输电线路建设及运行中设备新材料及维护新技术的探讨

输电线路建设及运行中设备新材料及维护新技术的探讨

【摘要】：本文结合自身工作经历，首先分析了目前输电线路建设及运行中存在的主要制约因素。接着联系实际，从输电线路设备新材料及维护新技术方面详细探讨了解决这些制约因素的方案，以期为输电线路建设及运行工作提供一些帮助。

【关键词】：输电线路；制约因素；新材料；维护

1引言

随着我国经济的不断发展和综合国力的显著提高。人们越来越关注输电线路的建设与发展。完善并提高目前输电线路建设与运行的水平逐渐成为电力发展的重要环节。但是，输电线路在建设与运行时受到线路走廊、自然环境等方面的制约。所以我们必须研发一些能够避免这些制约因素的新材料，并发展更科学、更有效的输电线路建设及运行维护的新技术。目前常见的新材料有碳纤维导线、耐热导线、高强度塔材等。先进的输电线路建设及运行维护技术主要有建设特高压输电线路、紧凑型输电创新技术等。这些创新型材料及技术不仅可以解决一些制约因素，还能够增进输电线路的发展进程，保障人民的生命财产安全。

2目前输电线路建设及运行中存在的主要制约因素

2.1线路走廊因素

根据塔型及导线排列方式，并结合无线电干扰、地面电场、可听噪声等电磁环境水平以及线路的安全运行要求等因素，我国对线路最小走廊宽度有明确的规定，500kV输电线路走廊宽度一般在55～60m内。但是近年来全国范围内电网的建设不断加快，对线路走廊的需求面积迅速增加，加上国家保护土地资源政策的颁发，引发的树木砍伐、房屋拆迁以及走廊附近电磁环境等纠纷越来越突出。线路建设中走廊征地也遭遇了前所未有的问题和制约。表1为上海浦东地区500kV输电线路建设过程中房屋拆迁所造成的费用比重统计。表2为吉林地区输电线路建设过程中森林砍伐及征地赔偿费用统计。根据表格可知，输电线路走廊建设时房屋拆迁、征地赔偿和森林砍伐费用均呈现逐年增长趋势。

2.2自然环境因素

自然环境因素主要包括放电因素、线路污闪以及冰害作用等。放电因素就是雷电对输电线路的影响，破坏力强，后果极其严重。而线路污闪就是由环境污染、恶劣天气等造成的线路损坏，也是影响较大的因素。至于冰害作用，总所周知，2008年我国的强冰雪灾害造成了很多地区线路断裂、线路塔倒塌（如图1湖南娄底因冰雪造成的线路塔倒塌）、绝缘子击穿等，它不仅影响用户的正常用电，还会危及人们的生命安全。图2所示为覆冰绝缘子与污秽绝缘子交流耐受电压的比较，由此可知，除了两者耐受电压的数值有差异外，它们的耐受电压随等值附

盐密度的变化趋势基本一致，而且明显低于正常绝缘子。

3输电线路建设及运行中设备的新材料类型

3.1碳纤维导线

使用碳纤维导线进行输电，一方面可以提高线路的输送容量，另一方面还可以保证线路运行的安全性和稳定性。其中，碳纤维的芯铝绞线现在已经得到了广泛地应用。它重量轻、强度大、线损小、耐高温以及弧垂也比较小。因此当线路处于高温环境时，其弧垂不会超过钢芯铝绞线弧垂的二分之一，而且碳纤维的芯铝绞线抗拉强度大，能够完全保证输电线路运行时的安全性。

3.2截面积较大的导线

采用大截面导线，可以提高线路输送容量、降低线路损耗。如果交流线路采用截面积较大的导线，还可以提高线路的载流量。另外，采用截面积较大的导线后，单位长度导线的电阻和导线表面电位梯度将会减小。在线路运行电压及输送距离、输送容量一定的条件下，线路走廊的电磁环境将会得到进一步改善，从而使得线路的电晕损耗和电阻损耗也将减少，更加突出了输电线路的资源节约特点。

