田軍濤，梁經(jīng)龍，張慧強(qiáng)，劉 杰，劉 波

(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030001)

0 引言

渝鄂直流背靠背聯(lián)網(wǎng)工程是目前世界上電壓等級(jí)高、輸送容大、功能最全的柔性直流工程。工程的建設(shè)優(yōu)化了西南交流電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建覆蓋四川、重慶、西藏負(fù)荷中心和水電基地的西南送端電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)西南送端電網(wǎng)與華中、華東受端電網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)[1]。

其中北通道換流站位于湖北省宜昌市龍泉鎮(zhèn)已建龍泉換流站旁邊，采用兩回500 kV單回線路與龍泉站連接。受當(dāng)?shù)氐匦蜗拗?，北通道換流站位于低山丘陵區(qū)，土石方量較大。

經(jīng)土石方平衡優(yōu)化計(jì)算，北通道換流站選取了最佳的站址位置，但北通道換流站的進(jìn)線檔距僅剩17 m，因終端塔(桿號(hào)為DG1)轉(zhuǎn)角度數(shù)較大，其內(nèi)角側(cè)邊相(相序?yàn)镃相)實(shí)際進(jìn)線檔距僅13.8 m，因進(jìn)線檔耐張串串長(zhǎng)8.5 m，此進(jìn)線檔檔距已經(jīng)比兩串耐張串長(zhǎng)度之和還要小，已無法按常規(guī)的“耐張串—導(dǎo)線—耐張串”的型式架線。因此需要一種新的方案解決終端塔內(nèi)角側(cè)邊相(C相)導(dǎo)線的進(jìn)站問題。

1 問題分析及方案制定

北通道換流站外終端塔位置與龍門架相對(duì)關(guān)系如圖1所示，500 kV線路采用單回路架設(shè)，導(dǎo)線采用四分裂JL/G1A—400/35鋼芯鋁絞線。

圖1 換流站外終端塔布置方案圖

經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的分析討論，考慮將終端塔DG1內(nèi)角側(cè)邊相(C相)采用特殊進(jìn)線方式，即將傳統(tǒng)的“耐張串—導(dǎo)線—耐張串”的進(jìn)線檔結(jié)構(gòu)中的“導(dǎo)線”省去，導(dǎo)線從終端塔內(nèi)角側(cè)大號(hào)側(cè)耐張線夾尾部引流板直接引接至龍門架下方倒裝支柱絕緣子的“倒裝金具”上。若導(dǎo)線直接跳接，跳線檔距為16.4 m，考慮倒裝金具僅能承受極小的水平風(fēng)載，若跳線長(zhǎng)度較長(zhǎng)，其長(zhǎng)期風(fēng)偏擺動(dòng)，易引起倒裝金具出口處導(dǎo)線與金具壓接管疲勞，存在較大的安全隱患。

因此考慮在跳線檔距中間增加懸掛點(diǎn)，同時(shí)盡量減小倒裝金具承受的水平風(fēng)載。最終優(yōu)化方案為直接將原兩側(cè)的耐張絕緣子串的尾部相連，下方增加一個(gè)剛性籠式結(jié)構(gòu)過渡導(dǎo)線，導(dǎo)線直接由終端塔大號(hào)側(cè)的耐張線夾引流管接入到剛性籠式結(jié)構(gòu)過渡導(dǎo)線上，導(dǎo)線再由剛性籠式結(jié)構(gòu)直接接入到變電站龍門架下方設(shè)備上的倒裝金具。通過使用剛性籠式結(jié)構(gòu)，將倒裝金具承受風(fēng)載的導(dǎo)線長(zhǎng)度縮短為3 m，風(fēng)載大大減小，極大的提升了安全性。

新型進(jìn)線結(jié)構(gòu)總體構(gòu)想圖如圖2所示，包括左側(cè)的500 kV變電站進(jìn)線龍門架和右側(cè)的終端塔，終端塔遠(yuǎn)離龍門架側(cè)安裝導(dǎo)線耐張串，導(dǎo)線由其尾部的引流管引出。在換流站進(jìn)線龍門架上安裝有倒裝支柱絕緣子，其下方設(shè)置有供導(dǎo)線引入的倒裝金具，同樣采用壓接型式連接導(dǎo)線。V型絕緣子串兩端分別裝在終端塔橫擔(dān)與龍門架掛點(diǎn)上，下方通過籠式剛性骨架提拉導(dǎo)線。

