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摘要：文章结合我国±660kV直流输电线路的主要塔型和导线型号的电磁环境参数的计算分析，对双回路导线的布置方式进行了分析和技术经济比较，推荐了双回路布置方案和地线型式。
关键词：±660kV直流输电线路；双回路导线；地线型式；电磁环境参数
中图分类号：TM853 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）33-0158-03
西北（宁东）～华北（山东）直流联网±660kV输电线路工程起于宁夏回族自治区银川东换流站，止于山东省山东青岛换流站。线路途径宁夏、陕西、山西、河北、山东五省42县，线路全长1348km，包括山东黄河大跨越3.5km。其中单回路为143km，宁陕段单回路段83km，山东段单回路段60km。工程建设规模为同塔双回路±660kV直流工程，输电额定功率为8000MW；本期建设一回路送电容量4000MW。
一、地线选择
（一）主要原则
一般工程的地线选择主要从地线的机械性能、电气性能、防腐性能等方面考虑。对于特高压直流线路，由于地线上的感应电荷较大，有可能在地线上产生很大的表面电场强度，当超过起始电晕电场强度时，地线亦会产生电晕损失、无线电干扰和可听噪声干扰等，因此地线还需满足电晕要求。
地线选择的主要原则如下：
1．热稳定要求：相线和地线间短路时，通过短路电流引起的温升应小于400℃。
2．机械强度要求：设计荷载时，地线安全系数应大于导线安全系数。验算荷载时，其过载应力小于70%拉断应力。
3．配合导线取得合理的地线支架高度及防雷保护角。
4．地线最小直径还应满足地线不发生电晕。
在以往500kV线路较长且光缆选型又由热容量参数所决定的时候，往往将光缆分段认为是一种比选经济的设置。在工程实践中常常有这样的经验：即当线路较长（一般大于80km）而光缆又由热容量控制时，将光缆变截面分段配置（分流地线也一样），是一种既满足技术要求又可减少投资的配置。
本工程中，其短路电流的准确分布还不确定，同时地线的选型还不能简单地完全认为由热容量指标控制，而是由机械性能、防雷要求、热容量指标等共同作用的结果。对地线的选型，应充分考虑两种地线阻抗的匹配，机械性能应非常接近，塔头受力比较均衡，并使弧垂的配合上比较统一。
（二）极导线布置方式
对于同塔双回±660kV直流线路，极导线按上下两层布置，可能的极导线布置方案有4种，如图1所示。在下面，将（A）、（B）、（C）和（D）布置方案分别记为（A）+-/-+、（B）-+/-+、（C）++/--和（D）--/++，斜杠上下分别表示上层和下层的左右极导线极性。
极导线采用（A）+-/-+方案布置时，可以将两回线路极导线水平布置在上、下层，或者垂直布置在左、右侧；采用（B）-+/-+方案时，一般将两回线路极导线水平布置在上、下层；采用（C）++/--和（D）--/++方案时，一般将两回线路极导线垂直布置在左、右侧。
（三）地线直径
1．最小直径。在交流规程中，对地线采用镀锌钢绞线时与导线配合的最小截面作出了规定，见表1：
表 1 地线采用镀锌钢绞线时与导线配合表
导线型号 LGJ-185/30及以下 LGJ-185/45～ LGJ-400/35 LGJ-400/50及以上
镀锌钢绞线最小标称截面mm2 50 80 100
将表1中的地线截面折算为直径，即要求与LGJ－400/50及以上导线配合的地线直径不得小于13.0mm。
2．电晕要求。传统的地线选择基本是按防振要求，满足导地线机械强度配合决定的，一般500kV线路GJ-100钢绞线或铝包钢线即可满足要求。对于特高压直流线路，地线上的感应电荷较大，有可能在地线上产生很大的表面电场强度，当超过起始电晕电场强度时，会产生电晕损失、无线电干扰和可听噪声干扰等，必须予以限制。
