导地线选型研究2.docx
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导地线选型研究2
皖电东送淮南～上海输变电工程
淮南~皖南~浙北~上海线路工程
初步设计
第六卷专题研究报告
第二册导地线选型研究
目录
1概述1
2基本研究条件2
2.1自然环境条件2
2.2沿线气象条件2
2.3沿线海拔高度分布3
2.4沿线的气候情况3
2.5电力系统条件3
2.6计算主要铁塔型式4
3导线选择的几个主要参数6
3.1导线电流密度的取值6
3.2导线最高允许温度7
3.3无线电干扰限值8
3.4可听噪声10
4导线截面和分裂方式的选取16
4.1国内外超高压和特高压线路导线应用情况16
4.2导线总截面的选择18
4.3导线型号的选取18
4.4导线分裂根数的选取19
4.5导线分裂间距20
5极限输送容量计算22
6导线表面电场强度23
6.1导线电晕临界电场强度的计算23
6.2导线表面最大电场强度的计算24
6.3导线表面最大电场强度计算结果24
7无线电干扰计算结果29
8可听噪声计算结果31
8.1可听噪声的计算32
8.2国内外一些典型输电线路噪声水平的对比计算32
8.3可听噪声的预测结果33
9导线排列选择35
9.1不同相序排列对导线表面电场强度和防止雷电反击双
回路同时跳闸的影响35
9.2相序排列对导线最小对地距离和线路走廊宽度的影响35
9.3导线不同相序排列的电磁环境要求36
9.4导线不同布置方式的电磁环境要求37
10机械特性比较37
10.1导线主要参数37
10.2导线的机械特性比较39
10.3相导线的荷载特性40
11经济比较43
11.1相导线分裂方案的选择43
11.28分裂不同导线型式的比较46
11.3最小年费用的计算48
12地线和OPGW光缆选型51
12.1地线选型51
12.2光缆选择65
12.3导地线选择结论66
13结论67
1概述
导线的选择是特高压输电技术的重要课题，它对线路的输送容量、传输性能、电磁环境要求、技术经济指标都有很大的影响。
在国内外特高压输电线路建设过程中，特别是通过750kV线路、晋东南～南阳～荆门1000kV特高压单回线路的建设和淮南～上海1000kV特高压双回线路可研设计，有关科研机构、中国电力顾问集团及所属设计院对交流特高压线路导线选择进行了大量研究工作，获得了宝贵的经验，并取得了显著成绩。
因此，在本阶段导线选择和论证过程中，主要总结和利用前阶段已取得的经验、成果及选择原则，再结合本线路段实际情况，对导线的机械、电气性能、分裂布置型式、电磁环境要求、年费用及经济性，特别是当遭遇严重外荷载情况时，导线的抗过载能力等多方面进行了论证分析。
特高压线路导线方案的确定，直接关系到整个线路工程的建设费用以及建成后的技术特性和运行成本，所以在整个输电线路的技术经济比较中，应该对导线的截面和分裂型式进行充分的技术经济比较，推荐出满足技术要求而且经济合理的导线截面和分裂型式。
在750kV以下电压等级的超高压线路导线选择时，电磁环境对导线的选择基本不起控制作用，由于特高压输电线路导线选择受电磁环境要求限制，因此，对导线在电气性能方面提出了严格的要求。
由于电压的升高，导线电晕而引起的各种问题，特别是环境问题（无线电干扰、可听噪声等），将比超高压线路更加突出，根据国内外研究结果和建设经验，一般均采用多分裂导线通过合理选择导线的截面和分裂形式来解决由电晕引起的环境影响问题。
保证特高压输电线路的安全可靠的运行，要求导线具有优良的机械性能和一定的安全度，结合目前我国部分电网在今年罕见冰灾情况下导线出现的断线、断股事故，在导线选择时除对其过载能力进行分析比较外，还应在分裂布置上进行优化，使导线具备优良的机械性能和抗冰能力，除提高导线本身的过载能力外，还可通过选择不易覆冰的导线和优化分裂导线布置型式，进一步提高线路的安全裕度。
