超高压输电线路在热稳定极限方式下运行的新问题
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我国过去超高压输电线路都运行在系统稳定极限方式下,线路输送容量不够大,当需要大容量输电时,则选择多架线路的方式,以保持每回线的输送容量不增加。
西方工业国在建设新线路时在环保方面遇到很大压力,迫使他们在电力市场化改革时面临在每回线上输送更多电力的强大需求,于是纷纷开展按照热稳定极限方式运行的研究。
当超高压线路从系统稳定极限转向热稳定极限运行时,一个直接的结果就是线路的电流密度大大增加,导线发热大大增加,导线将运行在摄氏100多度,150多度,甚至200度的温度下。导线温度的大大提高将给导线、杆塔、绝缘子的设计、运行带来一系列新问题。CIGRE已于2002年启动了导线高温对绝缘子影响的研究。
(1)导线温度升高将使导线电晕更容易,无线电干扰更强,电晕能量损失更多,热损耗也增多。但电晕的增强也使雷电冲击电晕加大,有利于雷电防护。
(2)导线温度升高将加速导线的热氧化,有可能缩短导线使用寿命。而且在高表面场强下,在电晕产生的臭氧环境中,热氧化可能更加严重。
(3)导线温度上升将直接导致弧垂加大,为保持导线对地距离,势必加大导线张力,不仅加大了耐张绝缘子串的拉力,也加大了杆塔的受力。若不增加导线张力,则必须加强全线弧垂的实时监测,用危险弧垂控制大容量送电时间,增加了许多额外限制。
(4)100多度的导线温度将使传统的带电作业遇到困难,工人无法直接接触高温导线。
(5)导线温度的上升将给线路的红外监测带来新的困难。由于接触不良导致的发热温升这时将变得不明显,不容易测到。
(6)导线的高温将通过金具传递到绝缘子上,引起绝缘子高压侧的温度上升。对合成绝缘子来说,高压侧的温升有可能对老化不利,也有可能更有利于硅橡胶的憎水性迁移。
(7)合成绝缘子高压侧的温升对脆断不利,温度越高脆断发展越快。
(8)合成绝缘子高压侧的温升对伞裙护套的漏电起痕不利,温度越高,漏电起痕破坏越容易。
(9)合成绝缘子高压侧的温升对机械强度不利,温度越高接头强度的蠕变越大,压接接头的内应力越大(为保证冷状态下的强度,生产时的预压缩力或预压缩量还不能少)。
(10)瓷绝缘子高压侧的温升将高压侧绝缘子的受潮不容易,而沿串受潮不均匀,尤其是高压侧的相对干燥不仅不会提高绝缘子串的污闪电压,反而会降低绝缘子串的污闪电压,而且是明显降低污闪电压。
(11)瓷绝缘子的温升将破坏原有的头部应力分布,有可能导致零值率上升。
(12)对直流瓷或玻璃绝缘子,温度上升还将加速离子迁移,同样有可能导致零值率上升。
(13)加大导线张力将直接加大耐张绝缘子的运行负荷。
需要研究不同绝缘子串在高温导线下的温度分布特性,热传导特性,确定在不同季节(冬、夏)的允许导线温度。需要建立有温度模拟系统的各种试验装置,需要研究输送负荷变化时的导线温度、绝缘子温度变化情况。