经计算，极导线布置方案对地线表面场强影响很大。极导线按（A）方案布置时，地线表面场强最小，表面场强在13kV/cm左右，按（C）[（D）]方案布置时很大，表面场强在29kV/cm左右；按（B）方案布置时介于两者之间，表面场强在17kV/cm左右。
目前国内对双回路直流线路的高表面场强时的地线特性还缺少研究，但地线表面场强的增大，必然会产生更多电晕损失，更大的无线电干扰和可听噪声干扰等，因此，鉴于导线按（C）、（D）布置时，地线表面场强高达29kV/cm，导线应避免按（C）、（D）布置方式运行。
为避免地线表面电场太大，对环境产生不利影响，建议导线按（B）方案布置，地线直径在18mm左右。
（四）一般地线选择
1．地线型式。铝包钢绞线与镀锌钢绞线相比，具有导电性能好、单重轻、耐腐蚀性能强、运行寿命长的优点，考虑导本工程在系统中的重要地位，参照以往线路经过地区的500kV交、直流线路设计和运行经验，推荐本工程地线采用铝包钢绞线。
（1）地线型号选择。地线直径应在18mm左右，在YB/T124-1997《铝包钢绞线》中选择了3种铝包钢绞线。
地线必须具备一定的覆冰过载能力，一般来说，应该大于导线的覆冰过载能力。
参照《110～500kV架空送电线路设计技术规程》（DL/T 5092－1999）、《高压直流架空送电线路技术导则》（DL/T 436-2005）规定，导线和地线的设计安全系数不应小于2.5，地线的设计安全系数，宜大于导线的设计安全系数，经计算所选3种地线与导线配合系数均大于5。
（五）地线推荐结论
导地线张力配合按照导线LGJ－630/45、安全系数2.5进行配合。按照《110～500kV架空送电线路设计技术规程》（DL/T5092-1999）规定，地线安全系数不应小于导线安全系数，建议地线的安全系数大于4。因此，推荐采用LBGJ-180-20AC 。
二、结论
1．鉴于双回路导线按（A）布置时电晕损失巨大，按（C）、（D）布置时，地线表面场强很高，要求地线直径很大，综合考虑电磁环境、过电压水平、雷电性能、运行损耗等因素，本报告导线按可研推荐的（B）方案布置进行选择。
2．对于±660kV直流送电线路，从分裂结构对金具加工、施工、运行角度考虑，四、六分裂导线方案在国内由成功的设计、运行经验，对于5分裂导线方案不予推荐。
3．通过对导线组合方案的机械特性、经济性等方面的计算、分析和比较，可以看出：4、5、6分裂的几种导线相比，4分裂导线在风荷载、初期投资和年费用方面均占明显优势，经过初步的经济性计算比较，在传输相同功率的情况下，适当增加导线截面积能够大大减小电能损耗。大截面导线输电所节省的电能可以弥补甚至超过其增加的初期投资，且直流线路往往都是上千公里的长距离输电，采用大截面导线更能显出其更优的经济性。
4．一般地线推荐采用LBGJ-180-20AC型铝包钢绞线，OPGW推荐采用OPGW-180，光纤单元采用不锈钢管内含光纤的层绞式松套结构，单丝采用铝包钢线，外层单丝直径要求不小于3.5mm。
参考文献
[1] 张亚婷，高博，施围．750kV输电线路架空地线损耗的影响因素及降低方法研究[J]．电瓷避雷器，2008，（1）.
[2] 胡毅，刘凯．输电线路OPGW 接地方式的分析研究[J]．高电压技术，2008，34（9）.
[3] DL/ T 832-2003光纤复合架空地线[S]．2003.
[4] 赵志斌，李琳，崔翔．电力线路架空地线分[J]．华北电力大学学报，2002，29（4）.
[5] 李振强，戴敏，娄颖，等．特高压线路地线布置方式对地线电能损耗及潜供电流的影响[J]．电网技术，2010，34（2）．
[6] 张殿生．电力工程高压送电线路设计手册[M]．中国电力出版社，2003.
[7] 孙才华，宗伟，彭世琼，等．一种较准确的分裂导线表面电场强度计算方法[J]．电网技术，2006，30（4）.
