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摘要:城市土地资源日趋匮乏，这在外部环境上制约了架空输电线路走廊。在此背景下，紧凑型输电线路已成为城市电网建设的首选。该技术不仅能有效提升自然输送功率，还可有效降低线路走廊用地量。随着该技术的日渐成熟，已逐渐成为城市高压电网建设的推广重点。本文就紧凑型输电线路进行分析，针对输电、紧凑技术、绝缘等关键问题进行分析。
关键词:紧凑型输电线路；自然功率；线路走廊；紧凑化技术；绝缘配合
引言：中国城市化建设过程中，城市人口激增加大了用电总量。针对当前用电需求，我国电网输送能力不足的情况已制约到电力事业的发展。在经济发达的大中型城市中，因人口密度较高、建筑鳞次栉比直接影响到高压线路走廊的用地申请。面对这种矛盾我们应通过技术改造达到扩容改造的目的。就紧凑型输电线路技术而言，不仅有效提升电力输送能力，还有效的压缩了走廊用地，充分提高了单位走廊的实际利用率。
1 紧凑型线路输电能力简述
传统输电线路输送功率多依照自然功率确定，校验则以发热、电流密度等
技术加以核准。如高压输电线路距离较长，其输送功率还需考虑到系统的稳定性。以传统高压输电线路（自然功率）计算多使用如下公式：
上式中的L0代表单位线路长度电阻；C0为线路单位长度电容。
相比于传统的高压数段线路技术，紧凑型输电线路技术具有分裂导线多、分裂距离大、相互间距离压缩明显以及导线排列更优等诸多优点。该技术可使导线表面分布的电荷更为均匀，线路表面的场强也更为接近。当导线距离逐渐缩小后、输电线路的电感应也随之变小。同时，输电线路的电容也随之变大。因此，当输电线路波阻抗变小，可有效提升线路的整体输送量。
紧凑型技术在压缩线路间距时，导线分裂间距会直接增加自然功率，同时也直接增大了导线表面的场强，随之电晕损耗与无线电干扰也会随之增加。因此，我们多采取增加导线截面的方式解决上述问题。当紧凑型技术与与传统线路基本一致的情况下，直接将分裂导线数量增加可有效子导线的截面。
以陕西西安市某500kV紧凑型输电线路为例,该线路（500kV）常规导线为4×LGJ-400/35。如输电线路所有导线截面面积与紧凑型输电线路截面一致，则后者,紧凑型输电线路导线的总面积考虑与之相同,紧凑型输电线路按等边倒三角形布置,每根导线与中心距离控制在6.7m左右，相比于传统的水平排列（24.6m）可缩减17.9m；导线中每相均布设6根LGJ-240/30钢芯铝绞线，这六根铝导线间距控制在37.4cm，分裂φ75cm。所有分裂导线组安装后按六边形与底边相平行。上述紧凑型500kV输电线路与地面距离保持在10m左右，与4kV/m高压电厂区相比超过了16m左右，但与传统线路相比则减少了32m左右，同时其输送功率达到1340MW，与传统线路（1000MW）相比，输送功率提升了34%左右。
2 架空输电线路的紧凑化技术分析
采用紧凑型输电线路技术是以输电线路路安全运行为前提，以获取最大经济效益为导向。通过压缩输电线路所占空间与宽度，达到压缩铁塔质量与体积的目的。最终提升整体线路的输送效率，并由此降低整体占地成本。
就紧凑型输电技术实质而言，主要是以优化导线排列为基础，通过同一塔窗内铺设三相导线压缩空间。相间不存在接地构建，只有空气间隙进而有效压缩相间距离。因三相导线间减少了接地构建，可有效提升输电线路的整体输送效率。该技术在实际应用中多按等边三角形（倒）的形式布置三相导线，这样可保证每两条导线的间距数值相同，从而达到三相导线相间距离与几何平均距（GMD）保持一致，这是三相导线紧凑布局最为科学的布设方式。
