多年來,捷克共和國(guó)一直是一個(gè)電能凈輸出國(guó)。該國(guó)的地理位置位于中歐,與其鄰國(guó),如波蘭、奧地利、德國(guó)和斯洛伐克共和國(guó)建立了重要的互聯(lián)關(guān)系。
由于國(guó)內(nèi)新增加了發(fā)電資源,特別是計(jì)劃在Temelin興建的2×1700MVA核電站、新的800MVA天然氣Pocerady發(fā)電廠和2×660MVA火力發(fā)電廠即將在首都布拉格北部的Ledvice陸續(xù)投產(chǎn),因此,當(dāng)前需要加強(qiáng)這些互聯(lián)關(guān)系。
JiriVelek是CEPS工程和設(shè)計(jì)部門的負(fù)責(zé)人,也因此成為了捷克輸電系統(tǒng)主要擴(kuò)建和更新計(jì)劃的中心人物。Velek說,“發(fā)電能力的增加意味著我們必須在電網(wǎng)上進(jìn)行投資,以確保最佳地傳輸新增加的電力資源。除了滿足所有的技術(shù)要求以外,還將給我們帶來財(cái)政挑戰(zhàn),和尋找到所需要的人力資源的挑戰(zhàn)。”
Velek解釋說,最優(yōu)先的任務(wù)之一是,增加和更新輸電線路,其中很多線路興建于六十和七十年代,與此同時(shí),還需要增強(qiáng)電力設(shè)施,滿足多國(guó)互聯(lián)和本地日益增長(zhǎng)的電力需求。他強(qiáng)調(diào),特別重要的是,提高變電站的耐短路能力,其中一些變電站可能需要部分、甚至全部重建。
新建的400kV線路和GIS變電站預(yù)示著捷克電網(wǎng)即將進(jìn)行大量投資新建的400kV線路和GIS變電站預(yù)示著捷克電網(wǎng)即將進(jìn)行大量投資Velek說,更換導(dǎo)線一直是擴(kuò)大現(xiàn)有線路輸電容量可以選擇的途徑之一。但是,更換舊線路的導(dǎo)線意味著必須將現(xiàn)有鐵塔的高度提高4米或4米以上,才能滿足當(dāng)?shù)貙?duì)允許電場(chǎng)強(qiáng)度和電流密度的要求。因此,這可能意味著,線路某些區(qū)段的鐵塔會(huì)高很多,這種情況常常會(huì)遭到公眾的反對(duì)。他認(rèn)為,其結(jié)果是,高容量導(dǎo)線的應(yīng)用大多數(shù)被限制在符合特殊技術(shù)要求的跨度區(qū),而不能用于任何整條線路。價(jià)格也是一個(gè)問題。他說,“據(jù)我所知,目前,歐洲尚沒有任何電力部門將這種導(dǎo)線用在整條線路上?！?/p>
CEPS電網(wǎng)由將近3000km的400kV線路和大約1370km的220kV線路組成,包括大約14,000個(gè)鐵塔和39個(gè)變電站。鐵塔的類型一般取決于是單回路還是雙回路的線路,包括了下列眾所周知的設(shè)計(jì),門型、貓頭型,三角型以及傳統(tǒng)的Donau(Danube)型。
捷克共和國(guó)使用的絕大多數(shù)絕緣子歷來是棒形懸式瓷絕緣子,目前這種絕緣子在該國(guó)大部分400kV和220kV的電網(wǎng)中仍然占據(jù)著主導(dǎo)地位。
Velek介紹說,棒形懸式瓷絕緣子證明是非常可靠的,只有七十年代一種特殊設(shè)計(jì)的棒形絕緣子是一個(gè)例外,由于錯(cuò)誤設(shè)計(jì)以及金具部分不正確的粘接造成絕緣子的端部與本體分離。顯然,這種絕緣子(瓷體使用了C–110石英砂,而不是從1985年起就使用的C–120氧化鋁)具有尖銳的棱邊,粘接劑沒有填滿瓷體和金具之間的間隙。隨著時(shí)間的推移,造成了徑向應(yīng)力裂紋,在某些情況下,演變?yōu)檎w機(jī)械脆斷。這些絕緣子已經(jīng)逐步被更好的設(shè)計(jì)所完全替代,新的設(shè)計(jì)具有圓弧棱邊,粘接后的瓷件與金具之間沒有直接接觸。
