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特高压项目成为美国公司765kV线路设计发展中的亮点
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特高压项目成为美国公司765kV线路设计发展中的亮点

January 20, 2016 • Utility Practice & Experience, 最近文章汇总

总部位于俄亥俄州的美国电 力公司(AEP)是美国最大 的电力公司之一,其服务区覆盖 从德克萨斯州至弗吉尼亚州的11 个州,为五百万用户提供了大约 36000兆瓦电力 - 这些电力主要靠 煤发电,但也来自核能和水力发 电。尽管AEP运行的电网包括数 千公里从69kV至500kV不等的线 路,但AEP的输电主干线却是一条 超过3000公里的765kV线路。在 美国所有的电力公司中,AEP在这 一电压等级拥有最丰富的经验。 例如,AEP是美国第一家架设 765kV线路的电力公司,同时也 是美国第一家建造特高压测试站 和特高压试验线路的电力公司。 这个项目的目标之一就是进一 步了解电晕、电磁场(EMF)和 可闻噪声。AEP也是美国率先在 765kV线路上安装线路避雷器来 控制电压峰值并取消合闸电阻需 求的电力公司。 下文介绍了从1969年首次建造这 类线路到几年前完成的765kV项目 期间AEP线路设计的发展情况。

在为新型765kV线路挑选绝缘子做出最后的决定之 前,AEP输电线路项目组和资产管理小组的工程师组成 了一个特别工作组来讨论每种类型绝缘子的优缺点。 基于这一评估工作,规定整个线路采用硅橡胶绝缘 子, 除了一些老式设计的悬垂杆塔,因为与杆塔的电 气间隙短,所以安装了瓷绝缘子。
由于线路经过的地区主要为山岭地区,同时也穿过了 林地(1级污秽区),泄漏距离要求安装32个标准绝缘 子组成的绝缘子串。然而,绝缘子供应商指出,配备 的SML强度为80000磅(36300公斤)的硅橡胶绝缘子 有更长的泄漏距离(大约12.5米),SML强度为50000 磅(22700公斤)的绝缘子中泄漏距离为10.5米。两种 类型的绝缘子的放电距离均为4.35米。
AEP在20世纪60年代早期做出发展765kV电压等级决定的背 后有两个基本因素。第一个因素就是现实情况,基于负荷增 长以及发电厂规模和位置的发展所进行的长远预测,很快产 生了扩大现有的345kV和138kV输电网的需要,这样进一步 导致了线路走廊的大量需求。 1条765kV线路输送的电力相当于5条345kV线路输送的电 力,或30条138kV电线输送的电力。然而,即使输电能力相 同,相应的线路走廊要求也存在巨大差别。1条765kV线路需 要95米的线路走廊。相比之下,等量的5条345kV线路要求总 宽 为 2 3 0 米 线 路 走 廊 ,3 0 条 1 3 8 k V 线 路 要 求 总 宽 为 9 0 0 米 的 线路走廊。 20世纪60年代,公众越来越反对将宝贵的房地产用于架设 高压架空线,美国很多地区支持超高压输电的理由就变成了 需要将电线的传输能力最大化。这样就可以使日渐珍贵的土 地资源最有效地利用起来。 第二个主要的考虑就是设计将线路的输电电压提升至800kV 的实际可行性已经得到证实。同时,AEP的345kV输电网覆盖 1 8 0 0 英 里 ,使 得 工 程 师 们 了 解 到 许 多 关 于 超 高 压( E H V )输 电的技术知识。同样地,建立765kV输电网的长期经济性将 优于现有的345kV和138kV的电网,因此在经济上和技术上 都得到了支持。 鉴于这些考虑,20世纪60年代初AEP开始着手765kV主要线
路的工程和设计。直到1969年,这个输电线路的第一部分从 肯塔基州的贝克发电站至俄亥俄州的马奎斯发电站开始投 入 使 用 ,全 长 6 8 英 里 。之 后 不 久 ,又 在 印 第 安 纳 州 ,俄 亥 俄 州,西弗吉尼亚州和弗吉尼亚州建造了765kV输电网。几年 内,AEP已经拥有超过1700公里这样的输电网并投入使用。 756kV输电网的一个重要特征就是它能与该电力公司现有的 345kV和138kV输电网完全整合。因此,新型超高压电力输 送与其他现有的电力输送的交叠,为从偏远的发电站到负荷 中心远距离的输送大电量提供了手段。超高压的发展也激励 了与周围电力输送系统的相互联通。 在 朝 这 个 方 向 发 展 的 过 程 中 ,A E P 基 本 效 仿 了 瑞 典 380kV(1952)输电网和加拿大魁北克水电公司的 735kV(1965)输电网,两者均反映了超高压设备和技术的不 断进步。在这两个例子中,偏远水力发电站的电力成功地被 输送到数百英里外的主要负荷中心。 自从建设第一条765kV线路以来,服务经验和技术的不断积 累和发展使得AEP也不断修改设计和工程依据以及确定新 电网所需的材料和零部件的规格。 怀俄明州 - 杰克逊渡口线新设计实践 在弗吉尼亚州刚刚竣工的怀俄明州-杰克逊渡口线路为AEP 的765kV项目的设计依据提供了各种有趣的例子。
相导线 最新的90英里长的765kV线路的设计是通过使用6分裂 795mcm 45/7 钢芯铝导线 (Tern)将可闻噪声降低至以前所 用电线的一半水平。使用6分裂相导线的决定是根据研究发 现这一结构能有效地降低可闻噪声。 AEP资产管理部门的工程师指出,导体数量和大小的选择必 须在电力公司现有的765kV线路中,将每相6分裂子导线变 为每相4分裂子导线布置时所产生的束张力增长最小化。 通过控制额外的机械负荷,任何新杆塔的设计在原有杆塔的 基础上只需要少量的修改。6分裂795mcm 45/7钢芯铝导线 (Tern) 与4分裂 Dipper 相导线所要求的电流承载能力应该 匹配。 6分裂子导线安装在直径为11.8厘米的圆形结构上。所需 的子导体数量通过现场试验来决定,该现场试验由1.1英 里的几个间距组成,这些间距过去为4分裂Dipper导线 (1351.5mcm45/7钢芯铝导线),现在将安装6分裂相导线。 试验数据清楚地显示在海拔较高的地区,可闻噪声、电视信 号干扰、无线电干扰和电晕水平降低50%以上。 架空地线 传统的AEP设计原则在金属杆塔(铁塔和钢管)的输电线路 上 采 用 2 条 7 - # 8 铝 包 钢 接 地 线 。然 而 ,如 果 接 地 线 在 提 供 避 雷保护外还用于数据传输,则其中一条或两条接地线均需替 换为光纤接地线。 AEP已经开始将一部分765kV线路中的架空接地线改装成开 环式布置,这样接地线通过安装有消弧角的瓷绝缘子与塔身 隔离,这个系统基本上通过封闭备用杆塔顶部两条接地线而 组成。

Typical AEP galvanized steel 特高压项目成为美国公司765kV线路设计发展中的亮点 特高压项目成为美国公司765kV线路设计发展中的亮点 Typical AEP galvanized steel

Fig. 2: Typical AEP galvanized steel suspension structure for 765 kV.

New galvanized steel guyed-V installed with stringing block 特高压项目成为美国公司765kV线路设计发展中的亮点 特高压项目成为美国公司765kV线路设计发展中的亮点 Topic 1 Dec 15 Weekly 20

Fig. 3: New galvanized steel guyed-V installed with stringing blocks prior to stringing of conductors. Helicopter crew in foreground is checking hardware assemblies of the right phase.

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