交流特高壓輸電線路關鍵技術研究

國網山西送變電工程有限公司 侯宵曉

隨著城市化建設的深入，用電需求量也日漸提升，為保證電能安全穩定傳輸，交流特高壓輸電線路逐漸成為現階段電力行業發展過程中關注的焦點。交流特高壓輸電線路關鍵技術要點準確把握，有利于提高對其關鍵技術的應用水平，降低交流特高壓輸電線路運行過程中故障問題發生概率，以增強線路運輸穩定性，保障電能安全運輸。如何準確把握交流特高壓輸電線路關鍵技術要點，是目前各相關人員需要考慮的問題。

1 交流特高壓輸電線路關鍵技術要點

1.1 過電壓限制技術

現階段，國內針對交流特高壓輸電線路的設計與應用，主要是為了滿足長距離傳輸電能的需求。通過應用交流特高壓輸電線路完成長距離電力運輸，因運輸距離相對較長，必然會使后期電能傳輸維護成本增加，為實現電能傳輸經濟效益最大化目的，必須減少交流特高壓輸電線路運行過程中，因非全相工頻諧振導致電壓過高等問題發生，加強過電壓操控技術熟練應用尤為關鍵，在一定程度上也能起到有效控制交流特高壓輸電線路建設成本的作用。

在設計交流特高壓輸電線路架設階段，其中線路獲得的電壓要控制在塔頭間隙電壓50%的范圍內，并結合實際情況開展1：1真型試驗，確定交流特高壓輸電線路的塔頭尺寸設計參數，該試驗主要包括試驗曲線及試驗數據計算，以保證塔頭尺寸設計合理性。綜合考慮交流特高壓輸電線路長距離運輸電能的需求，電力傳輸距離越長，也會導致線路空氣間隙不斷增加，致使后期需要投入大量資金用于維護交流特高壓輸電線路[1]。因此，需要在保證交流特高壓輸電線路輸電穩定性、安全性的前提下選擇合適的方式控制線路電壓，使線路上的過電壓一直保持非飽和狀態，以保障交流特高壓輸電線路電力運輸安全?？梢岳肒a=1/（1.0-mH/10000）公式對桿構架空氣間隙雷電沖擊及工頻海拔校正因數進行計算，m為操作沖擊海拔校正因數的修正因子操作沖擊電壓“MV”。

以電網系統實際運營情況為依據，開展交流特高壓輸電線路桿塔設計工作，以保證該線路的塔頭尺寸設計合理性，能夠起到適當降低線路電壓的作用。結合不同塔頭尺寸對應空氣間隙試驗結果，確定交流特高壓輸電線路不同過電壓條件下對應的孔隙間隙實際距離。

表1 交流特高壓輸電線路不同過電壓條件下對應的孔隙間隙實際距離

1.2 外絕緣特性技術

通過對目前交流特高壓輸電線路設計與應用情況的調研與分析，由于在設計前期，將線路建設位置定位過高，極易導致交流特高壓輸電線路運行期間，因雷雨天氣而導致電網系統無法正常進行電力運輸，并降低線路運輸穩定性與安全性。為解決惡劣環境下交流特高壓輸電線路頻繁發生故障問題，應在交流特高壓輸電線路設計階段，加強對該類型線路防雷電性能提升的重視，減少惡劣環境因素對交流特高壓輸電線路運輸穩定性的干擾影響。

因此，可合理應用外絕緣特性技術，并借助絕緣子串自動調節當交流特高壓輸電線路受到雷電干擾時，所出現的桿塔空隙電壓異常問題，以保證交流特高壓輸電線路遭遇雷雨等惡劣天氣時，也能維持安全穩定的電力運輸。其中，絕緣子串能夠將雷電對交流特高壓輸電線路正常運行，所產生的負面影響進行有效削弱，降低由于雷電天氣引發線路故障情況發生的概率。以某地區的交流特高壓輸電線路項目建設為例，在應用外絕緣性技術的基礎上，開展1：1真型試驗，以試驗的方式確定間隙放電曲線，以及獲取準確的放電電壓海拔修正系數。通過對空間間隙與絕緣子串強度進行利用，以達到交流特高壓輸電線路絕緣性得到有效增強的目的，從而有效提高該線路的防雷能力，保障交流特高壓輸電線路電力運輸安全性與穩定性。

