PDF《编制说明》

1 《220-750kV 交流架空输电线路可听噪声控制技术导则》 编制说明 1.

项目简介 《220-750kV 交流架空输电线路可听噪声控制技术导则》是根据《国家能源局关于下达

2015 年能源领域行业标准制(修)订计划的通知》国能科技([2015]283 号)要求修订编 制的.为全面实现资源节约和环境友好工程建设,本标准在《110kV~750kV 架空输电线路 设计规范》GB50545 及制造、施工、验收等标准关于控制导地线电晕可听噪声要求的基础 上,在满足《声环境质量标准》 (GB3096-2008)的基础上,进一步限制电晕可听噪声,提 高国家电网公司输电线路工程建设的经济效益、环境效益和社会效益,特编制本标准.本 标准对 220kV~750kV 架空输电线路控制电晕可听噪声做出了相应的技术要求,并就检验 规则作出了规定.本标准项目是由中国电力企业联合会提出并归口管理,由中国电力科学 研究院、全球能源互联网研究院负责完成的.项目组成员有莫娟、李正、樊宝珍、徐金、 张霞、马裕超、聂京凯、沈鸿冰、刘蕊、段舒宁、黄廷政、韩珏等. 在标准的修订过程中,项目组成员进行了大量细致的资料查询和调研工作.标准编制 采用了理论与实际相结合、仿真分析与科学试验相结合、实验室测试与现场测试项结合、 优化措施制定与现场安装验证相结合的方法,分析研究了输电线路金具产生电晕的基本条 件,确定了限制电晕产生的技术标准. 本标准系统规范了输电线路工程建设全过程中电晕可听噪声控制要求,并对以往工程 执行过程中的薄弱环节进行了规定,是现行国家、行业及企业标准、规程、规范关于控制 输电线路电晕可听噪声的补充、细化和完善.规定了导地线及跳线在设计、制造、运输等 阶段控制电晕噪声的基本要求.规定了金具防晕在设计、制造、运输等阶段的基本要求, 提出了线路金具表面工作场强理论计算控制有效值及海拔修正公式.规定了施工及验收阶 段的控制要点,统一了输电线路电晕及可听噪声的测试方法输电线路建设除应执行本导则 的规定外,尚应符合现行的有关国家标准和电力行业标准. 2. 编制原则 2.1 依据中国电力企业联合会标准化中心的合同要求;

2.2 按照 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则 第1部分:标准的结构和编写规则》的要求进 行标准化;

2 2.3 有国标或行业单项标准的本标准直接引用,尚未制定单行标准而技术成熟的电力行业 专用机具尽可能列入本标准;

2.4 体现了创新性,具有较强的针对性和可操作性. 3. 编制工作过程 本标准在编制过程中,完成了资料收集;

国内外相关标准查询;

产品使用情况调研;

关键技术问题的研究和试验等,编制工作过程如下:

2016 年1月项目准备工作启动,确定了编制工作的整体目标,构建标准项目组,开展 前期准备及调研工作,制定了项目实施方案及主要编写内容.

2016 年2月项目组召开了编制工作启动会议, 由中国电力科学研究院和全球能源互联 网研究院承担标准的编写工作.确定标准编写原则及编写大纲.

2016 年3月,对编写大纲进行了深化和完善,明确工作内容.

2016 年4至2016 年7月中旬完成标准初稿(第一稿) .

2016 年9月,邀请线路、环保、声学等领域的专家对标准初稿进行了研讨,对标准内 容进行了全面的深化、修改和完善,形成征求意见稿. 4. 编制内容说明 本标准的主要结构及内容包括:范围、规范性引用文件、总则、基本规定、导线和跳 线、金具、架线施工和验收.对编制内容的说明如下: 4.1 引用标准 对标准进行查新、更新及修改.本修订标准引用标准为

10 个. 4.2 跳线

1、刚性跳线支撑装置的长度应根据铁塔尺寸和耐张串长度分级设计,控制软跳线与 刚性支撑装置的角度,软跳线部分应光滑曲面过渡,避免出现直线过渡,可参见可如下案 例: (1)750kV 耐张塔绕跳结构优化 跳线是输电线路的重要组成部分,也是工程投运后易发生电晕的重点部位,因此选择 了某 750kV 线路的一基耐张塔跳线,具有高海拔(2000m~3000m) 、转角陡、成形差、半 径小的典型特点,对其进行了现场观测和仿真计算分析.

