專利名稱：：直流輸電線路導(dǎo)線排列方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于直流輸電工程電》茲環(huán)境領(lǐng)域，具體地講是一種縮小線路走廊，改善電磁環(huán)境的直流輸電線路導(dǎo)線排列方法。
背景技術(shù)：
：近年來我國直流輸電線路建設(shè)快速發(fā)展，直流輸電線路周圍的電磁環(huán)境問題愈來愈引起人們的關(guān)注。直流輸電線路的電磁環(huán)境問題主要考慮直流合成電場、離子流、直流磁場、無線電千擾(包括電視干擾)和可聽噪聲，等等。從頻率上說，這幾方面覆蓋了從OHz到上百MHz的范圍。常規(guī)的直流線路采用水平排列，當(dāng)經(jīng)過人口密集地區(qū)時，常規(guī)線路走廊的民房拆遷量巨大，使得不僅線路工程本身投資大，而且在設(shè)計、施工和運行的全過程的政策處理中，都將會有相當(dāng)大的難度。所以提出直流輸電線路極導(dǎo)線采用垂直排列方式，極導(dǎo)線利用F塔采用垂直排列方案，導(dǎo)線上正下負(fù)，以解決走廊緊張問題。但該方法存在電磁環(huán)境問題、防雷問題，絕緣配合問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種使直流輸電線路的走廊寬度縮小、電磁環(huán)境得到改善、防雷問題，絕緣配合問題同時滿足要求的直流輸電線路導(dǎo)線排列方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的直流輸電線路極導(dǎo)線利用F塔采用垂直排列方式，其特點是極導(dǎo)線在F塔上垂直排列的方式為上負(fù)下正。上述方法分析過程是釆用微縮模型對實際的直流線路進行模擬，用直流場磨測量地面合成電場，進行定性分析，計算雷擊跳閘率及防雷，對繞擊采用電氣幾何模型；對反擊采用EMTP計算程序；其具體步驟是第一步驟采用縮小尺寸的模型，對水平排列和垂直排列的線路，在實驗室進行模擬試驗，定性分析；第二步驟根據(jù)實際線路桿塔及導(dǎo)線尺寸有關(guān)資料，對水平和垂直排列方式下的合成場強進行計算；第三步驟按照計算和模擬試驗的結(jié)果，提出導(dǎo)線采用垂直排列，排列方式為上負(fù)下正；第四步驟才艮據(jù)線路參數(shù)，計算雷擊跳閘率及防雷，對繞采用電氣幾何模型，對反擊采用EMTP計算程序，從防雷的角度來看，采用上負(fù)下正更為有利；第五步驟研究極導(dǎo)線垂直排列對直流系統(tǒng)的影響。研究結(jié)果表明讀直流系統(tǒng)的影響不大。通過計算和試驗所獲得的試驗數(shù)據(jù)對比證明，本發(fā)明具有較高準(zhǔn)確性，可應(yīng)用于今后直流輸電縮小走廊的，改善輸電線路合成電場一種方法。圖1為本發(fā)明的上負(fù)下正垂直^J非列示意圖。圖2為本發(fā)明合成場強分析釆用的導(dǎo)線布置示意圖。圖3為本發(fā)明場磨原理圖。圖4為本發(fā)明場磨布置圖。圖5為本發(fā)明模擬線段在電壓2下標(biāo)稱場強圖，其中導(dǎo)線直徑1.5mm，實線為垂直排列，虛線為水平排列。圖6為本發(fā)明模擬線段在電壓1下標(biāo)稱場強圖，其中導(dǎo)線直徑0.17mm,實線為垂直排列，虛線為水平排列。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明的具體分析過程是1、直流合成場模擬試驗1.1試-驗方案通過模擬試驗對合成場強進行定性分析，試驗內(nèi)容包括l)極導(dǎo)線水平排列(作為比較)；2)極導(dǎo)線垂直排列，正極導(dǎo)線在上；3)極導(dǎo)線垂直排列，負(fù)極導(dǎo)線在上。按照實際塔型的1:20縮小建立模型線段，水平排列的導(dǎo)線按圖1-l尺寸建立縮小模型。導(dǎo)線最小對地距離h分別為575mm、800咖、1100mm(對應(yīng)于實際高度11.5m、16m和22m)。在兩導(dǎo)線上分別施加正、負(fù)直流電壓，模擬導(dǎo)線采用兩種形式直徑1.5mm的銅絞線，直徑O.17mm的。采用細(xì)銅線是為了使導(dǎo)線更易于起暈，從而多產(chǎn)生離子。測量直流電場必須采用與交流不同的方法進行，試驗中利用"場磨"測量直流電場。場磨的基本原理是使測量用的旋轉(zhuǎn)電極和感應(yīng)電極所形成的電容周期性變化，從而感應(yīng)電極上的感應(yīng)電荷發(fā)生周期性的改變，形成與調(diào)制頻率相同的電流信號，以測量方向不變的直流電場(如圖3):其中,為調(diào)制頻率，s為場磨的感應(yīng)面積，f。