1000kV 特高压试验示范工程输电线路

1000kV特高压试验示范工程输电线路 （山西段）运行情况分析
曹明德
（山西省电力公司超（特）高压输变电分公司，山西省 太原市 030006）
摘要:本文对1000kV特高压试验示范工程输电线路（山西段）运行情况进行了分析,提出了相应保证安全运行的对策措施和建议,对今后1000kV特高压输电线路的设计和运行起到了一定的参考作用。

关键词：特高压；试验示范工程；运行情况
1 引言
晋东南—南阳—荆门1000千伏特高压交流试验示范工程是目前世界上运行电压最高、代表国际输变电技术最高水平的交流输变电工程。

特高压交流试验示范工程的成功投运和安全稳定运行，标志着我国在特高压输电领域从理论到实践的跨越，在远距离、大容量、低损耗的特高压核心技术和设备国产化上取得重大突破。

持续做好特高压运行管理工作，对保障国家能源安全、促进能源工业科学发展具有重要意义[1-5]。

特高压交流试验示范工程输电线路途径山西、河南、湖北三省九地市，包括1000kV长南一线、南荆一线，全长644.61公里。

2007年6月开工建设，2009年1月6日正式投入运行。

1000kV长南一线（山西段）途经长子县、沁水县、泽州县3个县级行政区，长116.17公里；铁塔229基，直线塔（酒杯型）192基，耐张塔（干字型）37基，平均塔高70米；全线采用八分裂导线，型号为LGJ-500/35及LGJ-630/45，地线一侧为良导体，型号JLB20A-170，另一侧为光纤复合架空地线（OPGW）；绝缘配置悬垂串中相为V串，边相为I串，耐张串为四联串，I、II级污区采用双伞盘形绝缘子，Ⅲ、Ⅳ级污区采用复合绝缘子。

长南一线（山西段）是试验示范工程地形最差、风速最高、污秽最重、穿越采空区最长、跨越林区最多、雷电活动强烈重叠区域[6]。

1000kV特高压输电线路在前苏联和日本虽然有一定的运行经验，但由于环境差异，运行特性和运行风险也存在差异，需要认真分析，做到可控、能控、在控。

本文对长南一线（山西段）运行情况进行了详细的分析,提出了相应保证安全运行的对策措施和建议,对今后1000kV特高压输电线路的设计和运行起到了一定的参考作用。

2 运行情况
2.1 运行情况
截止4月18日，长南一线（山西段）运行良好，经受了特高压大负荷试验和2月初晋东南地区冰雪天气的考验。

组织设计、制造、施工、运行、科研等方面专家，开展了多方协同专家巡线，运行中未发现影响线路安全运行的缺陷。

2.2 设备评价
为掌握长南一线（山西段）各个阶段状况，进行了以线路健康水平为重点的设备评价，分基础、杆塔、导地线、绝缘子、金具、接地装置、附属设施、通道环境等八个单元，涵盖线路投运前性能评价、线路试运行情况评价、线路运行维护情况评价、线路技术监督情况评价、线路技术改造计划制定、执行及效果情况评价六方面，总体评价为“完好”。

3 运行情况分析
3.1 运行环境特点
运行环境直接影响输电线路安全运行，长南一线（山西段）是试验示范工程地形最差、风速最高、污秽最重、穿越采空区最长、跨越林区最多、雷电活动强烈重叠区域。

1）高山大岭多，长南一线（山西段）全线高山占60.7%，山地占36.7%，丘陵占2.6%，海拔最高1327米，地形条件相对较差。

2）气象条件复杂，晋东南盆地位于太行山、太岳山之间，属于典型的大陆性气候，太行山山区地势陡峭，海洋性暖湿气流输入过程中被高山阻挡，使气流抬升，多发生历时短、强度高、伴随大风的局部性特大暴雨；冬末春初，暧湿气流北上或
气温回升，容易发生覆冰。

