1高压输电线路设计的基本控制要点
1.1高压输电线路铁塔控制
对高压输电线路铁塔的关键操作主要包括三方面的工作,一方面是如何布置铁塔,另一方面是如何挑选合适的斜材,还有一方面是如何挑选科学合理的铁塔形状。具体说来就是,第一,对铁塔布置工作。一般说来,人们将铁塔布置为多交叉形,所谓多交叉形指的就是斜材位于横担的最底部,同时在斜材和横担的各个交接处安装上角钢。多交叉形的铁塔具有的独特优势就是极强的抗载荷能力。第二,挑选合适的斜材材料。在挑选斜材材料时需要考虑很多的因素,包括铁塔需要多长的斜材,铁塔对斜材荷载力矩的要求,以及斜材的倾斜角度等等。第三,挑选科学合理的铁塔形状。铁塔的形状对高压输电线路是非常重要的,不同的铁塔形状具有不同的特点。在挑选铁塔形状时需要考虑很多影响因素,包括高压输电线路铁塔的具体所在区域,铁塔的主材材料,以及具体多少段的主材等等。挑选铁塔形状的目的就是为了保证高压输电线路的正常工作。
1.2输电线路绝缘控制
输电线路的绝缘性是保证高压输电线路正常工作的关键点,所谓输电线路的绝缘性主要是指输电线路的电气设备的绝缘和所接触空气的绝缘。上述两种绝缘操作都是十分有挑战性的,具体说来就是,对电气设备的绝缘操作可能会使得整个高压输电线路出现过电压现象,也可能使得在整个输电线路系统出现电压的最大值。而对与电气设备接触的空气的绝缘可能会出现的现象是但电压值不断的增加时,以及距离不断的加大时,对空气的绝缘强度会出现非线性的饱和。非线性饱和现象的出现为绝缘控制工作带来了很大的难度,此时提升对空气的绝缘效果时非常不容易的。在实际应用中,为了尽量避免出现非线性饱和现象,操作人员通常会适当的减小过电压数值。
1.3高压输电线路避雷控制
高压输电线路在实际的工作过程中经常会遇到雷击,如何提升高压线路的避雷效果是非常重要的。一般来讲,大多数的高压输电线路都使用双避雷线来使其能够抵抗雷击。研究证明在高压边相导线的约40米的范围内是比较容易发生绕击的,因此,为了有效的提高高压输电线路的避雷效果,设计人员通常会将避雷针安装在铁塔的顶部,理论上这样安装避雷针可以有效减低发生绕击的概率。另外,为了降低发生雷击时的强度,设计人员还会使高压导线和避雷线之间具有合理的间隔。
2110kV高压线路具体设计技术的应用
2.1优化铁塔基础
高压输电线路所处的地理位置和环境对整个输电线路系统的影响是很大的,在输电线路中最容易受到环境影响的就是铁塔基础。季节的交替变化,温度变化对铁塔基础的影响是很显著的,具体说来就是,可以影响其抗压和抗拔性能,还影响其抗剪性能,这些性能的改变使得铁塔基础无法满足设计需求,最终使得整个高压输电线路的正常工作受到影响。为了降低环境对铁塔基础的影响,在输电线路的实际搭建中必须按照设计要求进行,当铁塔所处地区的环境对其影响很大时还需要对铁塔基础进行适当的改进,以保证整个高压输电线路的正常运营。
2.2降低输电线路杆塔接地电阻
为了提升高压输电线路的抗雷击性能,可以采取的有效措施就是减小输电线路中杆塔的电阻。总的说来,高压输电线路中杆塔的电阻是过高的,这是不利于整个输电线路的避雷性能的。因此应该采取适当的措施减小杆塔的电阻值,现阶段常用的方法有两种,分别是将杆塔的电阻深埋入地下,另一种是使得电阻和大地保持水平状态,也就是使得杆塔保持水平的状态。总的说来,这两种方法各有利弊,前一种减小电阻的方法所需成本投入较大,但是整个装置需要的空间较小,后一种方法需要的空间较大,但是需要的成本较小。2.3减缓电磁影响的控制高压输电线路具有电磁性,这种电磁性对线路所在区域的环境是有影响的。设计人员应该通过适当的手段减小输电线路的电磁性。影响输电线路电磁性的主要因素有导线弧垂距地高度,导线和周边物体的距离。因此,高压输电线路的实际建设过程中,可以通过适当控制上述两个因素达到减小输电线路电磁性的目的。