1.3 導地線技術

導地線技術是交流特高壓輸電線路關鍵技術的重要組成部分，發揮著提升線路電能傳輸安全性與穩定性的關鍵性作用。從該項關鍵技術的實際應用情況來看，雖然對輸電線路運輸過程中所產生的能量損耗具有一定的降低效果，但由于影響交流特高壓輸電線路穩定運行的因素較多，某種程度上也會限制導地線技術的應用效果，并伴隨導地線開裂等問題發生。

例如，針對此方面問題的處理，優先選擇大截面面積、低電阻水平的導地線，既能滿足交流特高壓輸電線路運輸過程中節能降耗的需求，又能起到提高導地線應用效果的作用。此外，為保證交流特高壓輸電線路電力運輸安全性和穩定性，應用導地線技術時，要充分考慮以下內容：明確電磁對交流特高壓輸電線路所產生的干擾影響，在此基礎上將導地線的機械強度適當增加，以保證輸電線路的負載力被控制在規定標準范圍內，為電能高效穩定傳輸提供基礎保障；明確外部環境溫度對交流特高壓輸電線路所產生的干擾影響，一般情況下，在架設輸電線路時，最低環境溫度不超過-9℃，最高環境溫度不超過43℃。

1.4 綜合防雷技術

交流特高壓輸電線路項目建設過程中，綜合防雷技術的應用，能夠降低惡劣環境對交流特高壓輸電線路正常穩定運行的干擾影響，該項技術與上述外絕緣特性技術應用原理相差不多。綜合防雷技術應用則是以最大限度減小線路保護角為核心，并選擇合適的避雷手段，達到改善交流特高壓輸電線路防雷性能的效果。交流特高壓輸電線路的保護角減小，可以使輸電線路的屏蔽弧得到最大限度地增加，同時將暴露弧的面積適當縮減，確保交流特高壓輸電線路在遭受雷擊時，也能實現安全穩定地傳輸電能。

針對綜合防雷技術的應用，具體操作流程如下：根據規定標準，完成避雷線統一設置，適當增加絕緣子串數量，將交流特高壓輸電線路的設施高度合理增加，實現輸電線路的保護角有效減小，降低雷電等惡劣環境對交流特高壓輸電線路安全穩定運行的負面影響；在避雷線路與輸電線路的設置高度合理確定后，縮減避雷線路與輸電線路之間的水平距離，達到將輸電線路的保護角最大限度縮小的目的。

1.5 交流特高壓輸電線路耐污閃特性技術

建設交流特高壓輸電線路項目期間，要綜合考慮絕緣子型式、所經地區的污穢程度以及污穢耐受電壓目標值等因素對輸電線路耐污閃特性的影響，在此基礎上針對性開展耐污閃設計。此過程中所涉及的絕緣子串類型使用，其特點主要表現在以下幾方面。

因交流特高壓輸電線路所使用的導線為“八分裂”導線，在一定程度上致使絕緣子串可承受的機械載荷增加，并可能會出現所承受機械載荷超過交流特高壓輸電線路承受機械載荷的情況。基于此，應選用2～4串并聯的方式布置絕緣子串。相較于單串絕緣子的污閃電壓比，并聯絕緣子串明顯比前者略低，進而要以試驗的方式對其污閃電壓進行確定；雖然具有高強度、大盤徑特性的絕緣子較常應用于交流特高壓輸電線路項目建設中，但仍是缺少與污閃特性相關的研究數據；交流特高壓輸電線路項目建設所涉及使用的絕緣子串，其長度設置均超過10m，致使沿絕緣子串的積污與電位呈現不均勻分布的特點，如較輕的污穢程度，其污耐壓特性呈一定的非線性特性。因此，要以真型試驗的方式對單片絕緣子的污耐壓值進行確定。

