±500 kV永富直流輸電工程分極送電接地方案造價分析

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(西南電力設計院，四川 成都 610021)

0 引 言

滇西北五地州水電資源豐富，可開發電源裝機容量約60 000 MW，將成為云南省重要的水電基地，滇西北電網將成為南方電網“十二五”及中長期西電東送的主要送端電網。根據當前云南水電開發情況，“十二五”及“十三五”期間，金沙江中、下游以及瀾滄江流域梯級電站將陸續建成投產。根據當前電力平衡計算，在滿足當地用電需求的基礎上，滇西北地區“十二五”期間將有超過10 000 MW電力需要送出，現有的輸電通道無法滿足外送條件。在建的±500 kV永富直流輸電線路正是肩負著分極送電云南、廣西電網的重要任務，采用了雙極兩端中性點接地的設計方案，對類似工程的設計起到了借鑒作用，為加強中國±500 kV直流網架建設提供了技術創新[1-3]。

1 永富直流運行方式特點

永富直流額定電壓為±500 kV、額定輸送功率為3 000 MW，存在3種運行方式，交流側接線示意圖分別如圖1～圖3所示。

圖1 永富直流3 000 MW全送廣西時受端換流站接線方式

圖2 永富直流3 000 MW全送云南時受端換流站接線方式

圖3 永富直流送云南、廣西各1 500 MW時受端換流站接線方式

永富直流全送廣西、全送云南運行方式的不平衡電流規模、持續時間均與常規的±500 kV、3 000 MW直流相同。永富直流兩極分送兩異步交流電網方式，由于兩側電網負荷需求不一致，有可能導致兩極輸送功率不一致而不平衡電流規模較大，對接地極系統或金屬中線系統提出了更高要求。這里主要對永富直流兩極分送方式的不平衡電流規模及持續時間進行估算，為永富直流的接地極系統和金屬中線的設計提供參考意見[4-5]。

2 最大規模不平衡電流

永富直流兩極分送兩個異步電網方式，直流最小功率按雙極10%(300 MW)、單極20%(300 MW)考慮最極端情況下，永富直流兩極分送時的最大規模不平衡電流需滿足1.1倍的長期過負荷能力、2 h的1.3倍過負荷能力、3 s的1.4倍暫態最大過負荷能力[6]。

3 兩極分送時永富直流持續不平衡電流規模及時間

永富直流兩極分送云南、廣西時，除由控制誤差以及由故障引起的不平衡電流外，能持續導致兩極不平衡電流較大的方式主要由直流受端云南、廣西兩側負荷需求規模以及需求特性差異引起，根據兩極分送時的云南、廣西兩側的負荷需求及特性，最大、最小持續不平衡電流、年運行按時數、等效損耗小時數如表1所示。

表1 永富直流分極運行時的不平衡電流及持續時間

注：上述計算不包括由控制誤差引起的不平衡電流以及由故障引起的不平衡電流。

表2 金屬中線方案投資估算 單位：萬元

表3 武屯極址及接地極線路投資估算比較表

表4 郎沖極址及接地極線路投資估算比較表

表5 總投資比較表

根據不平衡電流及持續時間的對比分析，綜合考慮永富直流分極運行方式持續時間和輸送功率的不確定性，從兼顧運行靈活性和節約工程建設投資考慮，在直流工程40年使用壽命可按情景2運行10年、情景1運行30年進行工程設計。

4 同塔架設金屬中線投資估算

永富直流輸電線路工程額定電流為3 000 A，最大過負荷電流為3 300 A(即1.1倍額定電流)。金屬中線導線截面按允許載流量選擇，導線允許載流量按最大過負荷電流(3 300 A)考慮。初步選擇JNRLH60/G3A-300/40、JNRLH60/LB1A-800/70、JNRLH60/LB1A-630/55等3種導線進行分析比較，綜合考慮系統遠期規劃及長期運行安全，推薦采用與極導線弧垂匹配性較好且載流量儲備較充足的JNRLH60/LB1A-800/70耐熱導線方案。采用JNRLH60/LB1A-800/70、JNRLH60/LB1A-630/55兩種導線的金屬中線方案投資估算比較見表2所示。

5 極址及接地極線路投資估算

5.1 武屯送端接地極及接地極線路投資估算

武屯接地極按長環異形考慮，長邊約1 200 m，短邊240 m，環長約2 800 m，埋深約5 m。武屯極址接地極線路長度65 km, 全線10 mm冰區。武屯極址及接地極線路投資估算比較表詳見表3所示。

表6 各方案特點及問題匯總表

5.2 郎沖受端極址及接地極線路投資估算

郎沖極址的極環采用水平緊湊型，三同心圓環布置(半徑165/115/80 m)。外環分為四段，中環和內環分為兩段，并由導流電纜從極環中心引接至饋電棒處，加裝均流電阻。郎沖極址接地極線路長度51.5 km, 全線5 mm冰區。郎沖極址及接地極線路投資估算比較表詳見表4所示。

6 總 結

接地極方案與金屬中線方案總投資比較見表5所示。

在表5總投資比較表中，金屬中線方案相對接地極方案而言，在不平衡安時數小于9 168 kA·h/a情況下，具有總投資低的特點，但國內尚無同塔架設金屬中線的先例，國外運行經驗也較少，需進一步開展金屬中線防雷保護、絕緣配合、電磁環境、交叉跨越及對地距離等研究工作。通過對永富直流輸電工程采用雙極兩端中性點接地方案或采用雙極金屬回線方案進行的經濟技術比較，總結歸納出的比較結論及方案特點，也為以后擬建相似工程的投資決策提供參考。各方案特點及問題匯總詳見表6所示。

[1] 黃成果.云南電網十年展望[J].硅谷, 2012(3)：33-34.

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