[8] 中国电力企业联合会．GB 50545—2010110kV～750kV 架空输电线路设计规范[S]．北京：中国计划出版社，2010.
（责任编辑：文森）
关键词：±660kV直流输电线路；双回路导线；地线型式；电磁环境参数
中图分类号：TM853 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）33-0158-03
西北（宁东）～华北（山东）直流联网±660kV输电线路工程起于宁夏回族自治区银川东换流站，止于山东省山东青岛换流站。线路途径宁夏、陕西、山西、河北、山东五省42县，线路全长1348km，包括山东黄河大跨越3.5km。其中单回路为143km，宁陕段单回路段83km，山东段单回路段60km。工程建设规模为同塔双回路±660kV直流工程，输电额定功率为8000MW；本期建设一回路送电容量4000MW。
一、地线选择
（一）主要原则
一般工程的地线选择主要从地线的机械性能、电气性能、防腐性能等方面考虑。对于特高压直流线路，由于地线上的感应电荷较大，有可能在地线上产生很大的表面电场强度，当超过起始电晕电场强度时，地线亦会产生电晕损失、无线电干扰和可听噪声干扰等，因此地线还需满足电晕要求。
地线选择的主要原则如下：
1．热稳定要求：相线和地线间短路时，通过短路电流引起的温升应小于400℃。
2．机械强度要求：设计荷载时，地线安全系数应大于导线安全系数。验算荷载时，其过载应力小于70%拉断应力。
3．配合导线取得合理的地线支架高度及防雷保护角。
4．地线最小直径还应满足地线不发生电晕。
在以往500kV线路较长且光缆选型又由热容量参数所决定的时候，往往将光缆分段认为是一种比选经济的设置。在工程实践中常常有这样的经验：即当线路较长（一般大于80km）而光缆又由热容量控制时，将光缆变截面分段配置（分流地线也一样），是一种既满足技术要求又可减少投资的配置。
本工程中，其短路电流的准确分布还不确定，同时地线的选型还不能简单地完全认为由热容量指标控制，而是由机械性能、防雷要求、热容量指标等共同作用的结果。对地线的选型，应充分考虑两种地线阻抗的匹配，机械性能应非常接近，塔头受力比较均衡，并使弧垂的配合上比较统一。
（二）极导线布置方式
对于同塔双回±660kV直流线路，极导线按上下两层布置，可能的极导线布置方案有4种，如图1所示。在下面，将（A）、（B）、（C）和（D）布置方案分别记为（A）+-/-+、（B）-+/-+、（C）++/--和（D）--/++，斜杠上下分别表示上层和下层的左右极导线极性。
极导线采用（A）+-/-+方案布置时，可以将两回线路极导线水平布置在上、下层，或者垂直布置在左、右侧；采用（B）-+/-+方案时，一般将两回线路极导线水平布置在上、下层；采用（C）++/--和（D）--/++方案时，一般将两回线路极导线垂直布置在左、右侧。
（三）地线直径
1．最小直径。在交流规程中，对地线采用镀锌钢绞线时与导线配合的最小截面作出了规定，见表1：
表 1 地线采用镀锌钢绞线时与导线配合表
导线型号 LGJ-185/30及以下 LGJ-185/45～ LGJ-400/35 LGJ-400/50及以上
镀锌钢绞线最小标称截面mm2 50 80 100
将表1中的地线截面折算为直径，即要求与LGJ－400/50及以上导线配合的地线直径不得小于13.0mm。
2．电晕要求。传统的地线选择基本是按防振要求，满足导地线机械强度配合决定的，一般500kV线路GJ-100钢绞线或铝包钢线即可满足要求。对于特高压直流线路，地线上的感应电荷较大，有可能在地线上产生很大的表面电场强度，当超过起始电晕电场强度时，会产生电晕损失、无线电干扰和可听噪声干扰等，必须予以限制。
