浅析特高压直流工程接地极线路导线的选型

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1、浅析特高压直流工程接地极线路导线的选型通常在直流输电系统接地极线路工程中，导线投资一般约占整个工程投资的30％，而且导线型式直接关系到铁塔和塔基设计，很大程度上决定了线路工程的建设投资。由于特高压直流工程接地极线路运行电流大、电压低且运行时间短，在导线选型原则上与一般直流输电线路有较大差别。向家坝--上海±800kV特高压直流输电示范工程(以下简称向上工程)是我国首个接地极线路额定电流达到4kA的直流工程。在接地极线路初步设计中，最初建议方案是采用普通钢芯铝绞线；在优化设计过程中，提出并研究了采用钢芯耐热铝合金导线的技术可行性和经济性。采用钢芯耐热铝合

2、金导线，可以满足特高压直流工程接地极线路的运行要求，并可大幅降低接地极线路工程的投资。这些研究成果对今后直流工程接地极线路导线选型具有重要的参考意义。本文介绍了向上工程接地极线路导线选型的过程，分析了钢芯耐热铝合金导线用于接地极线路的技术可行性和优越性，计算了不同型式导线的载流量、荷载和弧垂，比较了不同型式导线型式对接地极线路投资的影响，得出使用钢芯耐热铝合金导线能够满足特高压直流工程运行要求，能大幅降低工程造价。1接地极导线选型要求输电线路导线选型一般首先根据系统要求的载流量和外界条件给出备选导线型号。导线的截面根据经济电流密度进行选择，同时还应进行

3、线路电晕特性参数校核，电晕特性参数包括电晕损失、无线电干扰、电视干扰、电场效应和可听噪声等环境影响参数；导线的分裂结构主要由导线的电晕特性和其对导线本身机械特性、金具及杆塔的影响来确定；然后，计算备选导线型号的荷载、弧垂，从而得到铁塔设计参数；最后，综合考虑导线成本、铁塔成本等方面的因素，比较分析备选导线技术经济性，从而选出技术经济性最优的方案。与直流输电线路不同，直流工程接地极线路具有以下特点：(1)运行电压低。接地极线路电压只是入地电流在导线电阻及接地极电阻上引起的压降，而且接地极线路一般长度较短，电阻小，因而接地极线路运行电压也小。(2)单极运行

4、时间短。接地极只是在工程初期，以及双极投运后某极发生故障或检修时才投入单极运行。由于特高压直流工程采用双极且每极2个换流器串联接线方式，运行方式更加灵活，单极运行时间更短。在双极对称运行等多数情况下，接地极及线路仅起钳制中性点电位作用，流过接地极线路的电流很小，据分析计算，向上工程最大不平衡电流不超过40A。(3)电磁环境问题不用考虑。由于一般直流工程接地极线路利用率低，工作电压低，因此不须考虑电晕引起的能量损耗、无线电干扰、可听噪声等问题。综合考虑运行要求和节省投资，接地极线路导线的截面选择可不按常用的经济电流密度来设计，不须校验电晕条件，也不必将电

5、能损耗作为选择导线的控制条件，只须按线路可能出现的最严重运行方式来校验热稳定条件，这样选择的导线既满足直流工程技术要求，又可节约投资。由于接地极线路导线为一极导线，各子导线等电位，在工程设计中，为简化铁塔受力、减小铁塔重量，一般按对称布置设计，即将子导线分为2组对称布置在铁塔的两侧。另外，接地极线路导线组合宜选择总截面较小、分裂数少、便于对称布置、可靠性高的组合方式。2技术分析接地极有关要求如下。环境温度：按照40℃考虑；覆冰厚度：按照10mm考虑；导线最高允许温度：钢芯铝绞线为80℃，钢芯耐热铝合金绞线为110～120℃；载流量：向上工程额定电流为4

6、kA，长期过负荷时电流为4.497kA，2h过负荷电流为4.614kA，3S过负荷电流为4.970kA。锦屏一苏南±800kV特高压直流输电工程(以下简称"锦苏工程")，额定电流为4.500kA，长期过负荷电流为4.760kA，2h过负荷电流为4.970kA。表l给出了几种导线结构方案在最高环境温度为40℃的载流量情况。根据表1可以得出，如果按照每组2分裂、2组对称形式，630mm2、720mm2截面导线难以满足锦苏工程2h过负荷电流的热稳定载流量要求，而900mm2截面导线载流量裕度太小。因此以上几种导线均需要2组且每组3分裂方式，由于缺乏相关经验和

7、配套金具，不宜选用，而且对于大截面导线这种组合方式经济性也较差。2×4×400mm2两种组合方式总截面较小，但是能满足载流量要求，另外采用每组4根导线也方便设计和施工，因此初步方案优先推荐2×4×LGJ-400／35普通钢芯铝合金导线方案。表1环境温度为40℃时不同导线载流量导线方案导线温度/载流量/（kA/根）工作电流/（kA/极）℃2×4×LGJ-400／35800.7556.0402×2×LGJ-630／45801.0094.0362×2×ACSR-720／50801.0884.3522×2×LGJ-900／60801.2484.9922×2×N

8、RLH60G1A-500／1101.2625.048452×2×NRLH60G1A-500／4