上海電力建設(shè)有限責(zé)任公司 丁陳榮

輸電技術(shù)是為方便降低導(dǎo)線波的阻攔及提高輸電能力，隨著輸電技術(shù)的增高也帶來較大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。新型輸電技術(shù)相比傳統(tǒng)輸電技術(shù)傳輸能力提高30～70%，所以各國都積極跟進(jìn)輸電技術(shù)的研究分析，而提高線路的傳輸能力是輸電技術(shù)中的必要因素。

1 各種新型輸電技術(shù)

1.1 緊湊型輸電技術(shù)

緊湊式輸電系統(tǒng)是當(dāng)前應(yīng)用比較多的一種新型輸電系統(tǒng)，研究和推廣的時(shí)間也比較長。緊湊型輸電線路設(shè)計(jì)和施工逐漸成熟，是完善緊湊型輸電技術(shù)的兩個(gè)重要關(guān)鍵。近年來，中國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也推動(dòng)了緊湊型輸電線路的發(fā)展，其中220kV 緊湊型輸電系統(tǒng)線路總長27km，330kV 緊湊型輸電系統(tǒng)線路總長103km，500kV 緊湊型輸電系統(tǒng)線路總長3745km。500kV 緊湊型輸電線路的自然功率比常規(guī)線路高34%，有利于保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

對于長距離輸電，輸電功率可增加1.3倍，壓縮線路走廊寬度為17.9m，采取砍伐走廊、砍伐樹木、拆除房屋等措施，可減少電磁污染、改善環(huán)境。4kV/m 以上的電場強(qiáng)度僅為16m，比48m 小2.3m，減少了電磁污染。對于緊湊型輸電線路，總成本比原成本高出5.7%，但單位電力成本低22%。隨著合成絕緣子價(jià)格的下降，綠色植保成本增加，為此采用緊湊型輸電技術(shù)提高其經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的效果和利益，并在同一桿塔上修建了多條雙回緊湊型輸電線路。

一般緊湊型的電路線路包括導(dǎo)線結(jié)構(gòu)和桿塔型。導(dǎo)線的布置有一定要求，需與分裂線結(jié)構(gòu)采用對稱分布，以便于相關(guān)人員的施工及施工后的維護(hù)?，F(xiàn)今我國進(jìn)行了對輸電線路上的多方面的加以改善，以此確保了其安全性[1]。一些線路較短且電壓水平也是比較低，按正常流程操作即可；對一些線路較長、電壓相對較高的線路，就需采取特殊方法如保護(hù)間隙的帶電作業(yè)來保護(hù)工作人員安全。

1.2 大截面導(dǎo)線輸電技術(shù)

大截面導(dǎo)線主要是在限定的電路容量中，慢慢將其容量增多以此來提高電路的輸送功率。大截面導(dǎo)線的優(yōu)勢就是節(jié)約土資源，對于一些土地耕地面積慢慢變少的地區(qū)來說是較不錯(cuò)的。由于導(dǎo)線截面的變大，輸電線路表面磁場減少但增減幅度不大，對輸電線路的整體影響也是不大的。其中無線電干擾和噪音也隨之降低，生產(chǎn)截面導(dǎo)線的關(guān)鍵是注意配套的金具。就現(xiàn)在來看，我國還是有許多廠家有生產(chǎn)截面導(dǎo)線的能力，因此截面導(dǎo)線在電路技術(shù)方面有了保障。大截面導(dǎo)體的優(yōu)點(diǎn)是增加其自身的傳輸功率且不會(huì)增加其自身的線損，可現(xiàn)今對輸電需求越來越大，導(dǎo)致大截面導(dǎo)線需求量也隨之增大，從而也導(dǎo)致了電路施工難度變大、花費(fèi)的費(fèi)用逐漸上升。因此一定要根據(jù)自己的需求合理利用大截面導(dǎo)線，不要過度浪費(fèi)大截面導(dǎo)線。