圖2 新型進(jìn)線結(jié)構(gòu)構(gòu)想圖

2 方案實(shí)施

2.1 新型進(jìn)線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

新型進(jìn)線結(jié)構(gòu)上端絕緣子串利用原進(jìn)線檔耐張串，將耐張串尾部相連形成V型結(jié)構(gòu)，下端提拉導(dǎo)線部分采用籠式剛性結(jié)構(gòu)?；\式剛性結(jié)構(gòu)一端連接龍門架倒裝支柱絕緣子下端的倒裝金具，另一端連接終端塔大號(hào)側(cè)耐張線夾尾部的引流板?；\式剛性結(jié)構(gòu)兩側(cè)的連接采用軟導(dǎo)線?；\式剛性結(jié)構(gòu)使用鋼管骨架與抱箍式間隔棒固定四分裂導(dǎo)線。新型進(jìn)線結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要從以下幾個(gè)方面來考慮：

1)龍門架倒裝支柱絕緣子下端的倒裝金具進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，滿足四分裂導(dǎo)線接續(xù)要求。同時(shí)考慮倒裝金具可承受的水平荷載有限，為保證安全性，優(yōu)化龍門架導(dǎo)線掛點(diǎn)排布，減小軟導(dǎo)線出線角度。

2)為保證500 kV導(dǎo)線相間距離，減小風(fēng)偏擺動(dòng)對(duì)倒裝支柱絕緣子與倒裝金具的影響，考慮增大新型進(jìn)線結(jié)構(gòu)的垂直重量抑制風(fēng)偏擺動(dòng)。

3)由于終端塔存在較大的轉(zhuǎn)角度數(shù)，導(dǎo)線經(jīng)過鋼管骨架需轉(zhuǎn)向接入耐張線夾尾部引流管，鋼管骨架需承受角度力，易發(fā)生扭轉(zhuǎn)，因此需采取相應(yīng)措施減小鋼管骨架承受的扭力，同時(shí)增大V型絕緣子串與鋼管骨架連接金具的機(jī)械強(qiáng)度，保證安全性。

4)由于籠式剛性跳線結(jié)構(gòu)在500 kV線路中應(yīng)用較少，本次設(shè)計(jì)盡量利用已有定型產(chǎn)品以便于采購(gòu)與施工，個(gè)別金具重新設(shè)計(jì)，金具設(shè)計(jì)應(yīng)符合GB/T 2315—2017《電力金具標(biāo)稱破壞載荷系列及連接型式尺寸》[2]及GB/T 2314—2008《電力金具通用技術(shù)條件》[3]的要求。

2.2 龍門架倒裝金具優(yōu)化設(shè)計(jì)

常規(guī)500 kV線路在龍門架大號(hào)側(cè)耐張串處實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線四分裂變二分裂，以二分裂型式接入變電設(shè)備上的線夾。但本方案中終端塔C相導(dǎo)線直接接入站內(nèi)，為保證輸電線路各相導(dǎo)線型號(hào)統(tǒng)一，線路導(dǎo)線仍采用四分裂JL/G1A-400/35鋼芯鋁絞線，需對(duì)龍門架處C相倒裝金具進(jìn)行改造，把倒裝金具處耐張線夾改為四分裂，同時(shí)對(duì)倒裝支柱絕緣子和倒裝金具進(jìn)行了正常工況下的抗彎和拉力校驗(yàn)及大風(fēng)工況下的抗扭校驗(yàn)[4]，均滿足要求。

圖3 適用于四分裂導(dǎo)線的倒裝金具

2.3 龍門架導(dǎo)線掛點(diǎn)位置優(yōu)化

由于進(jìn)線檔距較小，且終端塔存在較大的轉(zhuǎn)角度數(shù)，C相四分裂導(dǎo)線與龍門架垂直

方向的偏角為18°，如圖4所示，龍門架下倒裝支柱絕緣子與倒裝金具需長(zhǎng)期承受偏轉(zhuǎn)力，對(duì)工程安全性不利。因終端塔東側(cè)即為換流站配套的電纜溝，因此無法通過移動(dòng)終端塔的方法來減小C相導(dǎo)線出線偏角。設(shè)計(jì)通過調(diào)整各相相間距，將A相對(duì)架構(gòu)人字柱距離由原來11 m調(diào)整為7 m，C相對(duì)架構(gòu)人字柱距離由原來7 m調(diào)整為11 m，調(diào)整后如圖5所示，優(yōu)化后C相導(dǎo)線的出線偏角減小為2°。