新建的400kV線路和GIS變電站預(yù)示著捷克電網(wǎng)即將進(jìn)行大量投資新建的400kV線路和GIS變電站預(yù)示著捷克電網(wǎng)即將進(jìn)行大量投資從九十年代中期起,硅橡膠絕緣子在架空線路上的應(yīng)用一直在增長(zhǎng),特別是在110kV電網(wǎng)中,就捷克共和國(guó)來說,該電網(wǎng)按照區(qū)域被幾家私營(yíng)配電商所瓜分。多數(shù)情況下,選擇這些絕緣子的動(dòng)機(jī)是為了縮短絕緣子串的長(zhǎng)度,從而可以利用各種機(jī)會(huì)增加對(duì)地高度,降低電場(chǎng)強(qiáng)度,在線路走廊之外的地方,電場(chǎng)不允許超過每米5kV。
Velek說,CEPS也使用玻璃絕緣子,他認(rèn)為玻璃絕緣子在負(fù)荷下有優(yōu)異的動(dòng)態(tài)表現(xiàn),而且易于進(jìn)行檢查,所以他個(gè)人確實(shí)很贊同使用這種絕緣子。他說,過去玻璃絕緣子出現(xiàn)問題的主要原因是生產(chǎn)質(zhì)量差,甚至在安裝之前就有大約百分之二十的傘盤自裂。他說,“但是,現(xiàn)在質(zhì)量已經(jīng)得到了改進(jìn),情況也大不相同了?！?/p>
目前,CEPS正在北部Bohemia架設(shè)新的28.5km長(zhǎng)400kV線路,選用的是棒形懸式瓷絕緣子。Velek說,這條線路投資大約8.2億捷克克朗(約5千5百萬美元),2010年夏季動(dòng)工,預(yù)期今年11月底投運(yùn)。這條線路替代了原有的一條已經(jīng)完全被拆除的220kV線路,為了最有效地利用現(xiàn)有的線路走廊,大多數(shù)直線塔采用了稱作“酒杯”形的一種設(shè)計(jì)。
Velek說,像多數(shù)其它歐洲國(guó)家一樣,在捷克共和國(guó)申請(qǐng)并獲準(zhǔn)電力線路新的線路走廊十分困難,甚至要花費(fèi)十年以上的時(shí)間。這對(duì)所有新的工程都存在著潛在的風(fēng)險(xiǎn),特別是如果物業(yè)隨后要被出售的話,與土地所有人簽訂的合同將面臨挑戰(zhàn)。Velek說,例如在德國(guó),新的3000km輸電線路顯然必須滿足整合新的可再生能源的需要,到目前為止,已經(jīng)架設(shè)的線路不足100km。
負(fù)責(zé)架設(shè)CEPS北部Bohemia新的400kV線路的公司是Elektrotrans,這是一家私營(yíng)承包商。總裁JiriSteinbauer說,該項(xiàng)建設(shè)工程規(guī)定的絕緣子是直徑60mm的棒形懸式瓷絕緣子,而耐張絕緣子的直徑為85mm。在兩種情況下,每個(gè)絕緣子由22個(gè)傘盤組成,長(zhǎng)度是1270mm。
根據(jù)Steinbauer和Velek的介紹,捷克共和國(guó)以往發(fā)生在輸電線路中的問題之一是鐵塔的腐蝕,這種鐵塔用特殊的耐腐蝕鋼材制造,不需要再鍍鋅或油漆保護(hù)。這種材料能夠快速形成第一層薄銹,基本上能夠有效地保護(hù)鐵塔進(jìn)一步被腐蝕。然而在螺栓連接點(diǎn)處卻發(fā)生了問題,如果有任何潮氣滲入這些連接點(diǎn),就會(huì)引起螺栓快速腐蝕并且失去機(jī)械強(qiáng)度。對(duì)此,CEPS開發(fā)出了一種特殊的工藝修復(fù)被損壞的接頭,但要求拆除受損部分,然后再進(jìn)行清洗和油漆。
JosefHlavec是建設(shè)400kV新線路的其中一個(gè)工作組的工頭。他說,為了減少腐蝕,這條線路上的每個(gè)鐵塔都規(guī)定覆蓋84微米厚的熱鍍鋅層,然后再涂覆一層厚度為60微米的黃色油漆層,最后在每個(gè)鐵塔上涂覆一層80微米厚的綠色油漆層。
Hlavac說,“我們估計(jì),大氣的侵蝕造成每年大約損失8-10微米的涂層厚度,這意味著,每個(gè)鐵塔至少在20年內(nèi)不會(huì)發(fā)生腐蝕問題?！彼€說,使用兩種不同顏色的油漆層是因?yàn)?當(dāng)外層油漆已經(jīng)損耗盡的時(shí)候,綠色油漆層下面的黃色油漆層便開始顯露出來,維護(hù)人員就能夠看到。
通常情況下,安裝絕緣子和開始架設(shè)導(dǎo)線之前,完成每條直線塔需要七個(gè)工人大約三個(gè)工作日,每天工作十小時(shí)。安裝耐張塔的情況下,包括所有的混凝土工程和鐵塔的豎立,估計(jì)工作日要翻倍,即六個(gè)工作日。
