辽宁省电力有限公司设计竞赛220 千 伏 兰 峨 送 电 线 新 建 工 程勘察设计投标文件第五篇导线分裂选择及选型报告电力工程设计甲级证书 证书编号 060021-sj辽 宁 电 力 勘 测 设 计 院2009 年 07 月 沈阳目 录1 概 况 . 41.1 沿线气象条件 .61.2 导线选择的几个主要参数 .71.2.1 导线电流密度的取值 .71.2.2 导线最高允许温度 .81.2.3 场效应参数限值 .81.2.4 无线电干扰限值 .91.2.5 对国外情况的调查 .111.2.6 有关环境噪声标准 .132 导线截面和分裂方式的选取 .142.1 导线截面的选择 .142.2 导线型号 .42.3 主要杆塔型式 .92.4 导线电晕临界场强的计算 .92.5 导线表面工作场强 .142.6 无线电干扰 .142.7 可听噪声 .162.8 导线最小对地高度及走廊宽度 .192.9 小结 .233 双分裂导线方案分析比较： .254 单导线与双分裂导线比较 .315 结论 . 371 概 况输电线路导线选型及分裂形式研究是特高压直流输电技术的重要课题，它对线路的输送容量、传输性能、环境问题包括电场效应（静电场、合成场强、离子流密度、人或物体的感应电压） 、无线电干扰、电视干扰及可听噪声等；对线路走廊宽度及房屋拆迁范围；对输电线路的技术经济指标都有很大的影响。线路架线工程投资一般占本体投资的 30左右，再加上导线方案变化引起的杆塔和基础工程量的变化，其对整个工程的造价影响是极其巨大的，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。导线作为输电线路最主要的部件之一，它要满足线路的主要功能输送电能的要求，同时要安全可靠地运行，对特高压输电线路还要求满足环境保护的要求，而且还要在经济上是合适的，因此，对导线在电气和机械两方面都提出了严格的要求。在导线截面和分裂方式的选取中，要充分考虑导线的电气和机械特性，在电气特性方面，220kV 送电线路从世界一些国的实验研究和工程实践情况看，一般均采用多分裂导线来解决这方面的问题，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；对于导线的机械特性，要使特高压输电线路能安全可靠的运行，导线要有优良的机械性能和一定的安全度，特别是线路经过高山大岭、大档距、大高差及严重复冰地区时，导线必须具备优良的机械性能和留有一定的安全裕度。原则上，在导线选型时，应综合考虑以下因素：（1）导线的允许温升（2）电场效应（3）对环境的影响：包括无线电干扰、电晕噪声等（4）必要的机械强度（5）合理的经济性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、海拔高度、线路长度等，由于本专题研究报告是 220 千伏兰峨送电线新建工程导线截面和分裂形式的研究，从电气特性、机械特性和投资分析三个方面对各种导线截面和分裂形式进行了详细的技术经济比较，推荐在技术和经济上最优的导线截面和分裂形式，为各工程可行性研究导线方案的选定提供依据，对于各工程中存在的局部特殊设计条件下导线的选择，由各工程根据具体各工程情况，进行分析比较论证。专题主要研究内容：根据其他关键课题研究确定 220kV 线路的输送容量、电磁环境要求，结合国内外导线的制造情况，在满足电气性能和机械特性要求的前提下，对导线分裂根数、分裂形式及子导线选型进行研究，对不同的组合形式进行导线表面电场强度、电晕、地面电场强度、无线电干扰、可听噪声等计算和校核，经技术经济比较，提出导线选型的结论，作为杆塔设计的基础。220 千伏兰峨送电线新建工程为双回路，起点位于 220kV 兰家变，终点位于 220kV 峨嵋变。沿线有 2 处石矿区，地形多为丘陵，交叉跨越有 220kV 送电线，高速公路，等级公路。沿 线 地 形 大 致 情 况 为 ：平 地 占 6.6%， 丘 陵 占 29.7%， 山 地 占 63.7%。本 工 程 线 路 由 兰 家 变 东 南 方 向 出 线 。本 工 程 线 路 两 端 变 电 站 之 间 航 空 距 离 10.37km。 航 空 线 通 过 辽化 工 业 区 ， 龙 鼎 山 风 景 区 。 辽 化 工 业 区 内 没 有 线 路 走 廊 ， 线 路 无 法通 过 ， 因 此 本 工 程 只 能 在 龙 鼎 山 风 景 区 内 走 线 ， 对 景 区 内 的 景 点 进行 避 让 。 