在导线选型时，应综合考虑以下因素：
（1）导线的允许温升
（2）对环境的影响（包括无线电干扰、电晕噪声等）
（3）经济电流密度
（4）导线临界电晕情况
（5）机械强度性能
导线的选择还受到线路建设环境条件的控制，如设计荷载条件、路径走廊条件等因素影响，对于皖南～浙北线路段，沿线地形条件相对较好，沿线走廊拥挤、障碍较多，个别段存在经济作物和竹林区，为尽量压缩走廊宽度，减少对环境的破坏作用，还对线路如采用“V”串布置时对导线截面选择的影响进行了研究。
2基本研究条件
2.1自然环境条件
皖电东送淮南～上海输变电工程起于拟建的安徽淮南变电站，止于上海沪西变电站，中间分别在安徽芜湖、浙江湖州落点，新建淮南站、皖南站、浙北站和上海沪西站，本期按500kV开关站建设，远景按1000kV变电站规划，线路总长度为2×656km（包括淮河大跨越2.34km、长江大跨越3.15km）；其中淮南～皖南段为2×333.42km（不包括淮河大跨越2.43km、长江大跨越3.15km）（航空距离：
241.02km，曲折系数：
1.4。
；皖南～浙北2×152km（航空距离：
241.02km，曲折系数：
1.4）。
；浙北～沪西2×152km（航空距离：
124.5km，曲折系数：
1.325）。
途经安徽、浙江、江苏、上海等4省市。
其中安徽段446km、浙江段178km、江苏段8km、上海段18km。
线路沿线地形比例为平地35.81%，河网泥沼30.14%，丘陵24.82%，山地9.23%。
2.2沿线气象条件
本线路段的设计气象条件如下表：
表2－1主要设计气象条件
风速（m/s）
冰厚（mm）
温度（℃）
年平均气温
0
0
15
最高温度
0
0
40
设计复冰
10、15
10
－5
最大风速
30
0
－5
注：
1.风速基准高度离地面10m。
2.地线加大5mm覆冰设计。
2.3沿线海拔高度分布
皖南～浙北段线路整体走在长江三角洲地区，地势平缓海拔不高，全线海拔均在1000米以下。
2.4沿线的气候情况
沿线用于导线分析的气候情况如下表。
表2－2沿线气候情况表
天气条件
好天
雪天
雨天
雾天
各种天气数量（年小时数）
4416
216
3480
648
2.5电力系统条件
2.5.1系统额定电压：
1000千伏
2.5.2系统最高运行电压：
1100千伏
2.5.3系统输送功率：
6500MW
2.5.4事故时极限输送功率：
12000MW
2.5.5功率因数：
0.95
2.5.6最大负荷利用小时数：
最大负荷利用小时数取5000、5500小时。
2.6计算主要铁塔型式
根据本工程可研论证及评审意见，全线铁塔采用垂直排列同塔双回路架设，在本报告的各种计算中，采用了双回路垂直排列方式，绝缘子采用Ⅰ串和V串共两种方式，相导线和地线布置尺寸详见下图。
“I”串布置塔型
“V”串布置塔型
3导线选择的几个主要参数
3.1导线电流密度的取值
在一般的输电线路设计中，各国均根据各个时期的导线价格、电能成本及线路工程特点等因素分析确定，提出了一个最为经济的导线单位截面的输送电流，称之为经济电流密度，对于经济电流密度，由于各国的情况各不相同，所取的数值也大不相同，表3－1是前苏联标准的经济电流密度值。
表3－1前苏联标准经济电流密度
线路通过地区
最大负荷利用小时
1000－3000
3000－5000
5000以上
欧洲部分、外高加索、外贝尔加、远东
1.3
1.1
1.0
中西伯利亚、哈萨克斯坦、中亚
1.5