雖然我國大截面導(dǎo)線輸電技術(shù)起點(diǎn)低，但是隨著社會(huì)的發(fā)展，大截面導(dǎo)線輸電技術(shù)不僅跟上了科技的腳步，還給其新型輸電設(shè)計(jì)項(xiàng)目帶來較好效益，大截面輸電技術(shù)在我國的運(yùn)用也是較為廣泛。當(dāng)導(dǎo)線橫截面積變大后，單位長度導(dǎo)線的電阻就會(huì)減小，在熱容積的限制內(nèi)其允許負(fù)載流量也就會(huì)增大。因?yàn)檩旊娋€路的輸送功率和承受輸送電流的頻率是成正比，所以當(dāng)導(dǎo)線的橫截面變化較大、允許輸送的負(fù)荷電流增加后，其輸送的功率就會(huì)得到一個(gè)大幅度的改善[2]。

1.3 耐熱導(dǎo)線輸電技術(shù)

耐熱導(dǎo)線傳輸技術(shù)主要是指利用耐熱導(dǎo)線，提高允許的接觸溫度，增加導(dǎo)線的傳輸電流從而提高線路的傳輸能力。耐熱導(dǎo)線具有良好的傳輸性能，在一定的高溫條件下也能保持較好的傳輸性能和機(jī)械特性。在屋頂上輸電的線路上使用的耐熱導(dǎo)線已經(jīng)行得通，市場上也有多家可供選擇，配套金具的選擇也較多，完全滿足了當(dāng)今社會(huì)對電力傳輸?shù)陌l(fā)展需求。耐熱導(dǎo)線特別適合作變電站、發(fā)電廠等，使用下來是能較多的節(jié)約工程投資，獲得了大眾好評并取得不錯(cuò)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。在面對輸電距離遙遠(yuǎn)時(shí)耐熱導(dǎo)線就是一個(gè)最好的選擇，它能解決在傳輸路程太遠(yuǎn)所導(dǎo)致的系統(tǒng)不穩(wěn)定、線路耗損大等一系列問題。我國現(xiàn)在雖掌握了一般耐熱導(dǎo)線與金具生產(chǎn)的能力，但還需對其進(jìn)行優(yōu)化、加強(qiáng)其性能，提高其允許溫度、機(jī)械性能及導(dǎo)電率，將會(huì)推動(dòng)輸電技術(shù)的發(fā)展更上一層樓。但要注意的是，耐熱導(dǎo)線雖提高輸送功率，但在溫度提高后會(huì)產(chǎn)生增加線路受損的問題。

2 輸電技術(shù)的應(yīng)用及注意事項(xiàng)

據(jù)當(dāng)前情況和我國輸電技術(shù)進(jìn)步的現(xiàn)狀和條件，目前4種新型輸電設(shè)備均具有其特點(diǎn)及適宜使用的領(lǐng)域。根據(jù)緊湊型輸電線路的特殊性和優(yōu)點(diǎn)，為進(jìn)一步提高輸電能源的容量，緩解走廊之間的矛盾，降低建筑工程造價(jià)，保護(hù)良好的生態(tài)環(huán)境，緊湊型輸電線路將在110kV、220kV、330kV、500kV 各類型輸電壓標(biāo)準(zhǔn)等級上繼續(xù)進(jìn)行一次全方位的研究推廣和應(yīng)用，特別是以超大負(fù)荷為核心的地下城市功能區(qū)及人口密集的大城市中。在以超大負(fù)荷作為核心的大城市功能區(qū)以及地下居民人口密集、線路多的地區(qū)常經(jīng)常需旋轉(zhuǎn)或繞行多次。從當(dāng)前形勢來看，大容量配電站等長距離輸電線路的開發(fā)建設(shè)正逐步向戰(zhàn)略方向發(fā)展。在其他一些輸電線路上加強(qiáng)緊湊型輸電線路在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上是可行的，是傳統(tǒng)傳輸線輸電能力的徹底改變。未來緊湊型傳動(dòng)技術(shù)必將呈現(xiàn)多元化發(fā)展格局。