3.3扩径导线

扩径导线非常适用于有导线电晕控制的海拔较高的地区的输电线路。一方面，和外径相同的常规导线相比，扩径导线铝截面较小，可以节省不少的铝材。而且它的重量较轻，还可以减小杆塔荷载。另外，扩径导线的制造成本并不高，和常规导线差不多，因此可以降低线路的投资成本。另一方面，和具有相同载流量的常规导线相比，由于扩径导线的外径较大，因此无线电干扰和电晕损耗值较小，线路走廊的电磁环境水平比它们要好的多。例如西北的750kV输电示范工程在海拔较高地区采用了扩径导线，起到了良好的效果。

3.4高强度塔材

目前我国多采用屈服强度为235、345N/mm的两种强度等级的超高压输电线路塔材质。当线路设计荷载较高时，很多单位选择加大材料规格的方法来提高铁塔的承载能力，但是这势必会导致铁塔耗钢量的增加。所以笔者建议在此情况下，应该考虑使用承载力强的高强度钢。因为此类钢材可以有效降低杆塔重量，方便施工。据相关数据显示，日本欧美等国家的输电线路使用的钢材屈服强度已经达到了440、450N/mm。我国西北地区750kV输电线路建设时也尝试采用了屈服强度为420N/mm的高强度钢，此类钢材的使用使塔的整体重量降低了15%，取得不小经济效益。目前已投入使用的高强度钢塔有钢管塔、复合材料绝缘杆塔等。

4输电线路建设及运行中设备维护的新技术种类

4.1建设特高压输电线路

我国目前最大的电网问题就是输送的容量不够大，难以满足人们的生产生活需求。因此应该建设距离远、容量大的特高压输电线路，并且将其作为我国电网的主要网络。而且目前我国的电网比较复杂，在安装输电线路的时候依然选择线路走廊，这就无可避免地要增加征地费用。但是如果运用特高压电技进行输电，不仅可以避开电网复杂的地区，提高电网的效益。还可以显著提高经济效益。图3为2010年我国投运的第二条±800kV特高压输电线路（向家坝——上海），该输电线路投入运行后解决了容量过大导致线路短缺的现象，使得电网更加的坚固。

4.2紧凑型输电创新技术

经过长久的发展之后，以往的交流电输电方式在输电线路的结构上已经实现标准化，形成了普遍的输电线路。但是随着电量输送容量的不断增加，这些定型交流输电方式已经不能满足需求。因此越来越多的单位采用紧凑型的输电线路，这种同塔多回路的输电方法不仅可以提升单位上的输电容量和输送效率，还可以很好地节约走廊的使用面积，降低资源的耗损率，节约成本。图4为乌鲁木齐北～五彩湾750kV双回输电线路工程，该工程投入使用后，彻底解决了输送容量小的问题，大大改善了输电线路的性能。4.3数字化电网技术

据以往经验可知，我国传统的勘测模式在线路勘察时不仅要消耗大量的时间，而且效率非常低。所以，我们应逐渐发展数字化电网技术。该技术可以解决传统勘测手段中的问题，大大提高线路勘测效率。最近几年，卫星、雷达等监测模式在一些大型输电线路中已经被广泛运用，但是这远远不够。我们还需要致力于将CIS、GPS等先进技术应用到电网监测中，并通过数字化方式获取线路的信息，智能分析线路的问题及改进方向。

4.4全方位监测技术

全方位监测技术主要包括预警技术和实时监测技术。这些技术能够及时判明线路是否遭受污秽、雷风大雨、覆冰等恶劣自然条件，有助于人们快速启动应急机制，有效指导线路防灾工作。近年来我国的冰害等恶劣气候频频发生，引起的电网事故也有增无减，这严重影响了超高压、跨区电网的正常运行，也威胁着即将投入使用的特高压骨干网架。所以我们应在雷电监测、实时在线监测等常规监测的基础上，辅助结合卫星遥感、遥测等新技术，进一步实现广域电网的全方位监测，切实提高输电线路的运行维护水平。

5结束语

除了上述探讨的几种方法外，目前普遍采用的还有提升导线悬挂高度，这种方法可以改善导线下方的电磁环境，减少房屋拆迁、走廊征地等建设成本。总而言之，随着技术水平的不断提高以及人们对材料创新的不断深入，全面、高效地解决输电线路建设及运行中存在的问题，切实提高线路的安全性及稳定性将不再