為介電常數(shù)，E為直流電場(如圖中所示)。從下導(dǎo)線地面投影處沿離開線路方向布置場磨，距離為Omm、250mm、470mm、720mm(對應(yīng)于實際3巨離Om、5m、9.4m、14.4m)(如圖4)。同時對標(biāo)稱場強進行了計算，導(dǎo)線布置也考慮極導(dǎo)線水平排列情況。1.2試驗結(jié)果及分析試驗中，所施加的正、負(fù)電壓是平滑增加的，不論導(dǎo)線如何排列，正極導(dǎo)線比負(fù)極導(dǎo)線先出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，這表明正極性導(dǎo)線更易于電暈。合成場強測量是在四個電壓下進^f亍電壓l:土10kV;電壓2:土15kV;電壓3:士20kV;電壓4:士25kV。雖然正極導(dǎo)線比負(fù)極導(dǎo)線更容易起暈，但測量顯示負(fù)極導(dǎo)線下的合成場強高于正極導(dǎo)線，所以極導(dǎo)線水平排列時的合成場強分布測量以負(fù)極導(dǎo)線為參考。表1極導(dǎo)線垂直排列時的合成場強(模擬導(dǎo)線最低高度5"mm,導(dǎo)線直徑1.5mm)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2極導(dǎo)線垂直排列時的合成場強(模擬導(dǎo)線最低高度800mm，導(dǎo)線直徑1.5mm)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表3極導(dǎo)線垂直排列時的合成場強(模擬導(dǎo)線最低高度1100mm,導(dǎo)線直徑1.5mm)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表4極導(dǎo)線水平排列時的合成場強(導(dǎo)線直徑1.5咖)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表5(模擬導(dǎo)線^極導(dǎo)線垂直排列時的合成場強<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表6極導(dǎo)線垂直排列時的合成場強(模擬導(dǎo)線最低高度800mm,導(dǎo)線直徑0.17mm)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表7極導(dǎo)線垂直排列時的合成場強(模擬導(dǎo)線最低高度IIOO咖，導(dǎo)線直徑O.17鵬)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表8極導(dǎo)線水平排列時的合成場強(導(dǎo)線直徑0.17mm)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>以上數(shù)據(jù)表明，1)在相同的最低導(dǎo)線高度下，極導(dǎo)線水平排列比垂直排列合成場強的高場強區(qū)要寬。2)極導(dǎo)線垂直排列時，導(dǎo)線上(-)下(+)時合成場強較上(+)下(-)時低，離子越多這種現(xiàn)象越明顯。3)垂直排列比水平排列的最大合成場強低，而且導(dǎo)線最低高度越低，這種現(xiàn)象也越明顯。4)導(dǎo)線的高度升高，合成場強離開導(dǎo)線方向衰減變小。為了分析比較，對模型線段的各種高度和極導(dǎo)線排列的直流標(biāo)稱場進行了計算，結(jié)果如表9、表10和圖5、圖6所示。表10也列入了模擬試驗上(-)下(+)時的合成場強測量值，以便對比。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表10模擬線段的標(biāo)稱場強和合成場強最大值對比(導(dǎo)線直徑0.17mm場強單位kV/m)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>注左列為計算的標(biāo)稱電場，右列為合成電場。與模擬試驗結(jié)果相比，直流合成場最大值明顯比直流標(biāo)稱場大。進一步分析可以看出，在極導(dǎo)線垂直排列下，采用1.5咖直徑導(dǎo)線時，合成場強最大值為標(biāo)稱場強最大值的倍數(shù)，由電壓1時的約2倍，變化到電壓4時超過2.5倍；采用0.17鵬直徑導(dǎo)線時，在電壓2下合成場強最大值為標(biāo)稱場強最大值的6倍以上(電壓1和電壓2,導(dǎo)線表面電位梯度分別為137kV/cm左右和超過200kV/cm)。