摘要：作为世界上输电电压等级最高的输电方式之一，±800kV直流输电需要先进的技术作为支撑，在进行其线路的设计时，需要考虑多个方面。基于此，本文先是介绍了总体设计思路，然后进行了极导线和铁塔的选择、导线对地距离及交叉跨越距离、地线的选择以及绝缘子原则进行了分析研究，最后进行了模拟实验，实验结果显示，本文设计的输电线路具有较高的可行性。
关键词：极导线；铁塔；地线；绝缘子
对于±800kV直流特高压输电线路设计来说，并没有实际的经验供技术人员参考。要想设计出满足工程需求，且具有可行性的输电线路，需要明确相关的工程建设标准以及相关技术原则，并对输电线路的设计原则进行深入和全面的分析，这样才能够设计出经济合理且稳定运行的输电线路。本文就相关内容进行分析，希望为后续工作提供帮助。
1.总体设计思路
±800kV直流特高压输电线路的总体设计首先考虑其安全性，其次是其施工可行性，最后是其适应性。在相关要求下，具体进行设计时应注意极导线选择、铁塔选型、导线对地距离及交叉跨越距离、地线选择、绝缘子选择等。如在选取极导线时，要注意输送容量、机械特征、工程成本等，由于直流电输电线路电磁环境与交流电输电线路不同，设计时要加以考虑，同时海拔高度方面也会带来一些影响，设计时也应注意。
2.极导线选择
极导线的选择需要满足输送容量、机械特征、工程成本、功率损耗以及电磁环境等多方面的要求，对于±800kV直流特高压输电线路来说，直流电晕所造成的电磁环境问题要更为重要，电磁环境会对导线的选择以及极导线的布置产生极大的影响。笔者结合了现有±500kV线路的设计经验，得出了极导线选择的原则：对于海拔高度小于一千米的地区来说，正极性导线以外的二十米位置，选择测量频率为0.5MHz的双80%无线电，这种无线电的干扰值要小于58分贝；对于海拔高度超过一千米的地区来说，正极性导线以外的二十米位置，能够听到的噪声中值要小于45分贝；对于居民区附近的线路来说，湿导线条件之下的民房位置的地面综合场强需要≤15kV/m。
3.铁塔选型
通常来说，铁塔选取为自立式铁塔较为合适，因为拉线塔虽然能够减少塔重，但是占地面积过大，会对机械化耕种造成不利影响，特别是在人口较为密集的地区，自立式铁塔的应用更为广泛。在直立式铁塔中，主要包括以下几种塔型：其一是水平直线塔，其极导线呈水平排列，地线的保护角要小于零，呼称高度在36m-57m之间，主要应用于平地；其二是垂直直线塔，其极导线呈垂直排列，呼称高度与水平直线塔相同，主要应用于拥挤地区；其三是耐张塔，其极导线成水平排列，呼称高度在30m-48m之间。
4.导线对地距离及交叉跨越距离
在±800kV直流特高压输电线路的设计过程中，导线对地距离以及交叉跨越距离的确定，需要经过多种技术协议的汇总，包括电压间隙、地面综合场强、电力部门与其他行业的技术协议等，对于±800kV直流特高压输电线路来说，常规状况下，地面综合场强其的影响作用更大。经过相关标准规范当中，通过交直流线路场强控制标准与相应导线对地距离之间的关系对比发现，±800kV直流特高压输电线路的电场效应，与±500kV直流线路之间没有本质区别，由此可以将±500kV直流线路的场强限值，作用于±800kV直流当中，进而确定到底对地距离。
关于交叉跨越距离，需要明确主要的被跨越物，包括其他电压等级线路、河流、铁路、公路以及山坡、树木等，针对不同的被跨越物体，需要通过计算地面合成场强、电压间隙等，进而得出准确数值[1]。
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5.地线选择
在地线选择这一环节，针对±800kV直流特高压输电线路的特殊性，需要保证地线的机械特性、耐雷击性、短路热容量、防腐性以及电力系统通信性能等，只有综合满足此类要求，才能在设计±800kV直流特高压输电线路的过程中，保证有效控制由极导线感应电压形成的地线电晕。