紧凑型输电线路全部导线都采用了V形绝缘子串悬挂,这样可在塔窗中固定相应的导线，避免电动力或风力导致线路左右摇摆。处于安全考虑，3个V形串保持相对独立，在2个上相V型串夹角保持90°左右,下相V形串夹角控制在140°左右。考虑到部分铁塔垂直档间距较大，直接增加了下相导线的荷载，则可使用300kN大吨位的绝缘子,如张力仍无法满足需求，则需增加垂直绝缘子串，该子串用于直接承担导线垂直负荷。此时，V形串（夹角140°）仅起到避免导线摇摆作用。由于垂直串当中的连接金具位于导线之间，这会造成悬浮电位（金具表面）直接影响塔窗内的电厂分布状态。尤其对相间操作冲击绝缘强度有很大的影响，该问题是传统超高压输电线路中未曾出现的问题。专家学者通过研究发现，如适当降低金具尺寸，其造成的影响也可以忽略，也不用增设屏蔽环等保护措施。
目前，我国电力行业研究出特有的紧凑花技术，即：在大档距中间位置（水平两相之间）增设相间绝缘棒。该技术很好的克服了大档距输电线路空间增大的问题，当档距＞830m或800m时，可通过增设间隔棒。增设这种间隔棒后，其他任何非水平位置则无需再装设间隔棒。从而有效的降低了施工成本和施工难度。3 紧凑型输电线路的绝缘配合
从安全角度来看，绝缘配合原则是紧凑型线路与常规线路要求相一致。线路绝缘包括两个方面，即：绝缘子与空气间隙。由于紧凑型输电线路相间距大幅缩减，相互间的绝缘间隔棒与空气间隙参数还需结合相间保护装置及操作过电压水平特点进行重新设计，设计后还需通过校核加以调整，这样才能保证过电压闪络概率达到安全范围之内。此外，为保证紧凑型输电线路的安全，还需结合线路实际情况选择对线路影响较小的设备与参数。选择方式与传统输电线路基本一致，例如：常规线路绝缘串子（28片160kN的长度4340mm）仍可用于紧凑型输电线路，同样紧凑型输电线路的铁塔窗内间隙仍可选择3.7m。
此外，紧凑型输电小路塔窗内布设三相导线，相比于传统线路其绝缘间距可做啥减少5m。这种变化直接导致空间电场分布发生巨大变化，这会造成相对绝缘水平之间、绝缘水平都会产生特殊关系。结合现有研究发现，这种改变会存在一定的放电规律。第一，相间操作冲击绝缘水平的变化有如下规律，伴随着相间总电压中正及负极性操作冲击，电压实际所占比重由较大差异，点位系数则会由0过渡至1，公式：α=U-/(U+ +U-)。此时原有的正极性单相对地放电会转变为相互放电的关系，同时相间放电也会转变为负极性单相对地放电。如第三相为接地，即α= 0.5,则放电就会变为相间放电；若α=0.4放电形式则会表现为相对的对地放电。第二，反极性电压下降。绝缘水平受到正极性相对地操作冲击，其反极性电压会表现为下降状态（最高下降10%左右）。
结束语：
综上所述，相比于传统输电线路紧凑型输电线路能获得更高的自然功率，是提升电网安全运行的新型技术。该技术可有效压缩线路走廊宽度，有利于生态保护。同时，该技术可有效降低电磁污染程度。随着城市规模的扩大，紧凑型输电线路技术已成为电网建设中的重要技术，对国民经济发展具有重要的实践意义。
参考文献:
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[2]刘亚芳,袁亦超,王惠仁,等.500kV紧凑型输电技术的研究[J].电网技术,1999,23(2):57.
[3]马志坚,傅春蘅.500kV紧凑型输电线路技术应用研究[J].电网技术,2005,10(26):28.
论文作者:陈剑波,罗辉,陈永辉,王迁
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/11
标签：线路论文; 导线论文; 紧凑型论文; 技术论文; 功率论文; 极性论文; 电网论文; 《电力设备》2017年第35期论文;