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        臨近±800 kV特高壓直流輸電線路組塔感應(yīng)電研究

        2020-08-31 05:41:24洪海雁
        機(jī)電信息 2020年17期

        摘要:±1 100 kV吉泉線特高壓直流工程在安徽境內(nèi)有約70 km平行于已帶電±800 kV靈紹特高壓直流線路,在組塔過(guò)程中,已帶電±800 kV靈紹線路會(huì)對(duì)新建鐵塔產(chǎn)生感應(yīng)電危害。正確計(jì)算組塔施工中塔片上的感應(yīng)電大小,提出塔片的接地措施,對(duì)于保障組塔施工人員的安全有著重要意義?,F(xiàn)計(jì)算了±800 kV特高壓直流輸電線路對(duì)±1 100 kV鐵塔組立過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓,分析了塔片高度、平行間距對(duì)感應(yīng)電的影響,并提出了塔片的接地措施。

        關(guān)鍵詞:組立鐵塔;塔片接地;感應(yīng)電壓;CDEGS

        1 ±800 kV直流輸電線路概述

        ±1 100 kV直流輸電線路施工部分區(qū)段與±800 kV直流輸電線路有并行區(qū)段,靈紹直流線路導(dǎo)線型號(hào)為6×JL1/G3A-1250/70,分裂間距為500 mm,地線采用一根LGBJ-150-20AC鋁包鋼絞線、一根OPGW-150光纜,面向紹興方向,光纜位于左側(cè)。

        由于直流輸電線路的電暈效應(yīng)與交流輸電線路有著較大的區(qū)別:交流線路發(fā)生電暈后,由于導(dǎo)線電壓的周期性變化,在上半個(gè)周期電暈放電產(chǎn)生的離子,在下半個(gè)周期由于電壓極性發(fā)生了改變,又幾乎都在電場(chǎng)力的作用下回到導(dǎo)線,交流線路導(dǎo)線與大地之間幾乎不存在空間電荷;而直流線路由于極性固定,電暈產(chǎn)生的離子在電場(chǎng)力的作用下,向?qū)Ь€外側(cè)運(yùn)動(dòng),從而在直流輸電線路周?chē)目臻g充滿(mǎn)帶電離子。這些定向運(yùn)動(dòng)的空間電荷成為離子流,離子流將大大增強(qiáng)線路導(dǎo)線產(chǎn)生的靜電場(chǎng)(稱(chēng)為標(biāo)稱(chēng)電場(chǎng)),而這種由離子流和線路導(dǎo)線電荷共同作用產(chǎn)生的電場(chǎng)稱(chēng)為合成電場(chǎng)[1-4]。

        2 臨近±800 kV特高壓帶電線路組塔

        鐵塔臨近特高壓直流線路時(shí)的模型如圖1所示,并行±800 kV特高壓直流輸電線路的中心線距離為60 m,直流線路P1和P2兩極間的間距為28 m,其中P1為+800 kV,P2為-800 kV。若鐵塔組建好后,并與接地網(wǎng)良好接觸,此時(shí)鐵塔各處的感應(yīng)電壓幾乎為零,且由于直流線路無(wú)工頻電流存在,所以鐵塔流入接地網(wǎng)的感應(yīng)電流也為零。

        在組塔施工過(guò)程中,鐵塔的部分塔身若出現(xiàn)塔片絕緣情況,如橫擔(dān)右側(cè)的一段導(dǎo)體與塔身分離,此時(shí),這段導(dǎo)體與±800 kV特高壓直流輸電線路呈平行狀態(tài),長(zhǎng)6 m,與下部塔身分離1 m。經(jīng)計(jì)算后可得這段導(dǎo)體上耦合的靜電感應(yīng)電壓大小為87.13 kV。

        若出現(xiàn)橫擔(dān)左右兩側(cè)各有一段導(dǎo)體與塔身分離的情況,此時(shí)兩段導(dǎo)體與±800 kV特高壓直流輸電線路呈平行狀態(tài),分別長(zhǎng)6 m,與下部塔身分離1 m。其中,1#導(dǎo)體上耦合感應(yīng)電壓變化較小,為87.14 kV,2#導(dǎo)體上耦合感應(yīng)電壓大小為13.62 kV,這兩段導(dǎo)體上的感應(yīng)電壓主要為靜電感應(yīng)電壓。

        基于CDEGS軟件,建立鐵塔橫擔(dān)兩側(cè)垂直于特高壓直流線路的兩段導(dǎo)體,保持高度不變而僅向外側(cè)分離1 m后,其上耦合的靜電感應(yīng)電壓均為9.13 kV。