经计算，极导线布置方案对地线表面场强影响很大。极导线按（A）方案布置时，地线表面场强最小，表面场强在13kV/cm左右，按（C）[（D）]方案布置时很大，表面场强在29kV/cm左右；按（B）方案布置时介于两者之间，表面场强在17kV/cm左右。
目前国内对双回路直流线路的高表面场强时的地线特性还缺少研究，但地线表面场强的增大，必然会产生更多电晕损失，更大的无线电干扰和可听噪声干扰等，因此，鉴于导线按（C）、（D）布置时，地线表面场强高达29kV/cm，导线应避免按（C）、（D）布置方式运行。
为避免地线表面电场太大，对环境产生不利影响，建议导线按（B）方案布置，地线直径在18mm左右。
（四）一般地线选择
1．地线型式。铝包钢绞线与镀锌钢绞线相比，具有导电性能好、单重轻、耐腐蚀性能强、运行寿命长的优点，考虑导本工程在系统中的重要地位，参照以往线路经过地区的500kV交、直流线路设计和运行经验，推荐本工程地线采用铝包钢绞线。
（1）地线型号选择。地线直径应在18mm左右，在YB/T124-1997《铝包钢绞线》中选择了3种铝包钢绞线。
地线必须具备一定的覆冰过载能力，一般来说，应该大于导线的覆冰过载能力。
参照《110～500kV架空送电线路设计技术规程》（DL/T 5092－1999）、《高压直流架空送电线路技术导则》（DL/T 436-2005）规定，导线和地线的设计安全系数不应小于2.5，地线的设计安全系数，宜大于导线的设计安全系数，经计算所选3种地线与导线配合系数均大于5。
（五）地线推荐结论
导地线张力配合按照导线LGJ－630/45、安全系数2.5进行配合。按照《110～500kV架空送电线路设计技术规程》（DL/T5092-1999）规定，地线安全系数不应小于导线安全系数，建议地线的安全系数大于4。因此，推荐采用LBGJ-180-20AC 。
二、结论
1．鉴于双回路导线按（A）布置时电晕损失巨大，按（C）、（D）布置时，地线表面场强很高，要求地线直径很大，综合考虑电磁环境、过电压水平、雷电性能、运行损耗等因素，本报告导线按可研推荐的（B）方案布置进行选择。
2．对于±660kV直流送电线路，从分裂结构对金具加工、施工、运行角度考虑，四、六分裂导线方案在国内由成功的设计、运行经验，对于5分裂导线方案不予推荐。
3．通过对导线组合方案的机械特性、经济性等方面的计算、分析和比较，可以看出：4、5、6分裂的几种导线相比，4分裂导线在风荷载、初期投资和年费用方面均占明显优势，经过初步的经济性计算比较，在传输相同功率的情况下，适当增加导线截面积能够大大减小电能损耗。大截面导线输电所节省的电能可以弥补甚至超过其增加的初期投资，且直流线路往往都是上千公里的长距离输电，采用大截面导线更能显出其更优的经济性。
4．一般地线推荐采用LBGJ-180-20AC型铝包钢绞线，OPGW推荐采用OPGW-180，光纤单元采用不锈钢管内含光纤的层绞式松套结构，单丝采用铝包钢线，外层单丝直径要求不小于3.5mm。
参考文献
[1] 张亚婷，高博，施围．750kV输电线路架空地线损耗的影响因素及降低方法研究[J]．电瓷避雷器，2008，（1）.
[2] 胡毅，刘凯．输电线路OPGW 接地方式的分析研究[J]．高电压技术，2008，34（9）.
[3] DL/ T 832-2003光纤复合架空地线[S]．2003.
[4] 赵志斌，李琳，崔翔．电力线路架空地线分[J]．华北电力大学学报，2002，29（4）.
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[6] 张殿生．电力工程高压送电线路设计手册[M]．中国电力出版社，2003.
[7] 孙才华，宗伟，彭世琼，等．一种较准确的分裂导线表面电场强度计算方法[J]．电网技术，2006，30（4）.
[8] 中国电力企业联合会．GB 50545—2010110kV～750kV 架空输电线路设计规范[S]．北京：中国计划出版社，2010.
（责任编辑：文森）