多年来,捷克共和国一直是一个电能净输出国。该国的地理位置位于中欧,与其邻国,如波兰、奥地利、德国和斯洛伐克共和国建立了重要的互联关系。
由于国内新增加了发电资源,特别是计划在Temelin兴建的2×1700MVA核电站、新的800MVA天然气Pocerady发电厂和2×660MVA火力发电厂即将在首都布拉格北部的Ledvice陆续投产,因此,当前需要加强这些互联关系。
JiriVelek是CEPS工程和设计部门的负责人,也因此成为了捷克输电系统主要扩建和更新计划的中心人物。Velek说,“发电能力的增加意味着我们必须在电网上进行投资,以确保最佳地传输新增加的电力资源。除了满足所有的技术要求以外,还将给我们带来财政挑战,和寻找到所需要的人力资源的挑战。”
Velek解释说,最优先的任务之一是,增加和更新输电线路,其中很多线路兴建于六十和七十年代,与此同时,还需要增强电力设施,满足多国互联和本地日益增长的电力需求。他强调,特别重要的是,提高变电站的耐短路能力,其中一些变电站可能需要部分、甚至全部重建。
新建的400kV线路和GIS变电站预示着捷克电网即将进行大量投资新建的400kV线路和GIS变电站预示着捷克电网即将进行大量投资Velek说,更换导线一直是扩大现有线路输电容量可以选择的途径之一。但是,更换旧线路的导线意味着必须将现有铁塔的高度提高4米或4米以上,才能满足当地对允许电场强度和电流密度的要求。因此,这可能意味着,线路某些区段的铁塔会高很多,这种情况常常会遭到公众的反对。他认为,其结果是,高容量导线的应用大多数被限制在符合特殊技术要求的跨度区,而不能用于任何整条线路。价格也是一个问题。他说,“据我所知,目前,欧洲尚没有任何电力部门将这种导线用在整条线路上。”
CEPS电网由将近3000km的400kV线路和大约1370km的220kV线路组成,包括大约14,000个铁塔和39个变电站。铁塔的类型一般取决于是单回路还是双回路的线路,包括了下列众所周知的设计,门型、猫头型,三角型以及传统的Donau(Danube)型。
捷克共和国使用的绝大多数绝缘子历来是棒形悬式瓷绝缘子,目前这种绝缘子在该国大部分400kV和220kV的电网中仍然占据着主导地位。
Velek介绍说,棒形悬式瓷绝缘子证明是非常可靠的,只有七十年代一种特殊设计的棒形绝缘子是一个例外,由于错误设计以及金具部分不正确的粘接造成绝缘子的端部与本体分离。显然,这种绝缘子(瓷体使用了C–110石英砂,而不是从1985年起就使用的C–120氧化铝)具有尖锐的棱边,粘接剂没有填满瓷体和金具之间的间隙。随着时间的推移,造成了径向应力裂纹,在某些情况下,演变为整体机械脆断。这些绝缘子已经逐步被更好的设计所完全替代,新的设计具有圆弧棱边,粘接后的瓷件与金具之间没有直接接触。
新建的400kV线路和GIS变电站预示着捷克电网即将进行大量投资新建的400kV线路和GIS变电站预示着捷克电网即将进行大量投资从九十年代中期起,硅橡胶绝缘子在架空线路上的应用一直在增长,特别是在110kV电网中,就捷克共和国来说,该电网按照区域被几家私营配电商所瓜分。多数情况下,选择这些绝缘子的动机是为了缩短绝缘子串的长度,从而可以利用各种机会增加对地高度,降低电场强度,在线路走廊之外的地方,电场不允许超过每米5kV。
Velek说,CEPS也使用玻璃绝缘子,他认为玻璃绝缘子在负荷下有优异的动态表现,而且易于进行检查,所以他个人确实很赞同使用这种绝缘子。他说,过去玻璃绝缘子出现问题的主要原因是生产质量差,甚至在安装之前就有大约百分之二十的伞盘自裂。他说,“但是,现在质量已经得到了改进,情况也大不相同了。”
目前,CEPS正在北部Bohemia架设新的28.5km长400kV线路,选用的是棒形悬式瓷绝缘子。Velek说,这条线路投资大约8.2亿捷克克朗(约5千5百万美元),2010年夏季动工,预期今年11月底投运。这条线路替代了原有的一条已经完全被拆除的220kV线路,为了最有效地利用现有的线路走廊,大多数直线塔采用了称作“酒杯”形的一种设计。
Velek说,像多数其它欧洲国家一样,在捷克共和国申请并获准电力线路新的线路走廊十分困难,甚至要花费十年以上的时间。这对所有新的工程都存在着潜在的风险,特别是如果物业随后要被出售的话,与土地所有人签订的合同将面临挑战。Velek说,例如在德国,新的3000km输电线路显然必须满足整合新的可再生能源的需要,到目前为止,已经架设的线路不足100km。
