交流架空线路新型输电技术

上海电力建设有限责任公司 丁陈荣

输电技术是为方便降低导线波的阻拦及提高输电能力，随着输电技术的增高也带来较大的社会经济效益。新型输电技术相比传统输电技术传输能力提高30～70%，所以各国都积极跟进输电技术的研究分析，而提高线路的传输能力是输电技术中的必要因素。

1 各种新型输电技术

1.1 紧凑型输电技术

紧凑式输电系统是当前应用比较多的一种新型输电系统，研究和推广的时间也比较长。紧凑型输电线路设计和施工逐渐成熟，是完善紧凑型输电技术的两个重要关键。近年来，中国科学技术的发展也推动了紧凑型输电线路的发展，其中220kV 紧凑型输电系统线路总长27km，330kV 紧凑型输电系统线路总长103km，500kV 紧凑型输电系统线路总长3745km。500kV 紧凑型输电线路的自然功率比常规线路高34%，有利于保证电网的稳定运行。

对于长距离输电，输电功率可增加1.3倍，压缩线路走廊宽度为17.9m，采取砍伐走廊、砍伐树木、拆除房屋等措施，可减少电磁污染、改善环境。4kV/m 以上的电场强度仅为16m，比48m 小2.3m，减少了电磁污染。对于紧凑型输电线路，总成本比原成本高出5.7%，但单位电力成本低22%。随着合成绝缘子价格的下降，绿色植保成本增加，为此采用紧凑型输电技术提高其经济活动中的效果和利益，并在同一杆塔上修建了多条双回紧凑型输电线路。

一般紧凑型的电路线路包括导线结构和杆塔型。导线的布置有一定要求，需与分裂线结构采用对称分布，以便于相关人员的施工及施工后的维护。现今我国进行了对输电线路上的多方面的加以改善，以此确保了其安全性[1]。一些线路较短且电压水平也是比较低，按正常流程操作即可；对一些线路较长、电压相对较高的线路，就需采取特殊方法如保护间隙的带电作业来保护工作人员安全。

1.2 大截面导线输电技术

大截面导线主要是在限定的电路容量中，慢慢将其容量增多以此来提高电路的输送功率。大截面导线的优势就是节约土资源，对于一些土地耕地面积慢慢变少的地区来说是较不错的。由于导线截面的变大，输电线路表面磁场减少但增减幅度不大，对输电线路的整体影响也是不大的。其中无线电干扰和噪音也随之降低，生产截面导线的关键是注意配套的金具。就现在来看，我国还是有许多厂家有生产截面导线的能力，因此截面导线在电路技术方面有了保障。大截面导体的优点是增加其自身的传输功率且不会增加其自身的线损，可现今对输电需求越来越大，导致大截面导线需求量也随之增大，从而也导致了电路施工难度变大、花费的费用逐渐上升。因此一定要根据自己的需求合理利用大截面导线，不要过度浪费大截面导线。

虽然我国大截面导线输电技术起点低，但是随着社会的发展，大截面导线输电技术不仅跟上了科技的脚步，还给其新型输电设计项目带来较好效益，大截面输电技术在我国的运用也是较为广泛。当导线横截面积变大后，单位长度导线的电阻就会减小，在热容积的限制内其允许负载流量也就会增大。因为输电线路的输送功率和承受输送电流的频率是成正比，所以当导线的横截面变化较大、允许输送的负荷电流增加后，其输送的功率就会得到一个大幅度的改善[2]。

1.3 耐热导线输电技术

耐热导线传输技术主要是指利用耐热导线，提高允许的接触温度，增加导线的传输电流从而提高线路的传输能力。耐热导线具有良好的传输性能，在一定的高温条件下也能保持较好的传输性能和机械特性。在屋顶上输电的线路上使用的耐热导线已经行得通，市场上也有多家可供选择，配套金具的选择也较多，完全满足了当今社会对电力传输的发展需求。耐热导线特别适合作变电站、发电厂等，使用下来是能较多的节约工程投资，获得了大众好评并取得不错的社会经济效益。在面对输电距离遥远时耐热导线就是一个最好的选择，它能解决在传输路程太远所导致的系统不稳定、线路耗损大等一系列问题。我国现在虽掌握了一般耐热导线与金具生产的能力，但还需对其进行优化、加强其性能，提高其允许温度、机械性能及导电率，将会推动输电技术的发展更上一层楼。但要注意的是，耐热导线虽提高输送功率，但在温度提高后会产生增加线路受损的问题。

2 输电技术的应用及注意事项

据当前情况和我国输电技术进步的现状和条件，目前4种新型输电设备均具有其特点及适宜使用的领域。根据紧凑型输电线路的特殊性和优点，为进一步提高输电能源的容量，缓解走廊之间的矛盾，降低建筑工程造价，保护良好的生态环境，紧凑型输电线路将在110kV、220kV、330kV、500kV 各类型输电压标准等级上继续进行一次全方位的研究推广和应用，特别是以超大负荷为核心的地下城市功能区及人口密集的大城市中。在以超大负荷作为核心的大城市功能区以及地下居民人口密集、线路多的地区常经常需旋转或绕行多次。从当前形势来看，大容量配电站等长距离输电线路的开发建设正逐步向战略方向发展。在其他一些输电线路上加强紧凑型输电线路在技术和经济上是可行的，是传统传输线输电能力的彻底改变。未来紧凑型传动技术必将呈现多元化发展格局。

