±500 kV永富直流输电工程分极送电接地方案造价分析

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(西南电力设计院，四川 成都 610021)

0 引 言

滇西北五地州水电资源丰富，可开发电源装机容量约60 000 MW，将成为云南省重要的水电基地，滇西北电网将成为南方电网“十二五”及中长期西电东送的主要送端电网。根据当前云南水电开发情况，“十二五”及“十三五”期间，金沙江中、下游以及澜沧江流域梯级电站将陆续建成投产。根据当前电力平衡计算，在满足当地用电需求的基础上，滇西北地区“十二五”期间将有超过10 000 MW电力需要送出，现有的输电通道无法满足外送条件。在建的±500 kV永富直流输电线路正是肩负着分极送电云南、广西电网的重要任务，采用了双极两端中性点接地的设计方案，对类似工程的设计起到了借鉴作用，为加强中国±500 kV直流网架建设提供了技术创新[1-3]。

1 永富直流运行方式特点

永富直流额定电压为±500 kV、额定输送功率为3 000 MW，存在3种运行方式，交流侧接线示意图分别如图1～图3所示。

图1 永富直流3 000 MW全送广西时受端换流站接线方式

图2 永富直流3 000 MW全送云南时受端换流站接线方式

图3 永富直流送云南、广西各1 500 MW时受端换流站接线方式

永富直流全送广西、全送云南运行方式的不平衡电流规模、持续时间均与常规的±500 kV、3 000 MW直流相同。永富直流两极分送两异步交流电网方式，由于两侧电网负荷需求不一致，有可能导致两极输送功率不一致而不平衡电流规模较大，对接地极系统或金属中线系统提出了更高要求。这里主要对永富直流两极分送方式的不平衡电流规模及持续时间进行估算，为永富直流的接地极系统和金属中线的设计提供参考意见[4-5]。

2 最大规模不平衡电流

永富直流两极分送两个异步电网方式，直流最小功率按双极10%(300 MW)、单极20%(300 MW)考虑最极端情况下，永富直流两极分送时的最大规模不平衡电流需满足1.1倍的长期过负荷能力、2 h的1.3倍过负荷能力、3 s的1.4倍暂态最大过负荷能力[6]。

3 两极分送时永富直流持续不平衡电流规模及时间

永富直流两极分送云南、广西时，除由控制误差以及由故障引起的不平衡电流外，能持续导致两极不平衡电流较大的方式主要由直流受端云南、广西两侧负荷需求规模以及需求特性差异引起，根据两极分送时的云南、广西两侧的负荷需求及特性，最大、最小持续不平衡电流、年运行按时数、等效损耗小时数如表1所示。

表1 永富直流分极运行时的不平衡电流及持续时间

注：上述计算不包括由控制误差引起的不平衡电流以及由故障引起的不平衡电流。

表2 金属中线方案投资估算 单位：万元

表3 武屯极址及接地极线路投资估算比较表

表4 郎冲极址及接地极线路投资估算比较表

表5 总投资比较表

根据不平衡电流及持续时间的对比分析，综合考虑永富直流分极运行方式持续时间和输送功率的不确定性，从兼顾运行灵活性和节约工程建设投资考虑，在直流工程40年使用寿命可按情景2运行10年、情景1运行30年进行工程设计。

4 同塔架设金属中线投资估算

永富直流输电线路工程额定电流为3 000 A，最大过负荷电流为3 300 A(即1.1倍额定电流)。金属中线导线截面按允许载流量选择，导线允许载流量按最大过负荷电流(3 300 A)考虑。初步选择JNRLH60/G3A-300/40、JNRLH60/LB1A-800/70、JNRLH60/LB1A-630/55等3种导线进行分析比较，综合考虑系统远期规划及长期运行安全，推荐采用与极导线弧垂匹配性较好且载流量储备较充足的JNRLH60/LB1A-800/70耐热导线方案。采用JNRLH60/LB1A-800/70、JNRLH60/LB1A-630/55两种导线的金属中线方案投资估算比较见表2所示。

5 极址及接地极线路投资估算

5.1 武屯送端接地极及接地极线路投资估算

武屯接地极按长环异形考虑，长边约1 200 m，短边240 m，环长约2 800 m，埋深约5 m。武屯极址接地极线路长度65 km, 全线10 mm冰区。武屯极址及接地极线路投资估算比较表详见表3所示。

表6 各方案特点及问题汇总表

5.2 郎冲受端极址及接地极线路投资估算

郎冲极址的极环采用水平紧凑型，三同心圆环布置(半径165/115/80 m)。外环分为四段，中环和内环分为两段，并由导流电缆从极环中心引接至馈电棒处，加装均流电阻。郎冲极址接地极线路长度51.5 km, 全线5 mm冰区。郎冲极址及接地极线路投资估算比较表详见表4所示。

6 总 结

接地极方案与金属中线方案总投资比较见表5所示。

在表5总投资比较表中，金属中线方案相对接地极方案而言，在不平衡安时数小于9 168 kA·h/a情况下，具有总投资低的特点，但国内尚无同塔架设金属中线的先例，国外运行经验也较少，需进一步开展金属中线防雷保护、绝缘配合、电磁环境、交叉跨越及对地距离等研究工作。通过对永富直流输电工程采用双极两端中性点接地方案或采用双极金属回线方案进行的经济技术比较，总结归纳出的比较结论及方案特点，也为以后拟建相似工程的投资决策提供参考。各方案特点及问题汇总详见表6所示。

[1] 黄成果.云南电网十年展望[J].硅谷, 2012(3)：33-34.

[2] “十二五”云南多直流送端电网研究[J].云南电力技术, 2013，41(8)：97.

[3] 李品清，郑外生，吴安平，等. 云南“十二五”500 kV规划电网结构和特征分析[J].南方电网技术,20104(1)：35-38.

[4] 鲁志伟.直流放射形水平接地体接地电阻的简化计算[J].华东电力,1990，18(10)：24-26.

[5] 黄海鹏.500 kV直流系统单极运行地电流对中性点接地变压器的影响及处理措施[J]. 广东输电与变电技术,2004(1)：25-27，28.

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