多回路鋼管桿在城鎮(zhèn)110kV送電線路中的應(yīng)用

施魯寧 張會(huì)欣 趙景陽(yáng) 姜衛(wèi)明

1,河南省鞏義市供電公司 451200；2, 鄭州供電公司 450006

多回路鋼管桿在城鎮(zhèn)110kV送電線路中的應(yīng)用

施魯寧1張會(huì)欣1趙景陽(yáng)1姜衛(wèi)明2

1,河南省鞏義市供電公司 451200；2, 鄭州供電公司 450006

通過(guò)對(duì)110kV魯清線四回路鋼管桿架空送電線路設(shè)計(jì)方案、安全系數(shù)、耐雷水平、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、進(jìn)站方式的研究，提出了解決城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃與架空送電線路建設(shè)這一矛盾的方案。

四回路;鋼管桿線路;防雷保護(hù);灌注樁

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城鎮(zhèn)電網(wǎng)建設(shè)改造步伐加快，線路走廊日益緊張。線路走廊用地、拆遷費(fèi)用更是日益昂貴 ,在線路投資中比例越來(lái)越大。

鞏義市回郭鎮(zhèn)作為全國(guó)綜合實(shí)力百?gòu)?qiáng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，大工業(yè)分布密集，為河南省三大鋁工業(yè)集聚區(qū)之一，年鋁加工能力達(dá)100萬(wàn)噸，目前已有四座110kV變電站為該區(qū)供電。新建110kV清易變位于新增負(fù)荷中心， 220kV魯莊變到清易變新建線路通道選擇困難，僅能沿S207引線路旁綠化帶前進(jìn)。為統(tǒng)籌規(guī)劃線路走廊，節(jié)約用地，新建線路采用四回路鋼管桿。

1、通道選擇

110 kV清易變位于回郭鎮(zhèn)東北，深入負(fù)荷中心；220k V魯莊變位于回郭鎮(zhèn)南部，兩站直線距離約5km，S207省道與該兩站相連接。清易變與魯莊變間為回郭鎮(zhèn)人口聚集區(qū)，民居、廠房密布，310國(guó)道橫亙其間。新建線路選擇沿S207省道前進(jìn)，S207省道路旁綠化帶寬為2m，經(jīng)過(guò)優(yōu)化，本工程所用鋼管桿最大直徑為1. 8m，不會(huì)對(duì)該段交通造成影響。

2、鋼管桿相關(guān)參數(shù)的確定

2.1 氣象條件

根據(jù)《110-500kV架空送電線路技術(shù)規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱規(guī)程）中附錄A的典型氣象區(qū)主要數(shù)據(jù)，取最大風(fēng)速30m/s，覆冰厚度10mm。最高氣溫40℃，最低氣溫-20℃。

2.2 導(dǎo)線型號(hào)及回路數(shù)的確定

清易變最終規(guī)模為3×63MW，通過(guò)魯莊變雙回路對(duì)其供電。由于清易變所供用戶基本為大負(fù)荷用戶，對(duì)供電穩(wěn)定性要求較高?？紤]在一回路發(fā)生故障停運(yùn)情況下不壓限負(fù)荷，導(dǎo)線選用2×LGJ-240/ 30鋼芯鋁絞線，最大傳輸功率187M W，能夠滿足要求。

新建線路沿途經(jīng)過(guò)110kV衡興變，由小火電廠供電。考慮到小火電機(jī)組關(guān)停及該站負(fù)荷的發(fā)展以及回郭鎮(zhèn)線路走廊緊張的現(xiàn)實(shí)，需為該站預(yù)留兩回線路通道。新建線路前段選用四回路鋼管桿。

2.3 導(dǎo)地線安全系數(shù)的確定

本工程地線一根選用LHBGJ-70/40鋁包鋼絞線、一根選用OPGW-24芯復(fù)合光纜地線。考慮到本工程回路數(shù)多，導(dǎo)線截面大，如按常規(guī)安全系數(shù)設(shè)計(jì)（導(dǎo)線K=2.5），將對(duì)桿塔結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)配置提出相當(dāng)高的要求。故設(shè)計(jì)時(shí)提高了導(dǎo)、地線的安全系數(shù)，以減小使用張力。但是，根據(jù)弧垂計(jì)算公式：

式中 f－弧垂

g－架空線的比載

l－檔距

σ－架空線最低點(diǎn)應(yīng)力

導(dǎo)地線的弧垂與應(yīng)力成反比，也就是說(shuō)，在檔距不變的情況下，隨著安全系數(shù)的增大，導(dǎo)地線的弧垂也將同時(shí)增大，因此，需在應(yīng)力和弧垂之間應(yīng)尋找一個(gè)最佳結(jié)合點(diǎn)。經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算，最終確定導(dǎo)線安全系數(shù)為6.3，LHBGJ-70/40鋁包鋼絞線安全系數(shù)為7.98，OPGW-24芯復(fù)合光纜地線安全系數(shù)為9.13。

導(dǎo)地線安全系數(shù)加大以后，線路檔距不能放得太大，否則，需增加桿塔高度。經(jīng)驗(yàn)算，在桿塔超過(guò)一定高度后，因高度的增加所產(chǎn)生的費(fèi)用將超過(guò)增加一基桿塔的費(fèi)用，因此需合理確定線路平均檔距。本工程取120米，在保證安全性的前提下，又取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 導(dǎo)線布置方式及線間距離

