔头设计的控制条件。耐张塔塔型见图1，V串长约12m，净空距离约8.5m。

2现有杆字型耐张塔塔型优化的可行性分析

我国现有±800kV干字型线路耐张转角塔为两层结构型式，见图1。耐张塔塔身附近的线路对地距离由导线跳线控制。而导线挂点外侧横担只是起到悬挂下导线跳线的目的，其所受负荷较小，如将耐张串挂点外侧横担，对耐张塔的受力改变不会有较大影响，而导线跳线需要寻求另外的支撑悬挂点。

根据耐张塔塔型结构特点，为解决干字型耐张塔跳线对地距离控制的问题，本文对干字型耐张塔塔型优化提出如下方案：取消耐张串挂点以外横担，研究导线跳线串，达到提升跳线高度的目的。

3塔型优化方案

3.1取消耐张串挂点外侧横担

以±800kV普侨直流输电线路工程的J2711耐张转角塔为例，进行优化，取消耐张串挂点外侧横担后的耐张塔横担，在保持原来“V”型绝缘子串夹角和串长不变的条件下，将跳线安装至地线支架下方，如图2所示。

3.2  跳线串对铁塔空气间隙的校核

±800kV普侨直流输电线路工程的跳线，采用鼠龙式刚性跳线装置，跳线对塔身的间隙是否满足要求，由表1可知，带电作业工况间隙要求值控制。本文对铁塔、绝缘子串及跳线进行三维建模，充分考虑耐张塔的不同转角角度、刚性鼠笼式跳线的特点，跳线对塔身的最小空气间隙取8.5m，满足空气间隙要求。

4社会经济效益分析

和优化前相比，优化后的干字型耐张塔取消了耐张串挂点以外的横担长度，有效提高了对地绝缘净空距离约10.4米，达到降低塔高，减少树木砍伐的目的，见图3。

本文对优化后的干字型耐张塔从本体投资及走廊运维树木砍伐费用方面来进行社会经济效益分析。

4.1经济效益分析

4.1.1本体费用分析

降低塔高带来的塔材变化方面进行详细计算分析，得出本体费用变化见表2，优化后的干字型耐张塔具有较好的经济性。

4.1.2走廊清理费用分析

依据超高压昆明局±800kV楚穗直流和普桥直流的运行经验，特高压直流耐张塔对地绝缘净空距离大约为20m，一方面电网的发展规模扩大，沿线村民经济意识逐渐提高，线路终勘结束后，农民就会有意识的再线路沿线种植高杆经济植物，比如桉树，生长速度快，每年长2-3m，种植三年左右高度达到11-14m，跳线下的净空距离就已经不满足运行规程要求，必须进行清理。通过优化提高跳线高度，可有效减少树木砍伐，可节约费用见表3。

4.1.3工程举例说明

以超高压输电公司昆明局运行维护的±800kV楚穗直流输电线路为例，根据运行统计，分别统计可降低塔高和可避免树木砍伐耐张塔数量，并计算出可节约费用，见表4。

4.2社会效益分析

本文研究成果可有效的减少干字型耐张塔的钢材使用量、树木砍伐量。因而可节约钢材所消耗的铁矿石18t、标准煤8.3t、电量3970kW、新鲜水60t，同时减少二氧化碳排放量26t、污水排放量26m3、烟粉尘排放量13kg和二氧化硫排放量23.4kg;优化后的单基干字型耐张塔可减少树木砍伐约2100m2，每年可吸收二氧化碳约7700t;保护植被原貌。

综上所述，本课题成果有效的减少资源消耗，维护了生态环境，为发展低碳经济也做了贡献，符合低碳电网的要求。

5总结

本文针对现有干字型耐张塔运维存在的缺点，对取消下导线跳线横担、降低杆塔高度的可行性及设计方案进行研究，优化干字型耐张塔塔头结构;计算校核跳线对耐张塔的空气间隙;结合工程实例分析优化成果带来的经济性。结论如下：

5.1优化后的耐张塔可提升下相跳线高度10.4m从而达到降低塔高，减小树木砍伐及运维协调目的。

5.2优化后的耐张塔跳线满足设计要求。

5.3以±800kV楚穗直流线路为例，分别统计可降低塔高、可避免树木砍伐及的耐张塔数量，计算得出平均每公里可节约5.03万元，对于长距离特高压直流输电线路来说，有较为明显的经济效益。

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