大截面導(dǎo)線雖相對輸送容量大、耗費(fèi)功率小，但傳輸電技術(shù)中的實(shí)施難度是較大、還需要消耗大量的材料，所以目前沒有推薦全面廣泛使用。大截面導(dǎo)線輸電技術(shù)建議使用在人口多、需求量大的輸電線路上。在一些大容量但中短距離的傳輸線上使用大截面導(dǎo)線也會(huì)產(chǎn)生不錯(cuò)的效果。

耐熱導(dǎo)線輸電線路是以提高線路流量來增強(qiáng)輸送功率，但這一線路不宜過長。它本身最大的優(yōu)勢便是體系在大容量、短線路的輸電線路上，如發(fā)電廠、電力站等一些輸電線路，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約不少投資，其一些性能效益將更顯著。近年來我國線路越來越多，走廊越來越緊張，一些新型線路更是接著一個(gè)，但據(jù)我國最新電力國情及從消耗、環(huán)保、安全等方面考慮出發(fā)，最適合的應(yīng)該就是同塔雙回路方案[3]。

如電力系統(tǒng)被外界破壞，整個(gè)電力系統(tǒng)也會(huì)受到較大影響，會(huì)導(dǎo)致較多用戶的供電中止，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)分解。所以要注意保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這關(guān)系到電力系統(tǒng)是否安全運(yùn)行。

超高壓長距離輸電線路最佳輸電功率應(yīng)接近(略低于)自然功率，即線路上產(chǎn)生和消耗的無功功率是自補(bǔ)償?shù)?，且在輸電線路的前端和末端不需要無功功率來保證其工作能力，是最完備和最經(jīng)濟(jì)的輸電方式。在四項(xiàng)新輸電技術(shù)中，只有緊湊型的同一座鐵塔的運(yùn)行速度接近或略低于天然輸電功率，而大截面導(dǎo)線和耐熱導(dǎo)線則使用超自然輸電功率。因此，當(dāng)線路輸送的功率超過自然功率時(shí)，系統(tǒng)需提供無功功率。電力系統(tǒng)無功功率須在一天中的任何時(shí)候都保持平衡。如果要保持負(fù)載之間的電壓水平，就須將相應(yīng)的無功功率給予其電壓水平。

從整體來說，要想維持整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定，那就必須要有夠多的無功電源來滿足系統(tǒng)負(fù)荷無功功率需求與無功損耗補(bǔ)償，這樣才能更進(jìn)一步的去穩(wěn)定系統(tǒng)。若系統(tǒng)沒有功供電。它將在一定程度上促進(jìn)無功功率達(dá)到一個(gè)較低的高電壓水平，即通過減小或降低電壓、增加負(fù)載吸收無功功率等方式彌補(bǔ)其中的不足。同樣，如果缺乏調(diào)整手段，在一定的時(shí)期內(nèi)可能出現(xiàn)了無功過剩，也可能導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行中的電壓超標(biāo)。因此在進(jìn)行超自然有效電源傳輸時(shí)，應(yīng)認(rèn)真地了解和考察檢查超自然有效電源與超自然無效電源分布。

傳統(tǒng)的緊湊型輸電和同桿并架多回輸電的輸電功率接近(或略低于)自然功率，長距離無功補(bǔ)償不大，因此適用于超高壓長距離輸電線路。當(dāng)然，緊湊型輸電技術(shù)和同桿并架雙回輸電技術(shù)也適用于中短距離輸電線路。對于大截面導(dǎo)體和耐熱導(dǎo)體來說，這是一種超自然的動(dòng)力傳輸。線路越長，電壓降越大，附加功率損耗越大，無功損耗越大，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定，因此它不適用于長距離輸電線路。這時(shí)需進(jìn)行無功補(bǔ)償，利用調(diào)節(jié)裝置來此提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，但同時(shí)也存在不足，因?yàn)樾枰黾油顿Y。當(dāng)傳輸距離大于500km 時(shí)，超自然動(dòng)力傳輸在極限串補(bǔ)條件下的輸電功率不能隨線路投資的增加而同步增加，因此大截面導(dǎo)體傳輸技術(shù)和耐熱導(dǎo)體傳輸技術(shù)更適合于中短距離傳輸。