另一方面，盆地大气污染物不易扩散，冬季长时间积污严重。

3）途经采空区，长南一线（山西段）约23公里位于采空区，126-149#段位于湘屿煤矿采空区，177-185#段位于段屿煤矿采空区。

4）外力破坏区，晋东南地区，尤其是长治地区是山西省输电线路外力破坏事件的多发区，破坏形式以盗窃为主，个别村镇甚至存在盗窃团伙，威胁线路安全运行。

3.2 已有线路运行情况
目前，晋东南地区已有500kV线路13条，220kV线路46条，与在晋东南地区，与长南一线（山西段）邻近的线路有原500kV久晋Ⅰ、Ⅱ线、晋临Ⅰ、Ⅱ线，220kV长东线、东芹线、丹东线、苏丹线，这些线路历史上典型故障有风偏、冰闪、采空区塌陷和外力破坏。

1）风偏放电，2004年6月16日，220kV丹东线83#、84#塔发生风偏放电，220kV长东II线左相导线下线被风刮到相邻110kV线路放电跳闸，水平距离位移达14.7米。

2）覆冰跳闸，2006年1月29日，500kV晋临线在沁水、翼城分水岭发生覆冰闪络。

3）采空区塌陷，1999年-2008年，阳淮Ⅱ线G60、阳淮Ⅲ线S53塔、阳东线G55、晋临线19#等500kV线路，东芹线52#、苏丹线48#、苏神线38-42#、东风线38#等220kV线路因采空区塌陷，造成杆塔倾斜、基础变形，后移位改造处理。

4）塔材丢失，2003年12月27日，220kV苏丹线因拉线UT、铁塔地脚螺栓、塔材被盗，造成LV塔倒塔。

3.3 特殊区域
正确合理划分并动态更新特殊区域，差异化落实针对性运行维护措施，是输电线路安全运行的重要保证。

结合运行环境和已有线路运行经验，长南一线（山西段）可划分为采空区、压煤区、微气象区、鸟害区、山火易发区、易受外力破坏区等特殊区域。

针对特殊区域应落实相应防范措施。

1）采空区，对126-149#、77-185#采空区，设计建设阶段已经采取了大板基础、灌浆处理、分离塔等措施。

2）压煤区,1-125#位于沁水煤田规划区。

3）微气象区，14-28#位于微气象区。

4）鸟害区，4-10#位于申村水库附近,鸟类活动频繁。

5）山火易发区，23-35#、38-54#、65-75#、99-108#、197-205#等线段处于灌木和松树混合林区。

6）易受外力破坏区，5-6#、17-18#、22-23#、27-28#、35-36#、44-45#、81-82#、128-131#、156-160#、173-174#、177-178#、180-187#、191-197#、207#、213#等线段、杆塔，处于采矿采石、挖沙取土、盖房等区域。

4 运行特性及风险评价
1000kV特高压输电线路在前苏联和日本虽然有一定的运行经验，但由于环境差异，运行特性和运行风险也存在差异，需要认真分析，做到可控、能控、在控。

4.1 雷击闪络方面
特高压线路杆塔高度和宽度较超高压线路增加很多，线路的落雷数量也将会大幅增加。

但特高压线路绝缘水平提高很多，尤其是反击耐雷水平，约为300kA左右，大幅值雷电流出现概率很低，因此特高压线路的反击闪络概率较超高压线路有较大降低；而另一方面，绕击闪络概率会增加，除杆塔高度大大增加外，还因为导线上工作电压幅值很大，比较容易由导线产生向上先导，使避雷线屏蔽性能变差。

前苏联1150kV线路在不长的运行期间(3000km.a)内发生雷击跳闸21次，跳闸率高达0.7次/100km.a，远高于我国500kV线路运行统计值0.14次/100km.a，跳闸的基本原因是边导线保护角过大（22º）。