就絕緣子串長與50%人工污穢工頻耐受電壓二者關系研究進行試驗，目的是獲取相應的污耐壓特性曲線。同時，結合交流特高壓輸電線路項目建設所經地區的污穢程度調查結果與試驗結果，針對性開展交流特高壓輸電線路的耐污閃設計。例如，針對懸垂串配置，假設交流特高壓輸電線路項目建設所經過的地區，存在Ⅱ級和Ⅲ級污區以及部分Ⅳ級污區，可以選用爬電比距法和污耐壓法，分別設計不同污區的懸垂絕緣子片數，再以導線荷載情況為依據，確定絕緣子的強度等級以及組裝形式。

表2 懸垂串配置方案

針對耐張串配置，因交流特高壓輸電線路設計與應用目的是滿足長距離電力運輸需求，由于運輸距離相對較長，致使線路建設要橫跨多個地區，受到各地區降雨條件不同影響，在確定耐張串絕緣子片數時，可忽略其清潔能力，同樣依據上述懸垂串絕緣子片數進行配置即可。

表3 耐張串配置方案

2 提高交流特高壓輸電線路關鍵技術應用效果的措施

2.1 智能監測輸電線路運行狀態

在線智能監測技術的應用，有利于提高交流特高壓輸電線路運行穩定性，并減少各方面因素對輸電線路正常運行的負面影響，在一定程度上也方便技術人員對交流特高壓輸電線路的實際運行情況及時掌握，進而為線路正常穩定運行提供基礎保障。同時，發揮在線智能監測系統的功能作用，對輸電線路運輸過程中的氣象數據、環境溫度、桿塔斜率等重要信息變化進行實時監控，當發生交流特高壓輸電線路故障時，即可通過分析在線智能監測系統所監控到的信息，對存在線路故障問題的位置進行精準定位，實現在最短的時間內快速解決線路故障問題。

2.2 做好輸電線路運行巡線工作

輸電線路維護保障工作，是提高交流特高壓輸電線路關鍵技術應用效果的重要支撐，為實時掌握交流特高壓輸電線路運行狀態，并在輸電系統中導地線設施、絕緣子設施等其他設施的應用性能檢測工作開展提供方便，技術人員可通過利用無人機輔助開展針對輸電線路的巡線工作，及時發現上述設施是否存在應用性能降低等情況，并對各類設施應用性能的檢測過程進行詳細記錄，方便后續及時向相關部門報告，解決傳統維保工作模式下，交流特高壓輸電線路故障處置延遲的問題。

此外，根據實際情況，靈活運用特高壓暫態保護裝置，該裝置能夠對交流特高壓輸電線路的故障問題進行精準識別，當故障發生時，將其及時切除，加上特高壓暫態保護裝置具有較強的抗干擾能力，能夠減少系統振蕩、過渡電阻等因素對交流特高壓輸電線路正常運行的干擾影響，使輸電線路的電能供應更加穩定的同時，又能實現全方位預控交流特高壓輸電線路在電力運輸過程中的各種潛在風險，從而將其功能作用與應用價值最大限度發揮。

3 結語

在實際項目建設過程中，準確把握交流特高壓輸電線路關鍵技術要點，有利于進一步增強輸電運行安全性與穩定性，最大限度地滿足日益提升的用電需求。綜合分析導致交流特高壓輸電線路故障問題發生的各方面因素，在此基礎上合理制定關鍵技術應用方案，使傳統電力系統建設中所存在的問題得到有效解決的同時，又能將交流特高壓輸電線路的應用價值最大限度地發揮，從而助推我國電力行業高質量發展。