        部分塔片與塔身分離的兩種情況,分離部分耦合的靜電感應(yīng)電壓分別為53.38 kV、47.25 kV,分離的上部塔身上各段導(dǎo)體的靜電感應(yīng)電壓大小基本相同。

        ±800 kV直流輸電線路并行間距d,導(dǎo)體高度h,導(dǎo)體長(zhǎng)57 m,臨近±800 kV直流輸電線路在不同高度、不同間距下,導(dǎo)體上的靜電感應(yīng)電壓變化曲線如圖2所示。從計(jì)算結(jié)果可以看出,導(dǎo)體靜電感應(yīng)電壓在高度靠近50 m時(shí)最大,高度降低或者升高時(shí),感應(yīng)電壓都會(huì)降低。

        臨近帶電運(yùn)行的直流線路有±500 kV和±800 kV線路,電壓等級(jí)不同則導(dǎo)致的感應(yīng)電壓不同。電壓等級(jí)越高,感應(yīng)電壓越大,在同樣條件下,臨近±800 kV直流線路,感應(yīng)電壓計(jì)算結(jié)果如表1所示,兩極電壓交換后不影響感應(yīng)電壓的大小,只改變感應(yīng)電壓的極性,而單極運(yùn)行時(shí)感應(yīng)電壓最高,且施工導(dǎo)線感應(yīng)電壓極性與帶電最近的運(yùn)行線路極性保持一致。

        3 接地措施研究

        在組塔施工過(guò)程中,對(duì)于如圖1所示出現(xiàn)橫擔(dān)右側(cè)的一段導(dǎo)體與塔身分離情況,長(zhǎng)6 m,與下部塔身分離1 m,當(dāng)鐵塔臨近特高壓直流輸電線路時(shí),這段導(dǎo)體上耦合的靜電感應(yīng)電壓大小為87.13 kV??紤]該段導(dǎo)體接地時(shí)采用以下兩種方案:

        (1)該段導(dǎo)體由接地線經(jīng)鐵塔接地;

        (2)該段導(dǎo)體由接地線經(jīng)接地棒接地,接地棒是直徑為1.5 cm的銅棒,入地深度為0.8 m。

        當(dāng)鐵塔臨近特高壓直流線路時(shí),經(jīng)計(jì)算后可得,方案1中橫擔(dān)右側(cè)導(dǎo)體接地后的感應(yīng)電壓為0.000 039 V,而方案2中橫擔(dān)右側(cè)導(dǎo)體接地后的感應(yīng)電壓為0.000 044 V。可見(jiàn),對(duì)于鐵塔臨近直流輸電線路時(shí)導(dǎo)體接地后的感應(yīng)電壓幾乎為零,而從方案效果來(lái)看,施工的鐵塔導(dǎo)體經(jīng)由接地線接桿塔接地的效果更好。

        4 結(jié)論

        (1)臨近特高壓直流輸電線路的鐵塔,在組建后與鐵塔接地網(wǎng)良好接觸時(shí),感應(yīng)電可有效消除。但鐵塔在組建過(guò)程中,若出現(xiàn)絕緣或接地不良的情況,會(huì)面臨較大的靜電感應(yīng)電壓。

        (2)上部塔身多段導(dǎo)體連接時(shí)的靜電感應(yīng)電壓要小于單段導(dǎo)體時(shí)的靜電感應(yīng)電壓,且與帶電線路的平行關(guān)系有直接關(guān)系。而單段導(dǎo)體脫離塔身時(shí)的靜電感應(yīng)電壓可達(dá)數(shù)十千伏,與并行的帶電線路的距離有直接關(guān)系,距離越遠(yuǎn),靜電感應(yīng)電壓越小。

        (3)鐵塔臨近直流輸電線路時(shí),導(dǎo)體接地后的感應(yīng)電壓幾乎為零,從方案效果來(lái)看,施工的鐵塔導(dǎo)體經(jīng)由接地線接桿塔接地的效果更好。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1] 李斌,劉磊,李敏,等.±500 kV同塔雙回直流輸電線路電磁環(huán)境測(cè)試分析[J].高壓電器,2018,54(2):153-157.

        [2] 陳鵬,張毅.±800 kV特高壓直流線路電磁環(huán)境研究[J].山東電力技術(shù),2017,44(12):65-68.

        [3] 林建營(yíng).±800 kV直流線路直線塔極間距的影響分析[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào),2017,33(2):134-137.

        [4] 陳聰.±500 kV高壓直流輸電線路電磁環(huán)境影響評(píng)估[J].機(jī)電工程技術(shù),2016,45(4):120-125.

        收稿日期:2020-06-03

        作者簡(jiǎn)介:洪海雁(1999—),女,安徽黃山人,研究方向:電氣工程及其自動(dòng)化。

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