500kV輸電線路大截面導線表面場強比較研究

秦加林

國核電力規劃設計研究院

500kV輸電線路大截面導線表面場強比較研究

秦加林

國核電力規劃設計研究院

500kV線路工程的設計中，導線的選擇是其中一項重要的課題。而影響導線選擇的因素主要包括導線的表面電場強度、靜電感應、電暈、無線電干擾、噪聲等，其中導線表面的電場強度的大小是導線選擇的基本條件。本文通過利用逐次鏡像法，計算不同型號、分裂數、直徑、分裂間距和S/d值的10根導線表面的電場強度，以分析導線參數對表面電場強度的影響，同時根據工程需要，選擇適合的導線。

500kV線路，表面電場強度，逐步鏡像法

1 引言

導線的選擇是500kV線路工程的重要課題[1]，它對線路的輸送容量、傳輸性能、電磁環境(表面電場強度、靜電感應、電暈、無線電干擾、噪聲等)和技術經濟指標都有很大的影響[2-6]，因此，選擇合理的導線型式對500kV線路的建設和運行至關重要。隨著特高壓建設的全面開展，大截面導線技術也日趨成熟。

導線表面電場強度是導線選擇的最基本條件，導線表面電場強度過高將會引起導線全面電暈，不但電暈損耗急劇增加，而且會帶來其他很多問題，所以在線路設計中必須限制導線表面電場強度。

本文選取1種常規導線和4種不同類型的大截面導線，通過逐次鏡像法計算其表面電場強度，以確定導線類型和參數對表面電場強度大小的影響。

2 計算方法

關于導線表面的電場強度的計算目前有幾種計算方法，以Market和Mengele提出的用等效單根導線代替分裂導線的方法，計算表面電場強度較為簡單實用。但是，這種方法的缺點是沒有反映分裂導線中每根子導線表面電場大小和分布。因為，為了精確計算導線表面的電場強度，本文使用逐次鏡像法[7，8]來計算分裂導線的表面電場強度。

計算所需要的系統主要參數如下：

系統單回輸送功率：1060MW；功率因數：0.95；最大負荷利用小時數：4000h；地線型號為：JLB40-150；導線位置坐標如表2.1；采用同塔雙回路垂直排列逆相序布置方式。

3 線路參數

3.1 導線型號的選取

在進行導線型號的選取時，參考國內輸電線路常用的導線型號，結合大量500kV輸電線路研究成果和已建成線路的經驗，選取不同截面中較有代表性的導線型號，對導線型式進行選擇，選定5種導線型號作為導線表面電場強度比較的型式，其中包括鋼芯鋁絞線、鋁合金芯鋁絞線、中強度鋁合金絞線、碳纖維材料芯軟鋁型線絞線。選定的導線型號和特性如表3.1所示。

表2.1 導線坐標(m)

表3.1 導線型號及主要特性

表3.2 各種導線的臨界電場強度

表4.1 導線表面平均電場強度最大值(kV/cm)

3.2 導線分裂根數和分裂間距的選取

導線分裂間距的選取要考慮分裂導線的次檔距振蕩和電氣兩個方面的特性，結合國內超高壓線路的設計和運行經驗，線路的S/d值不小于12。根據上述情況，結合國內超高壓線路的設計、運行經驗，參加計算的導線采用4、2分裂，分裂間距500、600mm。

3.3 導線臨界電場強度

導線的臨界電場強度使用修正Peek公式進行計算，所選5種導線的臨界電場強度如表3.2所示：

通過表3.3可以初步分析得知，當導線直徑不變時，海拔越高其表面電場強度越小；當海拔不變時，導線的直徑越大，其表面電場強度越小。

4 計算結果與分析

綜合上述導線參數，基于海拔1000m，利用逐次鏡像法對5種不同的導線進行計算，各導線表面平均電場強度最大值結果如表4.1所示。

通過分析表4.1，參考表3.1的主要參數可以得出以下分析結果：

(1)當各導線的分裂數和分裂間距一樣時，導線的直徑越大，其表面電場強度越小；

(2)當導線的分裂數減小，分裂間距增大時，其表面電場強度減小；

(3)雙回路垂直排列時導線表面場強逆相序比同相序大。

結合表4.1和表3.2可以看出，所選5種導線在海拔1000m的情況下，其表面平均電場強度均大于其臨界值，因此該5種導線均滿足工程需求。

5 結論

綜合上述計算和分析可以看出，導線分裂根數越多，導線表面場強越小；子導線直徑越大，導線表面場強越小另外，雙回路垂直排列時導線表面場強逆相序比同相序大。且通過對比臨界電場強度，這5種導線均滿足工程需求。

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