圖4 優(yōu)化前龍門架導(dǎo)線掛點(diǎn)布置圖

圖5 優(yōu)化后龍門架導(dǎo)線掛點(diǎn)布置

2.4 V型串夾角和肢長(zhǎng)選取

由于V型串夾角直接影響V型串的等效高度，為保證最小對(duì)地距離，根據(jù)終端塔呼高，確定V型串最小夾角為73°。同時(shí)為減小V串受風(fēng)后的擺動(dòng)距離，V串夾角應(yīng)盡量取較大值以減小V串的等效高度，同時(shí)絕緣子采用瓷絕緣子以增大V型絕緣子串的重量，V型串最終參數(shù)見表1所列。

表1 V型絕緣子串設(shè)計(jì)參數(shù)

2.5 新型進(jìn)線結(jié)構(gòu)與金具設(shè)計(jì)

新型進(jìn)線結(jié)構(gòu)的V型絕緣子串與剛性籠式導(dǎo)線固定裝置結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。

圖6 V型絕緣子串與剛性籠式導(dǎo)線固定裝置結(jié)構(gòu)圖

V型絕緣子串兩端分別裝在終端塔橫擔(dān)與龍門架掛點(diǎn)上，下方通過籠式剛性骨架提拉導(dǎo)線?；\式剛性骨架兩端通過軟導(dǎo)線分別連接倒裝金具與終端塔大號(hào)側(cè)耐張線夾。

V型絕緣子串左肢為單掛點(diǎn)，安裝于龍門架上導(dǎo)線掛點(diǎn)，右肢為雙掛點(diǎn)，安裝于終端塔橫擔(dān)。兩肢加裝不同數(shù)量的PT調(diào)整板以控制肢長(zhǎng)。兩肢通過三角聯(lián)板連接下方的籠式剛性導(dǎo)線固定裝置。

500 kV四分裂導(dǎo)線籠式跳線結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少，尚無定型產(chǎn)品供采用，考慮本工程的重要性，鋼管骨架直接使用750 kV的定型產(chǎn)品尺寸，直徑150 mm。

在鋼管骨架上間隔地設(shè)置抱箍式四分裂間隔棒固定導(dǎo)線，本次新設(shè)計(jì)了四分裂抱箍式跳線間隔棒如圖7所示。

圖7 四分裂抱箍式跳線間隔棒

為抑制V型進(jìn)線裝置大風(fēng)情況下的擺動(dòng)，在抱箍式四分裂間隔棒之間設(shè)置重錘片，通過特制的雙頭螺栓將重錘片連接在鋼管上。

由于終端塔存在轉(zhuǎn)角度數(shù)，剛性籠式結(jié)構(gòu)導(dǎo)線出口方向與鋼管存在角度，此處增加萬向轉(zhuǎn)接頭，使導(dǎo)線在萬向轉(zhuǎn)接頭與抱箍式間隔棒的引導(dǎo)下自然彎曲，減小了導(dǎo)線扭力，避免了剛性籠式結(jié)構(gòu)隨導(dǎo)線走向產(chǎn)生較大扭動(dòng)，打破了傳統(tǒng)的跳線在此處受彎、受壓的缺陷，實(shí)現(xiàn)了跳線平穩(wěn)過渡。

3 工程應(yīng)用

本方案研究完成后，先后經(jīng)過建設(shè)單位、運(yùn)行單位的各級(jí)驗(yàn)收，2019年應(yīng)用于渝鄂直流背靠背聯(lián)網(wǎng)工程北通道換流站配套500 kV線路中，截至目前，運(yùn)行效果良好。如圖8所示，為本方案的應(yīng)用照片。

圖8 新型進(jìn)線結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用實(shí)例

4 結(jié)語

本方案新型進(jìn)線結(jié)構(gòu)盡量利用已有定型金具，加工簡(jiǎn)單，安裝方便，V型布置的兩絕緣子串下方的剛性籠式跳線，既利用了導(dǎo)線的自然彎曲的特點(diǎn)，又結(jié)合了抱箍式間隔棒撓性大和重錘片抗風(fēng)偏能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，鋼管兩端增加的萬向轉(zhuǎn)接頭實(shí)現(xiàn)了立體空間上的調(diào)向，避免了導(dǎo)線彎折和剛性籠式結(jié)構(gòu)扭動(dòng)的問題。該新型進(jìn)線結(jié)構(gòu)解決了換流站特小進(jìn)線檔導(dǎo)線的進(jìn)站問題，提升了工程安全性，配合換流站站址優(yōu)化，大幅減少了整個(gè)輸變電工程土石方量，取得了良好的效果。