负责架设CEPS北部Bohemia新的400kV线路的公司是Elektrotrans,这是一家私营承包商。总裁JiriSteinbauer说,该项建设工程规定的绝缘子是直径60mm的棒形悬式瓷绝缘子,而耐张绝缘子的直径为85mm。在两种情况下,每个绝缘子由22个伞盘组成,长度是1270mm。
根据Steinbauer和Velek的介绍,捷克共和国以往发生在输电线路中的问题之一是铁塔的腐蚀,这种铁塔用特殊的耐腐蚀钢材制造,不需要再镀锌或油漆保护。这种材料能够快速形成第一层薄锈,基本上能够有效地保护铁塔进一步被腐蚀。然而在螺栓连接点处却发生了问题,如果有任何潮气渗入这些连接点,就会引起螺栓快速腐蚀并且失去机械强度。对此,CEPS开发出了一种特殊的工艺修复被损坏的接头,但要求拆除受损部分,然后再进行清洗和油漆。
JosefHlavec是建设400kV新线路的其中一个工作组的工头。他说,为了减少腐蚀,这条线路上的每个铁塔都规定覆盖84微米厚的热镀锌层,然后再涂覆一层厚度为60微米的黄色油漆层,最后在每个铁塔上涂覆一层80微米厚的绿色油漆层。
Hlavac说,“我们估计,大气的侵蚀造成每年大约损失8-10微米的涂层厚度,这意味着,每个铁塔至少在20年内不会发生腐蚀问题。”他还说,使用两种不同颜色的油漆层是因为,当外层油漆已经损耗尽的时候,绿色油漆层下面的黄色油漆层便开始显露出来,维护人员就能够看到。
通常情况下,安装绝缘子和开始架设导线之前,完成每条直线塔需要七个工人大约三个工作日,每天工作十小时。安装耐张塔的情况下,包括所有的混凝土工程和铁塔的竖立,估计工作日要翻倍,即六个工作日。
新建的400kV线路和GIS变电站预示着捷克电网即将进行大量投资新建的400kV线路和GIS变电站预示着捷克电网即将进行大量投资Velek说,一旦线路架设完成,未来的维护将包括每年一次“巡视检查”,每三年一次直升飞机检查作为辅助,查看是否有电晕和过度发热的征兆。然后每五年进行一次防御性的“爬高检查”,每十年进行一次更仔细的“爬高检查”。
除了新建一条400kV线路,通向Led-vice的Chotejovice变电站,CEPS的另外一项重大投资是新建一座400kVGIS变电站,预算费用大约为8.82亿捷克克朗(约合6千万美元)。
在这种情况下,需要扩建现有的220/110kV变电站,以便应对新的将要进入的线路,但是因为土地的约束条件,空气绝缘的设计不可行。Velek说,“我们通常更倾向传统的变电站,因为更容易达到维护要求,但是,在这种情况下我们必须采用GIS。”这项工程2010年初动工,GIS部分今年六月运抵现场。Velek说,预计变电站12月投入运行。
虽然Chotejovice的400kVGIS有两个间隔,开始时只有一台电力变压器运行。但是,无论何时决定运入第二台变压器,两个间隔的基础设施将很快完成就绪。
GIS设施的套管和隔离器试验已于近期完成,安装了移动式冲击电压发生器,检验新设施的耐雷电冲击(1425kV)和操作冲击(1050kV)。
位于布拉格的EGU高压实验室主任VaclavSklenicka认为,考虑到新的发电很快将并入主流电网,捷克电网的未来也将产生某些变化,显然需要增加当地输电线路的容量。容量的增加反过来会影响变电站的短路性能要求,400kV线路必须由当前的50/125kA(热能/动力)提高到63/160kA。这也会对变电站周围4公里内铁塔上的绝缘子串产生一些影响,短路设计要求将由35kA提高到50kA。Sklenicka说,“这些要求需要绝缘子串具有新的金具,例如更大尺寸的招弧角,确保工频电弧不会对绝缘子造成损伤。”
Sklenicka还说,大量可再生能源的加入促使捷克共和国需要增加输电容量,显然,目前遍及整个欧洲都具有相同的趋势,为了实现增加新的输电容量,有很多方案可供选择。一种选择是使用更大截面的导线或新的高容量导线。第二种选择是改换成直流,虽然他认为,除了能够从系统中分离出来一部分,这是相对昂贵的解决方案。灵活的交流输电系统允许交替使用变压器也是控制电力传输的另外一种选择。但是,这些措施仅能保护电网系统的某些部分,与此同时把超负荷的风险转移到互联电网的其它部分。
最终,他预期,最佳的解决方案可能是长期讨论的超级电网,即输电‘超级高速公路’,无论是直流还是交流,都带有一个中心控制的电力传输,欧洲每个国家的电网都与之相连。这将使所有国家都能够从互联电网中得到他们所需要的电力,同时,也允许日益增加的可再生能源安全地并入电网中。