顯然導(dǎo)線表面電位梯度越大，導(dǎo)線電暈現(xiàn)象越嚴(yán)重，產(chǎn)生的離子越多，直流合成場強越大，其中離子產(chǎn)生的場強占的成分越大。1.3模擬試驗結(jié)論(1)在相同的最低導(dǎo)線高度下，極導(dǎo)線水平排列比垂直排列的合成場強要高，而且高場強區(qū)寬。(2)極導(dǎo)線垂直排列時，導(dǎo)線上(-)下(+)時合成場強較低。(3)導(dǎo)線表面電位梯度越大，導(dǎo)線電暈現(xiàn)象越嚴(yán)重，產(chǎn)生的離子越多，直流合成場強越大，其中離子產(chǎn)生的場強占的成分越大。2、雷擊跳閘率及防雷2.1極導(dǎo)線垂直排列的雷電性能特點和一般常規(guī)水平排列線路相比，垂直排列直流500kV線路在雷電性能方面有其特殊性(1)桿塔高度比一般的水平排列的常規(guī)桿塔要高。這對防雷是不利的。(2)左右兩側(cè)地線保護角相差較大，掛導(dǎo)線側(cè)的地線保護角達(dá)11.37度，桿塔高度也比較高的同塔雙回線路的地線保護角相比要大一點。這對防止雷電繞擊不利。(3)采用V型絕緣子串，無風(fēng)偏，間隙距離較小，為3.6m。該線路的間隙距離小于常規(guī)線路的，而且有較多的可能放電的途徑。2.2耐雷性能的計算和繞擊跳閘率世界各國對繞擊率的計算方法基本上都是采用電氣幾何模型，只是在一些具體參數(shù)的選用上有差異。但在反擊計算上，各國的方法相差較大。一般采用EMTP計算程序。本發(fā)明對繞擊，釆用電氣幾何模型對反擊，采用EMTP計算程序。2.3雷擊跳閘率及防雷結(jié)論(l)從防雷的角度來看，在負(fù)保護角的情況下，導(dǎo)線的極性宜采用上(-)下(+)。(2)與直流線路同塔架設(shè)的接地極線路絕緣子兩端加裝招弧角。若同塔架設(shè)的接地極線路上也加裝地線，對防止反擊和繞擊更有利。3、極導(dǎo)線垂直排列對直流系統(tǒng)的影響(1)垂直排列的正負(fù)極性線路參數(shù)不平衡對輸送功率無影響，可使兩站接地極線路的基波、2次和3次諧波電流比線路全水平排列情況下增大1.6-6倍左右。由于接地極線路的基波和諧波電流的絕對幅值較小，因此影響不大。(2)線路全部水平排列和水平、垂直混合排列的頻率特性的頻率相12差不到0.3Hz,幅值相差小于1%。垂直排列的線路正極在上或負(fù)極在上的電壓和電流幅頻特性基本一樣，幅值相差小于1%。(3)選擇垂直排列的線路負(fù)極性導(dǎo)線布置在上，正極性導(dǎo)線布置在下的情況下，直流線路接地故障，計算出的健全極線是正極性的過電壓為803kV,高于健全極線是負(fù)極性的情況，但遠(yuǎn)低于直流線路的相地空氣間隙的5oy。操作波放電電壓，不會危及健全極線的安全運行。(4)整流站的交流側(cè)出線發(fā)生單相接地故障，垂直接地線路段最高相地過電壓為821kV,相間為1642kV。遠(yuǎn)^氐于該線路^a的相地和相間空氣間隙的50%操作波放電電壓。逆變站的交流側(cè)發(fā)生單相接地故障，逆變站發(fā)生一次或連續(xù)兩次換相失敗，垂直接地線路段最高相地過電壓為674kV，相間為1180kV,也遠(yuǎn)低于該線路段相地和相間空氣間隙的50%操f^皮》文電電壓。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。權(quán)利要求1、一種直流輸電線路導(dǎo)線排列方法，直流輸電線路極導(dǎo)線利用F塔采用垂直排列方式，其特征在于極導(dǎo)線在F塔上垂直排列的方式為上負(fù)下正。全文摘要本發(fā)明涉及一種直流輸電線路導(dǎo)線排列方法，直流輸電線路極導(dǎo)線利用F塔采用垂直排列方式，其特點是極導(dǎo)線在F塔上垂直排列的方式為上負(fù)下正。通過計算和試驗所獲得的試驗數(shù)據(jù)對比證明，本發(fā)明具有較高準(zhǔn)確性，可應(yīng)用于今后直流輸電縮小走廊的，改善輸電線路合成電場一種方法。文檔編號H02G7/20GK101567544SQ20091006065公開日2009年10月28日申請日期2009年1月24日優(yōu)先權(quán)日2009年1月24日發(fā)明者萬保權(quán),張業(yè)茂,張小武,張廣洲,張建功,遙路,雄鄔申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院