送 电 线 路 总 体 方 向 为 西 南 -东 北 走 向 。本线路路径以山地、丘陵为主，近 1/2 是山地。线路并行道路较多，交通方便，村庄间距大路径通道较宽阔，但沿线森林保护区、化工企业较多，线路较长的主要原因就是需要绕过森林保护区、化工厂。1.1 沿线气象条件按“可研评审意见”内容，本工程设计气象条件为全线采用 10m高、10min 最大设计风速 28.1m/s。我院收集辽宁省中部的辽阳市地区有关气象资料，进行了数理分析，确定了本工程设计气象条件见下表：气 象 条 件 一 览 表气 象 条 件气温（）风速（m/s ）冰厚（mm）备 注最 高 气 温 +40 0 0最 低 气 温 -40 0 0覆 冰 -5 10 10（15）年平均气温 -5 0 0设计基本风速 -5 28.1 0操作过电压 -5 15 0雷电过电压 +15 10 0安 装 情 况 -15 10 0雷 电 日 数 40 日/年冰 的 密 度 0.9g/cm3注：括号内冰厚为地线取值，最大风速为离地 10m 高，最大风速换算成 15m 高、10min 最大设计风速值为 30m/s。1.2 导线选择的几个主要参数1.2.1 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材料（导线、钢材、水泥等）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。下表列出了前苏联经济电流密度标准。前苏联经济电流密度标准最大负荷利用小时线 路 通 过 地 区10003000 30005000 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，使用110750kV 架空送电线路设计技术规范 （报批稿）颁布的经济电流密度值作为参考。我国规定的经济电流密度表最大负荷利用小时导线材料3000 以下 30005000 5000 以上铝 1.65 1.15 0.91.2.2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允许发热而定，当工作温度越高，运行时间越长，则导线的强度损失越大。但 1980 年国际大电网会议第 22 组原苏联等代表的报告中提出，钢芯铝绞线在 90150时强度并未损失，短时间受热强度反而提高，因此从导线耐热的角度考虑，钢芯铝绞线可采用 150，但为了避免接头氧化而损失，在连续运行时才规定温度不超过 70。由此观点看来，对短时间内的过负荷，导线稍微超过规定温度 70，不会对线路运行安全带来太大的影响。我国根据已往线路的运行经验，在110750kV架空送电线路设计规范 （报批稿）中规定，验算导线允许载流量时，导线的允许温度：钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线一般采用+70，必要时可采用+80；大跨越可采用+90；钢芯铝包钢绞线(包括铝包钢绞线)可采用+80(大跨越可采用+100)，或经试验决定；镀锌钢绞线可采用+125。环境气温宜采用最热月平均最高温度；风速采用0.5m/s(大跨越采用0.6m/s)；太阳辐射功率密度采用0.1W/cm2。1.2.3场效应参数限值当直流输电线路导线表面电场强度大于起始电晕电场强度时，靠近导线表面的空气发生电离，电离产生的空间电荷将沿电力线方向运动。正极导线与地面的空间充满正离子，负极导线与地面的空间充满负离子，正负极导线间正负离子同时存在。这些空间电荷将造成直流输电线路所特有的一些效应。空间电荷本身产生电场，它将大大加强由导线电荷产生的电场；空间电荷在电场作用下的运动，形成离子电流；由极导线向大地流动的离子电流，遇到对地绝缘的物体，将附着在该物体上形成物体带电现象，从而引起暂态电击。描述直流电场效应大小的主要参数为标称场强、合成场强和离子流密度。标称场强是由导线所带电荷产生的静电场，其与直流线路导线的空间布置相关。合成场强表示空间电场的大小，其包括两个部分，一是由空间电荷产生的电场的强度，另一个是导线电荷产生的电场的强度，即标称场强。离子流密度是指在电场的作用下，空间电荷不断向地面移动，地面单位面积所接收到的电流。在110750kV 架空输电线路设计规范 （报批稿）中规定：220kV 及以上输电线路跨越非长期住人的建筑物或邻近民房时，房屋所在位置离地面1.5m 处的未畸变电场不得超过4kV/m。1.2.4无线电