本工程導(dǎo)線排列形式如圖圖1～2所示（圖1為直線桿、圖2為90°轉(zhuǎn)角桿）。

此種導(dǎo)線排列方式優(yōu)點(diǎn)是線路走廊小、回路清晰、便于維護(hù)檢修；缺點(diǎn)是桿塔全高較高。由于本工程大部分沿S207引線前進(jìn)，道路兩邊民房較多，故采用此種導(dǎo)線排列方式。

根據(jù)規(guī)程規(guī)定，直線桿塔同一回路垂直線間距離110kV不小于3.5米，不同回路不同相間垂直距離不小于4米。

3、防雷保護(hù)

3.1 線路雷擊次數(shù)

線路雷擊次數(shù)與雷暴日、地面落雷密度（?）以及線路遭受雷擊的面積（等值受雷面積）有關(guān)。對(duì)一般高度的線路，根據(jù)1997年的《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》（DL/T620-1997）其等值受雷面積的寬度取為4hav（hav為避雷線的平均高度，m），當(dāng)年雷暴日數(shù)T=40，地面落雷密度?=0.07次/km2·雷暴日,每年每百公里線路的雷擊次數(shù)為

式中，b表示兩根地線之間的距離,已知為2.4m；h表示地線在桿塔上的懸掛點(diǎn)高度，已知為42米（以直線塔為例）；f表示地線的弧垂，已知為6m。

3.2 線路繞擊率計(jì)算

防止雷直擊導(dǎo)線最有效的方法就是采用全線架設(shè)避雷線，但避雷線對(duì)導(dǎo)線的防護(hù)并非絕對(duì)安全，仍存在一定的雷繞擊導(dǎo)線的可能性。雷繞過(guò)避雷線直擊導(dǎo)線的概率與避雷線對(duì)導(dǎo)線的保護(hù)角、桿塔高度以及線路經(jīng)過(guò)的地區(qū)、地貌、地質(zhì)條件有關(guān)。

避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)范圍按保護(hù)角來(lái)確定，并按下列公式計(jì)算繞擊率。

本線路經(jīng)過(guò)平原地區(qū)，lgP=(θ√h)/ 86-3.9

式中，Pθ表示平原線路的繞擊率；θ表示桿塔上地線對(duì)外側(cè)導(dǎo)線的保護(hù)角，已知為16°；h表示地線在桿塔上的懸掛點(diǎn)高度，已知為42米。

4、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

圖1

圖2

回郭鎮(zhèn)緊臨伊洛河，土質(zhì)松軟，地下水位高，地耐力僅為80KPa。且線路基本位于S207旁綠化帶內(nèi)?？紤]到地質(zhì)條件較差，同時(shí)兼顧施工方便，鋼管桿基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。通過(guò)對(duì)鉆孔灌注樁的抗拔穩(wěn)定性及下壓承載力的計(jì)算，對(duì)于承受水平力和彎矩的單樁，還計(jì)算了樁身的最大彎矩及其作用位置。對(duì)于轉(zhuǎn)角、終端桿塔，長(zhǎng)期承受下壓力作用的單樁，對(duì)沉降量有特殊要求的，還進(jìn)行了地基的沉降量計(jì)算。在保證安全的基礎(chǔ)上，盡量?jī)?yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，做到了安全性與經(jīng)濟(jì)型的統(tǒng)一。

5、四回路架空線進(jìn)站研究

四回路架空線進(jìn)站時(shí)，受限于龍門架夾角、線間距離等諸多因素，不能在站外同時(shí)進(jìn)站。如果變電站外比較開(kāi)闊，四回路架空線可提前分成兩條雙回路，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可將同側(cè)導(dǎo)線接至同一基雙回路桿塔上。220kV魯莊變外地勢(shì)比較開(kāi)闊，新建線路在魯莊變側(cè)即采用此種方式。如果變電站外線路通道緊張，則需考慮兩回架空進(jìn)線、兩回電纜進(jìn)線。且電纜需接至下層橫擔(dān)上。110kV清易變深入負(fù)荷區(qū)，周圍廠房密集，且緊鄰310國(guó)道，故進(jìn)站采用架空線加電纜的方式。

在進(jìn)線終端采用鋼管桿的情況下，重點(diǎn)考慮以下兩個(gè)問(wèn)題：

a)連接電纜的橫擔(dān)，其垂直距離按傳統(tǒng)的3.5米不太合適。由于電纜連接時(shí)，避雷器、電纜終端頭需安裝在兩層橫擔(dān)中間，為使電纜終端頭盡量垂直，減少其受力，兩層橫擔(dān)距離加大到4.8米。

b)電纜上桿的方法，力求做到安全、實(shí)用、美觀。

6、結(jié)束語(yǔ)

魯莊變到清易變同塔四回路鋼管桿線路已建成投運(yùn)一年，徹底解決了回郭鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)的用電瓶頸，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

從電網(wǎng)建設(shè)的遠(yuǎn)景來(lái)看，線路不斷增多，走廊越來(lái)越緊張，特別是由于規(guī)劃部門對(duì)土地審批越來(lái)越嚴(yán)格，線路通道在很多地區(qū)已經(jīng)成為影響電網(wǎng)建設(shè)的主要因素。

由于采用同塔多回路鋼管桿可充分利用線路走廊、減少占地，其應(yīng)用必然不斷增加。從環(huán)境保護(hù)和節(jié)約土地資源等綜合社會(huì)效應(yīng)方面統(tǒng)籌考慮，同塔多回路鋼管桿具有廣闊的應(yīng)用前景。