大截面导线虽相对输送容量大、耗费功率小，但传输电技术中的实施难度是较大、还需要消耗大量的材料，所以目前没有推荐全面广泛使用。大截面导线输电技术建议使用在人口多、需求量大的输电线路上。在一些大容量但中短距离的传输线上使用大截面导线也会产生不错的效果。

耐热导线输电线路是以提高线路流量来增强输送功率，但这一线路不宜过长。它本身最大的优势便是体系在大容量、短线路的输电线路上，如发电厂、电力站等一些输电线路，优点是节约不少投资，其一些性能效益将更显著。近年来我国线路越来越多，走廊越来越紧张，一些新型线路更是接着一个，但据我国最新电力国情及从消耗、环保、安全等方面考虑出发，最适合的应该就是同塔双回路方案[3]。

如电力系统被外界破坏，整个电力系统也会受到较大影响，会导致较多用户的供电中止，严重的会导致整个电力系统分解。所以要注意保障电力系统的稳定性，这关系到电力系统是否安全运行。

超高压长距离输电线路最佳输电功率应接近(略低于)自然功率，即线路上产生和消耗的无功功率是自补偿的，且在输电线路的前端和末端不需要无功功率来保证其工作能力，是最完备和最经济的输电方式。在四项新输电技术中，只有紧凑型的同一座铁塔的运行速度接近或略低于天然输电功率，而大截面导线和耐热导线则使用超自然输电功率。因此，当线路输送的功率超过自然功率时，系统需提供无功功率。电力系统无功功率须在一天中的任何时候都保持平衡。如果要保持负载之间的电压水平，就须将相应的无功功率给予其电压水平。

从整体来说，要想维持整个系统的稳定，那就必须要有够多的无功电源来满足系统负荷无功功率需求与无功损耗补偿，这样才能更进一步的去稳定系统。若系统没有功供电。它将在一定程度上促进无功功率达到一个较低的高电压水平，即通过减小或降低电压、增加负载吸收无功功率等方式弥补其中的不足。同样，如果缺乏调整手段，在一定的时期内可能出现了无功过剩，也可能导致整个电网运行中的电压超标。因此在进行超自然有效电源传输时，应认真地了解和考察检查超自然有效电源与超自然无效电源分布。

传统的紧凑型输电和同杆并架多回输电的输电功率接近(或略低于)自然功率，长距离无功补偿不大，因此适用于超高压长距离输电线路。当然，紧凑型输电技术和同杆并架双回输电技术也适用于中短距离输电线路。对于大截面导体和耐热导体来说，这是一种超自然的动力传输。线路越长，电压降越大，附加功率损耗越大，无功损耗越大，不利于系统的稳定，因此它不适用于长距离输电线路。这时需进行无功补偿，利用调节装置来此提高电力系统的稳定，但同时也存在不足，因为需要增加投资。当传输距离大于500km 时，超自然动力传输在极限串补条件下的输电功率不能随线路投资的增加而同步增加，因此大截面导体传输技术和耐热导体传输技术更适合于中短距离传输。

3 输电能力存在的不足及分析

目前，我国根据现有电力走廊资源，开发提高输电线路耐温能力的技术，广泛推广采用耐热型导线，提升了热稳定性水平。提高对线路传输温度的要求以及通过加强对电路引脚导线允许温度的要求，这两个因素都是改革传统的输电技术重要组成部分。其中一个重要的原因是，单位线路走廊占总面积的输电量最多可比铁塔增加三倍以上，在由于线路走廊狭窄的区域，只需通过更换一条横截面与铁塔规格较接近的铝线和耐热铝合金铁塔即可，基本上不必再征用一条线路走廊来代替铁塔，可以很好地满足对增加输电量和供应能力的需要，原来一条线路的输电量比铁塔提高40%～60%，不但为铁塔节约了很多的工程投资与宝贵的是土地利用资源，而且建设速度快，经济活动过程中的效果与利益显著[4]。

专家分析指出，由于电网建设长期缺乏投资，电网建设拖欠不少，大型输电线路和负荷中心输电线路的“瓶颈”现象普遍，配电网的供电能力也相对不足。在一定程度上还存在着“不输、不降、不用”的问题，制约作用明显，难以适应社会主义国民经济的日益发展，难以提高全体人民生产生活的用电需求。采用60%IACS 耐热铝合金输电导线技术改造城乡电网，不仅节约和保护了环境，而且大大提高了其输电能力，是“绿色制造”先进技术示范项目，具有较大的推广应用价值。在我国输变电线路的工程建设中，特别是在西部地区，有许多地区落差过大过小，这就要求尽量使用线路容量大、承载能力大的导线进行输电。

耐热铝合金导线的单价虽然是普通导线的1.6倍，但远低于传统线路的综合成本。为节约土地资源，简化线路的组成，节约更多的成本和材料，不必再需要投入大量资金用于输入和控制线路的各个方面，特别是在一些与导线走廊狭窄的地方，只需对导电引脚进行一个相似的改动，基本不必再根据导线引脚进行改动，能充分地满足针对安全导线的高强度特点。它通常可以实现在150℃的高温下传递功率(通常导体的最大工作温度为90℃)，同时也将传送数据容量大幅提高到40%～60%。由于大大改善了引出点的传递效率，可以节省一些线路项目的投资。

综上，从我国今后输电技术的发展看，多种新型输电技术的综合应用是发展方向。同时需要国家重视新型输电存在的不足并作出更好的应对策略，以此更好的降低电力管理所需要投入的昂贵成本，以及对原使用的输电技术进行更强的优化，以此为现代化城市的电力发展打下了不错的基础。