新建的400kV線路和GIS變電站預(yù)示著捷克電網(wǎng)即將進(jìn)行大量投資新建的400kV線路和GIS變電站預(yù)示著捷克電網(wǎng)即將進(jìn)行大量投資Velek說,一旦線路架設(shè)完成,未來的維護(hù)將包括每年一次“巡視檢查”,每三年一次直升飛機(jī)檢查作為輔助,查看是否有電暈和過度發(fā)熱的征兆。然后每五年進(jìn)行一次防御性的“爬高檢查”,每十年進(jìn)行一次更仔細(xì)的“爬高檢查”。
除了新建一條400kV線路,通向Led-vice的Chotejovice變電站,CEPS的另外一項(xiàng)重大投資是新建一座400kVGIS變電站,預(yù)算費(fèi)用大約為8.82億捷克克朗(約合6千萬美元)。
在這種情況下,需要擴(kuò)建現(xiàn)有的220/110kV變電站,以便應(yīng)對(duì)新的將要進(jìn)入的線路,但是因?yàn)橥恋氐募s束條件,空氣絕緣的設(shè)計(jì)不可行。Velek說,“我們通常更傾向傳統(tǒng)的變電站,因?yàn)楦菀走_(dá)到維護(hù)要求,但是,在這種情況下我們必須采用GIS?！边@項(xiàng)工程2010年初動(dòng)工,GIS部分今年六月運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)。Velek說,預(yù)計(jì)變電站12月投入運(yùn)行。
雖然Chotejovice的400kVGIS有兩個(gè)間隔,開始時(shí)只有一臺(tái)電力變壓器運(yùn)行。但是,無論何時(shí)決定運(yùn)入第二臺(tái)變壓器,兩個(gè)間隔的基礎(chǔ)設(shè)施將很快完成就緒。
GIS設(shè)施的套管和隔離器試驗(yàn)已于近期完成,安裝了移動(dòng)式?jīng)_擊電壓發(fā)生器,檢驗(yàn)新設(shè)施的耐雷電沖擊(1425kV)和操作沖擊(1050kV)。
位于布拉格的EGU高壓實(shí)驗(yàn)室主任VaclavSklenicka認(rèn)為,考慮到新的發(fā)電很快將并入主流電網(wǎng),捷克電網(wǎng)的未來也將產(chǎn)生某些變化,顯然需要增加當(dāng)?shù)剌旊娋€路的容量。容量的增加反過來會(huì)影響變電站的短路性能要求,400kV線路必須由當(dāng)前的50/125kA(熱能/動(dòng)力)提高到63/160kA。這也會(huì)對(duì)變電站周圍4公里內(nèi)鐵塔上的絕緣子串產(chǎn)生一些影響,短路設(shè)計(jì)要求將由35kA提高到50kA。Sklenicka說,“這些要求需要絕緣子串具有新的金具,例如更大尺寸的招弧角,確保工頻電弧不會(huì)對(duì)絕緣子造成損傷。”
Sklenicka還說,大量可再生能源的加入促使捷克共和國(guó)需要增加輸電容量,顯然,目前遍及整個(gè)歐洲都具有相同的趨勢(shì),為了實(shí)現(xiàn)增加新的輸電容量,有很多方案可供選擇。一種選擇是使用更大截面的導(dǎo)線或新的高容量導(dǎo)線。第二種選擇是改換成直流,雖然他認(rèn)為,除了能夠從系統(tǒng)中分離出來一部分,這是相對(duì)昂貴的解決方案。靈活的交流輸電系統(tǒng)允許交替使用變壓器也是控制電力傳輸?shù)牧硗庖环N選擇。但是,這些措施僅能保護(hù)電網(wǎng)系統(tǒng)的某些部分,與此同時(shí)把超負(fù)荷的風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移到互聯(lián)電網(wǎng)的其它部分。
最終,他預(yù)期,最佳的解決方案可能是長(zhǎng)期討論的超級(jí)電網(wǎng),即輸電‘超級(jí)高速公路’,無論是直流還是交流,都帶有一個(gè)中心控制的電力傳輸,歐洲每個(gè)國(guó)家的電網(wǎng)都與之相連。這將使所有國(guó)家都能夠從互聯(lián)電網(wǎng)中得到他們所需要的電力,同時(shí),也允許日益增加的可再生能源安全地并入電網(wǎng)中。