3 图1现场实测情况(小图为电晕观测放大影像) 1) 耐张塔计算参数和计算模型 按现场实际塔型应用有限元法建立三维计算模型见下图. 图2三维模型 2) 间隔棒头部电场分布 通过仿真计算,跳线间隔棒夹头处表面最大场强见下表: 表1跳线间隔棒夹头处表面最大场强 间隔棒线夹编号

1 2

3 4

5 6 表面最大场强 V/mm

3540 3200

2105 840

1946 3078 3) 跳线转角弧度对间隔棒头部电场分布的影响 对上相绕跳硬跳线与软跳线连接处分别按照半径 500mm、350mm 和140mm 进行了计算,其 模型及计算结果见下图:

4 图3跳线转角弧度三维模型 表2不同跳线转角弧度下间隔棒头部表面最大场强(V/mm) 间隔棒线夹编号

1 2

6 500mm

3150 2990

2805 350mm

3318 3110

2988 140mm

3540 3200

3078 4) 间隔棒头部曲率半径增大后电场分布 对上相绕跳硬跳线与软跳线连接处间隔棒夹头的曲率半径按照 20mm 和30mm 分别进行 了计算,其结果见下图: 图4间隔棒头部三维模型 表3不同间隔棒头部曲率半径条件下金具表面最大场强(V/mm) 间隔棒线夹编号

1 2

3 4

5 6 R=20mm

3540 3200

2105 840

1946 3078 R=30mm

3290 2995

2020 820

1845 2890 5) 拐角处使用两个间隔棒时其头部电场分布 对上相绕跳硬跳线与软跳线连接处考虑采用两个间隔棒,并相应调整硬跳线出口的弯 曲半径,其计算结果见下图所示: a)跳线拐角处模型 b)跳线拐角优化后模型 图5刚性跳线端部三维模型

5 表4拐角处使用两个间隔棒时其头部表面电场强度(V/mm) 间隔棒线夹编号

1 2

3 4

5 6 A

2571 2560

2305 1965

2045 2340 B

2875 2780

2310 1730

1880 2455 6) 拐角处使用两个间隔棒时其头部电场分布 对上相绕跳硬跳线与软跳线连接处考虑采用两个间隔棒,并相应调整硬跳线出口的弯 曲半径后,仅变化间隔棒夹头曲率半径,其计算结果如下: 图6拐角处使用两个间隔棒时其头部三维模型 表5拐角处使用两个间隔棒时其头部表面电场强度(V/mm) 间隔棒线夹编号

1 2

3 4

5 6 A(20mm)

2571 2560

2305 1965

2045 2340 A(30mm)

2510 2500

2190 1835

1950 2195 B(20mm)

2875 2780

2310 1730

1880 2455 B(30mm)

2664 2605

2140 1625

1760 2295 7) 结论 通过调整硬跳线与软跳线连接处的弯曲半径能够显著降低间隔棒夹头的表面场强,增 大间隔棒夹头的曲率半径亦可降低表面场强,设计时应根据实际情况综合考虑.

2、刚性跳线与软导线联接曲率半径较小的过渡段间隔棒线夹可根据工程情况采用防 晕球控制电晕,可参见可如下案例: (1)750kV 耐张塔绕跳结构优化 以某 750kV 输电线路为例,其紫外成像仪观测结果表明,其间隔棒线夹头部存在可见 电晕,采用防晕球对其进行优化.应用有限元法建立三维计算模型如图

7 所示,电位、电 场分布计算结果如图

8、图9和表

6 所示.由于间隔棒曲率半径较小,其表面最大场强为 3540V/mm.

6 a)三相整体模型(斜视) b)中相跳线模型 c)中相跳线拐角 d)中相跳线间隔棒模型及线夹编号 图7计算模型及参数示意图 图8间隔棒整体电场分布 图9线夹

1 电场分布 表6线夹 1~6 号表面最大场强 间隔棒线夹编号

1 2

3 4

5 6 表面最大场强 V/mm

3540 3200

2105 840

1946 3078 将间隔棒线夹曲率半径由 20mm 增大至 65mm,如图

10 和图

11 所示,其表面最大场强 降至 2382V/mm.由于间隔棒线夹过大会增加制造难度,且

3、

4、5 号线夹场强并不高,不 需要增大,因此可以采用在

1、

2、6 线夹上安装防晕球的方式,以达到屏蔽线夹场强的效 果,如图

12 所示.

