王鑫
国网陕西省电力公司检修公司 陕西西安 710065
摘要：±1100kV某地区线路特高压直流输电线路是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输电距离最远、技术水平最高的特高压输电工程，也是我国乃至世界特高压直流输电技术创新发展的又一里程碑工程，对于特高压电网及全球能源互联网发展具有重大的示范意义。特高压直线绝缘子串在长时间运行后会出现端部发热，发生老化。如果绝缘子串出现故障，将直接影响特高压直流输电线路的安全运行。为提高±1100kV直流输电线路运行维护水平，国网河南省电力公司检修公司开展了±1100kV特高压直流输电线路带电作业的技术研究，开发了直线V串绝缘子更换工器具并在现场进行了试用，对±1100kV特高压直流线路的安全可靠运行具有非常重要的意义，具有明显的经济效益和社会效益。
关键词：±1100kV直流输电线路；带电更换；直线V串；工器具
引言：±1100kV直流输电线路是特高压的重要组成部分，如果出现故障，将直接影响特高压直流输电线路的安全运行。特高压直流线路直线绝缘子带电更换的工器具由卡具、拉棒、液压丝杠、两线提线器组成，现场试用效果良好，对特高压直流线路的安全可靠运行具有非常重要的意义，具有明显的经济效益和社会效益。为此，在接下来的文章中，将围绕特高压直流输电线路直线V串绝缘子带电更换工器具方面展开分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
1.直线V串绝缘子的组装形式
直线塔使用550kN复合绝缘子串，采用双联双挂点、三联双挂点“V”型串和三联“L”型串形式连接；复合绝缘子长度分为两种：12.3m和13.9m。
2.±1100kV直流接入方式评价指标体系
±1100kV直流输电工程接入方式的影响主要体现在潮流分布和安全稳定性这2个方面。首先，±1100kV直流输电工程馈入受端交流系统的大量功率会改变受端的潮流分布。其次，基于LCC的换流站需要受端提供较多的无功功率支撑，受端电压支撑能力影响着系统暂态稳定性水平。因此，本文将从潮流分布和安全稳定水平这2个方面分别建立一系列评估指标，形成±1100kV直流接入方式的评估指标体系。第一，潮流分布评估指标。由于现有1000kV输电线路设计容量较大，因此本文中认为1000kV线路潮流分布均满足要求，不会出现功率越限的情况。因此，本文定义的潮流分布方面的评估指标，考虑的输电线路仅为受端电网中500kV电压等级的主网架线路。第二，线路负荷率指标。目前，我国东部地区出现的制约电网输电能力的主要因素是输电线路的热稳定约束。因此，需要考虑直流落点近区线路的负荷率情况。第三，断面热稳定水平电力系统输电断面对电网功率传输发挥着重要作用，断面线路的热稳定问题成为制约断面功率输送能力以及影响系统安全稳定运行的主要因素之一。根据《电力系统安全稳定导则》中的N－1原则，断面热稳定约束可描述为:在给定的断面潮流约束下，断开该断面上任何一个输电线，其余输电线路均不过载。第四，多馈入短路比指标。多馈入短路比指标是当前使用最为广泛的多馈入交直流系统的强度衡量指标，它反映了直流间的相互作用及电网对换流母线的无功电压支撑能力大小，对系统电压稳定性具有一定表征作用，利用该指标能够直观初步地评估系统保持电压稳定的能力。第五，换相失败系数。由于晶闸管没有自关断能力，直流落点近区交流系统故障导致相电压减少可能引发直流系统换相失败，甚至直流闭锁和其他连锁故障。鉴于直流换相失败多源于逆变侧受端交流系统，且受交、直流系统之间的相互影响较大。而受端接入方式深刻影响受端系统，故探究接入方式对直流换相失败可能性的影响，是必要的。
3.直线绝缘子更换工器具设计及计算
3.1设计方案
根据杆塔结构特点以及导线大吨位和工器具在使用过程中的通用性和实用性特点，研发了使用等电位作业法带电更换±1100kV特高压直流输电线路直线“V”型串和“L”型串绝缘子作业工器具，由于横担侧施工孔吨位限制，本套提线工具采用“Y”型提升法，将导线荷载进行分解，带电作业用绝缘拉棒、提线器（由两线提线器组装）等部件组成。