在实际设计过程中，需要对电晕対地线直径选择的影响进行估算，估算时，需要了解到地线表面场强与地线直流起晕场强，对于这两个指标，要给予有效的限制，才能保证地线电晕相比于极导线更难产生。
6.绝缘子选择
在电力系统当中，绝缘配合是保证线路在多种不良条件下安全运行的重要条件。依据绝缘子材料将其分类，较为常用的包括盘式瓷绝缘子、悬式棒形复合绝缘子、钢化玻璃绝缘子。对与不同的环境，可适当采用不同材质的绝缘子，在保证其绝缘需求得以充分满足的前提下，尽量节约应用成本，一般来说，影响绝缘子选用的条件因素，包括受理条件、空气湿度等。在重冰区一类的严酷条件下，可采用盘式绝缘子，而在轻冰区一类的环境当中，合成绝缘子即可。
悬垂串绝缘子的机械强度包括300kN、400kN、550kN，而跳线串绝缘子的机械强度为210kN，在±800kV直流特高压输电线路的设计过程中，综合考虑现场环境，对于20mm左右的覆冰区，三联400kN水平布置瓷绝缘子串为宜。水平布置形式，有利于增强自然清洗效果，提升其耐污能力。
7.模拟实验
7.1实验对象与过程
在完成初步设计并给定了极导线选择、铁塔选型、导线对地距离及交叉跨越距离、地线选择、绝缘子选择等标准后，通过模拟实验了解方案可行性和实际运行的效果。模拟实验通过计算机进行，观察指标为电磁干扰、输电效率、安全水平三个方面，变量指标为极导线位置、铁塔高度、线路对地距离、地线防雷能力、绝缘子类型[2]。
实验共进行12次，第1-3次实验，保持固定铁塔高度（30m）、线路对地距离（25m）、地线防雷能力（整体防雷系统）、绝缘子类型（瓷绝缘子），调整极导线的位置为15m、20m、25m，结果表明，极导线位置越远，线路的电磁干扰越弱，安全水平维持稳定，输电效率略有下降；第4-6次实验，保持固定极导线位置（20m）、地线防雷能力（整体防雷系统）、线路对地距离（25m）、绝缘子类型（瓷绝缘子），调整铁塔高度，结果表明，铁塔高度会带动线路对地距离的变化，高度越高，电磁干扰越弱，输电效率稍微提升，安全水平降低；第7-9次实验，保持线路对地距离（25m）、固定铁塔高度（30m）、绝缘子类型（瓷绝缘子），调整地线防雷能力，分别采用整体防御系统、单独防雷系统、无防雷系统，结果表明，整体防雷系统可以较好的提升安全水平，但对于电磁干扰、输电效率没有影响；第10-12次实验，保持固定铁塔高度（30m）、固定极导线位置（20m）、地线防雷能力（整体防雷系统）、绝缘子类型（瓷绝缘子）、调整线路对地距离分别为10m、15m、25m，结果表明，线路对地距离越近，电磁干扰越大，安全性越低，传输效率不受影响。由于绝缘子类型相对固定，没有进行调整实验。综合实验结果，设计±800kV直流特高压输电线路时应遵循上文所述基本原则，并结合实际情况最终确定。
总结
综上所述，对±800kV直流特高压输电线路的设计进行分析，有利于提升相关线路与电力系统的运行安全与运行可靠性。通过相关设计分析，能够明确以往设计过程中存在的不足，进而有针对性的对其进行弥补与完善，通过模拟实验，能够对其设计效果进行有效预测，从而保证设计线路与相应电网的运行质量。
参考文献
[1]任小平. ±800kV特高压直流输电线路工程导线选型研究[D].广西大学,2015.
[2]王小波. 高压直流输电线路邻近物体时离子流和合成电场分布的研究[D].华北电力大学,2014.
论文作者:谢骞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/16
标签：导线论文; 绝缘子论文; 线路论文; 地线论文; 铁塔论文; 距离论文; 防雷论文; 《电力设备》2017年第31期论文;