7 图10 线夹头部 R=20mm 图11 线夹头部 R=65mm 表7线夹 1~6 号表面最大场强(V/mm) 间隔棒线夹编号 线夹头部曲率半径

1 2

3 4

5 6 R=20mm

3540 3200

2105 840

1946 3078 R=30mm

3290 2995

2020 820

1845 2890 R=65mm

2382 2215

1575 816

1455 2130 由图 12~图14 可知,防晕球直径为 150mm 时,其表面最大场强为 2246V/mm. a) 防晕球直径 100mm b)防晕球直径 150mm 图12 线夹上安装防晕球时模型 a)间隔棒整体电场分布 b)1 号线夹上防晕球电场分布 图13 防晕球直径为 100mm 时表面的电场分布

8 c)间隔棒整体电场分布 d)1 号线夹上防晕球电场分布 图14 防晕球直径为 150mm 时表面的电场分布 根据该优化方案,研制试品并挂网运行.通过紫外成像观测,在额定运行电压下,间 隔棒和防晕球无可见电晕,防晕效果显著. 4.3 金具

1、当均压环采用开口圆环时,应在开口处管端设计半球形圆面,控制起晕场强,避免 尖端放电,开口距离宜控制在 100mm;

双联绝缘子金具串可采用两个独立的开口均压环, 其开口方向相对安装.具体设计方案可参见如下案例分析: (1)500kV 紧凑型线路均压环仿真计算 通过对某 500kV 紧凑型直线塔紫外成像仪观测(海拔高度 300m 以下) ,其下相中串导 线侧均压环的环体和开口处球头存在可见电晕,对其进行了优化设计.应用有限元法建立 三维计算模型如图

1 和图

2 所示,下相加载最高运行相电压峰值,上两相加载-1/2 峰值, 杆塔及大地加载零电位,整个模型包裹于空气中,距杆塔边沿

40 米外采用远场单元,导 线轴向空气截断面采用第二类边界条件. 图15 500kV 紧凑型直线塔整体计算模型

9 图16 500kV 紧凑型线路下相导线侧计算模型 环1开口处两球头表面场强较高,最高处达到了 3868V/mm,而环

2 的两球头与环

1 的 尾部相互屏蔽,该处场强较低,其值在 2500V/mm 以下.由于环体为半管型式,导致环的 棱边处曲率半径较小,环1靠近球头侧和环

2 的尾部场强较高,均超过了 3000V/mm. 由以上计算结果分析可知,均压环结构和安装方式不合理,导致环表面场强较高.针 对此问题,提出了以下优化方案: 1)将均压环型式由半管改为整管;

2)将环的管径和开口处球的直径由 50mm 增大至 60mm;

3)将环

1 的开口方向旋转 180°,即与环

2 的开口相对. 采用以上优化方案后,下相导线双 II 串均压环计算模型如图

17 所示,经计算,均压 环结构优化后, 其表面电场分布有了较大改善, 两环的球头相互屏蔽, 电场已降至 2000V/mm 以下. 环体上电场值相对较高, 但最大场强值较优化前已有大幅度的降低, 仅为 2475V/mm, 降低了约 36.0%. 图17 优化后双 II 串均压环计算模型

10 根据以上优化方案,研制试品,用新均压环替换旧均压环,挂网运行.挂网后通过紫 外成像观测可知,在额定运行电压下,新均压环球头和环体均无可见电晕,防晕效果显著. 经计算分析,发现均压环、屏蔽环及金具易发生电晕的部位,多在边、角、端部曲率 半径小的位置.通过对其它典型 500kV 紧凑型线路绝缘子串的仿真计算,也发现了类似的 规律.因此,在这些部位建议采用球形或管状体加大曲率半径,同时均压环、屏蔽环支脚 应置于环体内侧,以防止电晕发生. (2)500kV 紧凑型线路均压环电晕试验 为仿真计算结果的正确性和有效性,通过绝缘子金具串的真型电晕试验加以验证.为 使试验结果和仿真计算结果具有直观对比性,模拟 500kV 紧凑型下相导线绝缘子串的布置 型式,将该线路更换的新旧均压环按照实际线路的安装方式布置,在武汉........