3.2机械校核
本次研制更换绝缘子串工器具由带电作业用绝缘拉棒、双钩提线器、高强钛合金拉棒金属接头、高强钛合金拉棒金属锥套等部件组成。（1）绝缘拉棒100kN绝缘拉棒采用挤拉缠绕环氧玻璃钢绝缘管材，规格采用直径32mm、厚度4mm管材，抗拉强度：80kg/mm2，拉棒金属连接部分采用40Cr优质钢材，强度大于600MPa，金属部分设计长度L=125mm，连接螺栓采用M18高强螺栓。拉棒设计长度L=11010mm（有效绝缘长度10500mm），每段长度3670mm。拉力计算：拉力F=351×0.8≈281kN管材截面积S=351mm2安全系数N=287/100=2.87200kN绝缘拉棒采用挤拉缠绕环氧玻璃钢绝缘管材，规格采用直径44mm、厚度6mm管材，抗拉强度：80kg/mm2，拉棒金属连接部分采用钛合金TC4材质，强度大于800MPa，金属部分设计长度L=158mm，连接螺栓采用M27高强螺栓.拉棒设计长度L=11490mm（有效绝缘长度10500mm），每段长度3830mm。拉力计算：拉力F=715×0.8=585kN管材截面积S=715mm2安全系数N=585/200=2.93（2）提线器如图1所示，提线器是由4个两线提线器组装而成，选用高强度合金钢加工制造，结构合理，选材精良，具有外形美观、强度高、操作简便、不损伤导线、使用安全可靠等特点。见表1，试验结果表明工具符合DL/T463《带电作业用绝缘子卡具》的要求。
图1双钩提线器：
表1，表1两线提线器主要参数：
TXQ120两线提线器适用于导线型号JL/G2A（G3A）—1250/70、JL/G2A（G3A）—1250/100
工作负荷（kN）120kN
动试验负荷180kN
安全系数2.5
4.创新点
±1100kV某地区线路特高压直流输电线路是世界上最高电压等级的首条直流特高压输电线路，目前尚无带电作业方法及工器具相关研究，主要创新点有[1]。
4.1缩短作业时间，提高工作效率
带电更换直线V串绝缘子工器具共分3部分，使用中将其连接组装，
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硬质绝缘拉棒上端与横担侧卡具连接，下端与液压丝杠导线提线器连接，收紧液压丝杠后，将绝缘子的水平荷载转移到本装置上，此时进行可拆，收紧液压丝杠后，将绝缘子的水平荷载转移到本装置上，此时可进行拆除和更换整串绝缘子作业。使用本装置后，缩短作业时间，提高工作效率。
4 .2结构简单、操作简单等特点
该硬质绝缘拉棒具有结构简单、操作简单等特点，中间为钛合金接头，满足带电作业对绝缘有效长度的保证，可以更好地优化特高压铁塔设计。3.3
4.3设计理念独特，构思新颖
设计理念独特，构思新颖，具有专用部件少、容易组合、方便携带、便于运输的特点，既节省了作业时间，减少了人员的劳动强度。使用简单、重量轻，使用安全系数高，填补了国内±1100kV特高压直流线路带电作业领域更换“L”串、“V”串整串绝缘子工器具的空白[2]。
4.4现场应用
2018年3月，国网该地区电力公司检修公司在±1100kV线直流输电线路上进行了应用，塔身作业人员在直线塔横担处，等电位电工使用绝缘软梯进入等电位，并配合塔身电工安装直线绝缘子更换工具。开展了直线绝缘子检修作业。
结论：
文章主要对±1100kV特高压直流输电线路带电更换直线V串绝缘子工器具进行介绍，让大家了解±1100kV直流输电线路直线V串绝缘子工器具的设计方案和现场使用情况，供电力行业同行借鉴[3]。
参考文献：
[1]胡毅，刘凯.超特高压交直流输电线路带电作业[M].北京：中国电力出版社，2017.
[2]丁一正，谈克雄.带电作业技术基础[M].北京：中国电力出版社，2018.
[3]GB/T19185—2018，交流线路带电作业安全距离计算方法[S].
论文作者:王鑫
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/21
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