我国特高压线路已经采取了减小保护角措施，在一定程度上可以大幅度降低雷击跳闸率，但雷电绕击跳闸仍然是特高压线路可能发生的故障。

4.2 污秽闪络方面
污秽闪络故障重合闸成功率低，停电时间长，危害性大。

山西大气环境环境污染整体比较严重，晋东南地区为多雾地区，长南一线（山西段）I、II 级污区采用双伞盘形绝缘子，Ⅲ、Ⅳ级污区采用复合绝缘子，按照污耐压法，采用饱和盐密确定绝缘子片数，并适当增加裕度，污秽闪络问题不突出，但在冬季长时间无降水的情况下，要特别注意防止脏雪短时快速积污闪络。

4.3 覆冰（雪）故障方面
冰（雪）害故障原因：一是因覆冰（雪）荷载
超过设计允许值造成断线、倒杆塔事故；二是架空地线因覆冰而使其弧垂增大，缩小了与导线的距离，发生闪络；三是线路各档覆冰（雪）厚度不均匀，使得某些档导线弧垂过大造成对地或交叉跨越距离不够，发生闪络；四是绝缘子串覆冰（雪）降低了绝缘水平，覆冰、积雪量过大会引起绝缘子串闪络。

山西覆冰以雾凇为主，雨凇为辅，海拔高度越高，覆冰厚度越大，长南一线（山西段）途经易覆冰区，已有线路也曾发生过覆冰（雪）故障，冰（雪）害故障风险存在。

4.4 风灾故障方面
大自然中各种不同速率的风都会对特高压输电线路造成危害，其中飓风会造成杆塔倾覆、导地线折断；短时的飑线风会引起导线发生严重风偏，造成闪络跳闸故障。

1）风偏闪络，长南一线（山西段）直线塔中相采取了V型串，耐张塔跳线采用了装配式硬跳线，在一定程度上降低了风偏概率，导线对地最小距离为20-22m，对树放电的概率较小，风偏闪络问题不突出。

2）微风振动，特高压线路导地线悬挂高度高，子导线有24根，微风振动能量大，可能导致防振锤位移、地线疲劳断股及悬垂线夹凸轴磨损、铁塔螺栓松动等缺陷，运行中应加强监视和定期检查。

4.5 鸟害故障方面
鸟害故障一般有四种类型：
1）鸟在展翅飞翔时，身体短接空气间隙。

2）鸟在筑巢时，所叼金属导体短接空气间隙。

3）鸟粪污染绝缘子表面，导致在潮湿空气中的沿面闪络。

4）大鸟在杆塔上排便时，粪便造成导线与塔体瞬间短路。

从山西多年鸟害故障分析，上述1、2类鸟害故障对35kV及以下线路危害较大，3、4类鸟害故障对所有电压等级输电线路均有危害，220kV及以上输电线路鸟害故障主要为第4类，肇事鸟类多为黑鹳，并且随着电压等级提高，绝缘子串长增加，闪络概率降低，特高压线路绝缘子串长达10m，发生鸟粪闪络的概率很低。

4.6 外力破坏方面
特高压输电线路铁塔高、荷载重，导线对地距离大，与超高压线路相比，外力破坏形式和危害有一定特殊性。

1）由于特高压导线对地高度的增加，除非森林大火，一般山火和施工误碰不会导致特高压线路故障跳闸。

2）晋东南地区山地、丘陵比例大，雨量相对集中，且多发特大暴雨，地面河流和大部分干枯的沟壑，都可能暴发山洪；冲洪堆积形成的丘陵、山梁，地质破碎，雨季容易产生山体滑坡，对特高压线路造成影响，设计建设阶段已采取了相应措施。

3）结合已有线路运行经验，对位于采空区线路，由于24根高张力子导线对铁塔的控制，煤矿采空区沉陷可以使铁塔倾斜、铁塔结构发生应力重分配，下段杆件变形，但一般不会直接导致铁塔倾覆。