1.4
1.3
我国幅员辽阔，各地电网的送电成本又明显差异，因此各地区的经济电流密度亦应有所不同，但目前我国尚未制定出适合的数值，表3－2是原“水电部”1965年颁布的经济电流密度值。
表3－2我国规定的经济电流密度
导线材料
最大负荷利用小时
3000以下
3000－5000
5000以上
铝
1.65
1.15
0.9
铜
3.0
2.25
1.75
前苏联的经济电流密度标准，系在总结大量的输电线路设计经验的基础上得出的，应该说反映了研究当时的实际情况，且据有一定的准确性，我国的数据基本上是参考苏联经验得出的，对应不同的最大负荷利用小时，其经济电流密度是不同的，我国在进行输电线路导线截面的选择中，一般按照上述数据选取，但该标准是上世纪50年代制定的，一直没有变化，而且没有分区域，在计划经济时代，导线单价和电能单价在相当长时期内保持不变，导线的经济电流密度在较长时间内维持不变有其合理性，在市场经济社会中，随着工程造价和电价的变化，经济电流密度应该是变化的，所以上述经济电流密度已不再适应目前电力建设的需要。
在世界上已建成特高压线路的两个国家，前苏联取的电流密度为1A/mm2，日本取的电流密度为0.5A/mm2，两者相差一倍，这主要是各国的国情不一样，考虑的问题不一样造成的，由此可见由于各方面的情况不同，经济电流密度的数值相差很大，所以我国在进行特高压线路的设计时，应根据工程的实际条件对经济电流密度进行充分地论证，不应简单地采用上述数值。
虽然上述经济电流密度已经不能用于决定最优导线截面，但其实际的经济电流密度应该在其附近，特别是采用综合考虑年费用最省来选择导线，把线路长期运行的经济性纳入了导线选择中来，而并不是一味追求建设初期的成本投入，而更多的是关心长期运行的经济性。
因此当今线路电流密度应朝较以往的数值减少的趋势发展，本工程中取0.9A/mm2电流密度作为导线初选的参考值。
3.2导线最高允许温度
导线最高允许温度是控制导线载流量的主要依据，导线允许最高温度主要由导线经过长期运行后的强度损失和连接金具的发热而定，当工作温度越高，运行时间越长，则导线的强度损失越大，但根据国外一些研究数据，从导线耐热的角度考虑，钢芯铝绞线可采用150℃，主要应考虑导线接头的氧化和连接金具的发热情况。
我国根据以往线路的运行经验，在《110～500kV架空送电线路设计规程》中规定，在验算导线允许载流量时，钢芯铝绞线的允许温度可采用＋70℃，但根据国外的运行经验，其采用的允许温度均比我国高，根据刚颁布执行的国家电网公司企业标准《110～750kV架空送电线路设计技术规定》（Q/GDW－179－2008）第7.6条中规定，在验算导线允许载流量时，钢芯铝绞线和铝合金绞线一般采用70℃，必要时可采用＋80℃，所以在本报告中，我们按照导线最高允许温度采用＋70℃和＋80℃两种方案进行了计算，按照＋70℃控制。
3.3无线电干扰限值
3.3.1输电线路无线电干扰特性
输电线路的无线电干扰主要是由导线、绝缘子或线路金具等的电晕放电产生，电晕形成的电流脉冲注入导线，并沿导线向注入点两边流动。
从而在导线周围产生磁场，即无线电干扰场。
由于高压架空送电线的导线上沿线“均匀地”出现电晕放电和电流注入点，考虑其合成效应，导线中形成了一种脉冲重复率很高的“稳态”电流，所以架空送电线周围就形成了脉冲重复率很高的“稳态”无线电干扰场。
图3－1电晕产生的无线电干扰
可以认为电晕放电产生的无线电干扰是高压架空送电线的固有特性，其频率基本上就在30MHz以内。
同时，由于电晕放电会因天气的变化而强弱变化，雨天交流
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