3输电电压的设计
3.1线路电压损失
线路上的电压损失与线路长度和截面及材质有关。在不同的敷设条件下应该选用不同的载体,从而决定了在对应的电压等级和敷设方式及线路的敷设。同时,为了保证电压质量合格,方便设计人员校验电压损失是否在要求的范围内,110kV电网中允许的最大电压损失应该根据《输用电规则》中电压的允许偏差来确定。在高压电网110kV输电系统中首先要考虑的因素是压降问题。设计人员应该非常了解每条线路的电压降。在实际设计过程中,有的设计人员会认为在计算了线路上的电压降的基础上,若电压降不满足用户或者受电端电压的要求,用放大电缆截面的方法就可以降低线路上的电压损失。在选择了满足电压降的线缆之后,随着线路敷设,如果遇到上述情况增大线路截面积,那么线路的电阻电抗值也会发生变化,为了保证线缆正常工作不被破坏,与之前选择的线路所匹配的线路保护所用断路器参数也需要配合,故在校验了电压降之后的另一个问题就是校验短路的问题。
3.2输电电压的确定
因为受电端部分会需要一个明确的受电端电压,但是在输配电或者是输变电的过程中,线路阻抗会随着输送线路的增加而升高,因此在线路上的压降就会增大,以至于当到达用户受电端时低于所需电压,导致输电配电不成功。一定的电压等级线路与其送电能力相关。电压等级越高,输电半径相对较大及高压等级线路的输电半径大于中高压电网线路输电半径。另外,线路中电力负载越多,输电半径越小。综上,输电电压的确定取决于输电电压等级和用户终端密集度。
4三相短路接地故障的分析
高压电网输电中三相短路故障的短路最严重,因为三相全部短路会产生相当大的冲击电流。遇到这种短路的情况,必须马上切除避免危害的发生。如果居民用电网络三相短路电流持续在系统中存在而不切除,轻者会影响到其他的用电设备的正常工作,重者可能会导致火灾,所以对于断路器的校验就是非常重要的工作。对于普通的高压电网用电单元来说,由于其远离发电机,可采用无限大电源容量的网络短路计算方法。在选择断路器的时候,对断路器的短路保护的校验必须满足该回路短路电流大于断路器的瞬时或短路延时动作电流整定值的1.3倍。
5线路设计
虽然我们已经从理论上了解到线路短路问题基本的计算方法,但也没能够解决输送较远的高压电网输电线路中比较合适的线路敷设和保护参数。因为在实际设计过程中高压电网输电的电压等级,会给设计人员带来顾此失彼的情况。对此,下面举一个例子进行分析。假设由于条件的限制,某建筑物附近不能提输小型变压器的安装,且它需要带载用电负荷为110kW,此时就用高压电网输电的形式为此建筑物输电。根据变电所和需要输电的建筑物之间的距离所知,这是一个长距离高压电网输电,而输电电缆的选择是根据高压电网出线端配电型断路器来选择的,现根据110kW的用电负荷来计算其电流,根据计算出的电流可以选择一个合适的断路器,再根据断路器的配比选择电缆。因为是长距离高压电网输电,此时还得计算输电端和用电端的电压降是否在误差允许的范围内。但是此时对该条输电线路的设计并未完全结束,因为是长距离输电,如果在最远端产生短路故障时,断路器的灵敏度是否有足够的能力及时切断短路的线路。尤其是当输电线路发生单相短路的时候,所以对断路器还需要校验其对单相短路电流的灵敏度。
6结束语
总之,高压电网输电线路的设计是一项技术含量较高、劳动强度较大、时效性要求很高的野外工作。输电线路设计的正确与否,不仅影响到线路工程建设的技术经济指标,也牵涉到整个电力系统的安全运行。因此,在设计过程中要避免在线路设计中脱离工程实际,一味生搬硬套。要做好高压电网输电线路设计工作,只有结合实际,因地制宜,通过优化方案,不断探索与创新,进一步加深初步设计阶段的设计深度,才能满足建设坚强电网的要求,为我国的电力建设创建优质工程提供指导作用。
作者:卢德兵 单位:广西百色电力有限责任公司