3 輸電能力存在的不足及分析

目前，我國根據(jù)現(xiàn)有電力走廊資源，開發(fā)提高輸電線路耐溫能力的技術(shù)，廣泛推廣采用耐熱型導(dǎo)線，提升了熱穩(wěn)定性水平。提高對線路傳輸溫度的要求以及通過加強(qiáng)對電路引腳導(dǎo)線允許溫度的要求，這兩個(gè)因素都是改革傳統(tǒng)的輸電技術(shù)重要組成部分。其中一個(gè)重要的原因是，單位線路走廊占總面積的輸電量最多可比鐵塔增加三倍以上，在由于線路走廊狹窄的區(qū)域，只需通過更換一條橫截面與鐵塔規(guī)格較接近的鋁線和耐熱鋁合金鐵塔即可，基本上不必再征用一條線路走廊來代替鐵塔，可以很好地滿足對增加輸電量和供應(yīng)能力的需要，原來一條線路的輸電量比鐵塔提高40%～60%，不但為鐵塔節(jié)約了很多的工程投資與寶貴的是土地利用資源，而且建設(shè)速度快，經(jīng)濟(jì)活動(dòng)過程中的效果與利益顯著[4]。

專家分析指出，由于電網(wǎng)建設(shè)長期缺乏投資，電網(wǎng)建設(shè)拖欠不少，大型輸電線路和負(fù)荷中心輸電線路的“瓶頸”現(xiàn)象普遍，配電網(wǎng)的供電能力也相對不足。在一定程度上還存在著“不輸、不降、不用”的問題，制約作用明顯，難以適應(yīng)社會(huì)主義國民經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，難以提高全體人民生產(chǎn)生活的用電需求。采用60%IACS 耐熱鋁合金輸電導(dǎo)線技術(shù)改造城鄉(xiāng)電網(wǎng)，不僅節(jié)約和保護(hù)了環(huán)境，而且大大提高了其輸電能力，是“綠色制造”先進(jìn)技術(shù)示范項(xiàng)目，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。在我國輸變電線路的工程建設(shè)中，特別是在西部地區(qū)，有許多地區(qū)落差過大過小，這就要求盡量使用線路容量大、承載能力大的導(dǎo)線進(jìn)行輸電。

耐熱鋁合金導(dǎo)線的單價(jià)雖然是普通導(dǎo)線的1.6倍，但遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)線路的綜合成本。為節(jié)約土地資源，簡化線路的組成，節(jié)約更多的成本和材料，不必再需要投入大量資金用于輸入和控制線路的各個(gè)方面，特別是在一些與導(dǎo)線走廊狹窄的地方，只需對導(dǎo)電引腳進(jìn)行一個(gè)相似的改動(dòng)，基本不必再根據(jù)導(dǎo)線引腳進(jìn)行改動(dòng)，能充分地滿足針對安全導(dǎo)線的高強(qiáng)度特點(diǎn)。它通?？梢詫?shí)現(xiàn)在150℃的高溫下傳遞功率(通常導(dǎo)體的最大工作溫度為90℃)，同時(shí)也將傳送數(shù)據(jù)容量大幅提高到40%～60%。由于大大改善了引出點(diǎn)的傳遞效率，可以節(jié)省一些線路項(xiàng)目的投資。

綜上，從我國今后輸電技術(shù)的發(fā)展看，多種新型輸電技術(shù)的綜合應(yīng)用是發(fā)展方向。同時(shí)需要國家重視新型輸電存在的不足并作出更好的應(yīng)對策略，以此更好的降低電力管理所需要投入的昂貴成本，以及對原使用的輸電技術(shù)進(jìn)行更強(qiáng)的優(yōu)化，以此為現(xiàn)代化城市的電力發(fā)展打下了不錯(cuò)的基礎(chǔ)。