4）爆破方式露天采矿和铁塔杆件失盗可使特高压线路受损，结构应力发生改变，在恶劣气象条件下引发事故。

5 保证安全运行的措施
5.1 管理措施
1）建立长南一线（山西段）特护体系、技术监督体系和事故应急体系，建立以运行单位、设备制造厂、技术监督单位、施工单位“四位一体”的特护体系；建立由运行单位为主体，技术监督单位、设备制造厂深度参与的技术监督体系；建立运行单位、施工单位、设备制造厂、技术监督单位为一体的事故应急体系。

2）建立多方专家协同巡线制度，发挥各方优势，集合设计、制造、施工、运行、科研等方面专家，每季度组织一次专家协同巡线，综合分析线路运行状况，排查影响安全运行的隐患。

5.2 技术措施
1）加强采空区线路的巡视检查，加装杆塔倾斜在线监测装置，掌握采空区杆塔基础变化速度；天气变暖、地表土壤开始解冻等特殊季节，缩短巡视周期，实时监测；根据变化情况，采取调整地脚螺栓、增加临时拉线、更换塔脚板、杆塔移位等措施。

2）加强与煤炭部门联系，准确掌握煤矿开采计划，加强对杆塔影响的评估，编制应急处置预案，落实备品备件，做到超前防控。

3）加强微气象区监测，积累气象数据，加装微风振动、绝缘子风偏导线张力和覆冰在线监测装置；特殊季节，缩短巡视周期，做好特巡工作。

4）增加鸟害区巡视次数，逐步掌握鸟类活动习性和规律；结合实际采取加装防鸟刺等防止鸟粪闪络措施。

5）结合季节，加强山火易发区巡视，增加巡视次数；加大电力设施保护宣传，聘请护线员和山火信息员，充分利用卫星火情监测系统，及时发现火情；建立与当地森林警察、消防部门的联系，发现火情及时汇报，争取相关部门支持。

6）加强易受外力破坏区巡视，及时发现打桩划线、砖石堆放等；严格施工许可制度，防止已关停非法矿场开工；加强与政府相关部门联系，避免在电力设施保护区内违章批复用地、违章规划和违章开发等事件。

6 结论
a）长南一线（山西段）运行良好，设备总体评价为“完好”。

b）长南一线（山西段）高山大岭多、气象条件复杂、途经采空区，附近已有线路有风偏、冰闪、采空区塌陷和外力破坏等故障。

c）特殊区域主要有采空区、压煤区、微气象区、鸟害区、山火易发区、易受外力破坏区等。

d）反击耐雷水平高，雷击闪络以绕击为主；污秽闪络问题不突出，注意防止脏雪短时快速积污闪络；存在冰（雪）害故障风险；鸟害故障、风偏闪络不突出，重点关注微风振动问题；一般山火和施工误碰不会导致特高压线路故障跳闸；采空区一般不会直接导致铁塔倾覆；开山炸石和盗窃破坏可能引发事故。

e）从管理和技术两方面综合采取措施，保证线路安全运行。

7 参考文献
[1] 刘振亚，特高压电网，中国经济出版社，2005.
[2] 舒印彪，胡毅，特高压交流输电线路的运行维护与带电作业，高
电压技术，V ol.33,No.6，pp.1-5,2007.
[3] 舒印彪，张文亮，特高压输电若干关键技术研究，中国电机工程
学报，V ol.27,No.31,pp.1-6,2007.
[4] 舒印彪，张文亮，周孝信等，特高压同步电网安全性评估，中国
电机工程学报，V ol.27,No.34,pp.1-6,2007.
[5] 舒印彪，胡毅，交流特高压输电线路关键技术的研究及应用，中
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[6] 陈家宏，谷山强，李晓岚，等，1000kV特高压交流试验示范工程
线路走廊雷电分布特征研究，中国电力，V ol.40，No.12, pp.27-30, 2007.。