“三跨”在特高壓直流輸電線路工程中的應(yīng)用

李 汶 ，駱 強 ，姜 磊 ，董鐵柱 ，孫東風(fēng)

（1.青海省電力設(shè)計院，青海 西寧 810008；2.國網(wǎng)山東省電力公司，山東 濟(jì)南 250001；3.國網(wǎng)山東省電力公司棗莊供電公司，山東 棗莊 277000；4.國網(wǎng)山東省電力公司菏澤供電公司，山東 菏澤 274000）

“三跨”在特高壓直流輸電線路工程中的應(yīng)用

李 汶1，駱 強2，姜 磊3，董鐵柱1，孫東風(fēng)4

（1.青海省電力設(shè)計院，青海 西寧 810008；2.國網(wǎng)山東省電力公司，山東 濟(jì)南 250001；3.國網(wǎng)山東省電力公司棗莊供電公司，山東 棗莊 277000；4.國網(wǎng)山東省電力公司菏澤供電公司，山東 菏澤 274000）

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速鐵路、高速公路、特高壓電網(wǎng)等重要設(shè)施的不斷建設(shè)，輸電線路與其相互影響呈常態(tài)化趨勢。為了保障公共安全和電網(wǎng)安全，2016年3月起國家電網(wǎng)公司組織編制了多個文件規(guī)范，進(jìn)一步提高了架空輸電線路跨越高速鐵路、高速公路和重要輸電通道區(qū)段（以下簡稱“三跨”）安全水平，加強“三跨”運維管理，提高運維工作質(zhì)量，確保“三跨”和被跨越物的安全穩(wěn)定。就“三跨”在特高壓直流輸電線路工程中的實際應(yīng)用提供相關(guān)的設(shè)計案例，對設(shè)計方案進(jìn)行介紹，為以后特高壓工程的建設(shè)提供借鑒及經(jīng)驗。

特高壓直流輸電；三跨；應(yīng)用

0 引言

所謂“三跨”，是指架空輸電線路跨越高速鐵路、高速公路和重要輸電通道的區(qū)段。以±800 kV山西晉北—江蘇南京特高壓直流輸電線路工程為實例，簡述“三跨”的主要技術(shù)要求，列出了“三跨”在該工程中的具體應(yīng)用。其中，高速鐵路、高速公路以及重要輸電通道的確定原則如下。

高速鐵路。2014年1月1日起實施的 《鐵路安全管理條例》（附件）規(guī)定：高速鐵路是指設(shè)計開行時速250 km以上（含預(yù)留），并且初期運營時速200 km以上的客運列車專線鐵路 （簡稱客運專線或客專）。2012年國家電網(wǎng)公司頒布的“關(guān)于印發(fā)《國家電網(wǎng)公司輸電線路跨（鉆）越高鐵設(shè)計技術(shù)要求》的通知”（國家電網(wǎng)基建【2012】1049號文）中明確“本技術(shù)要求中，高鐵是指列車設(shè)計最高行車速度達(dá)到250 km/h及以上的鐵路”。

高速公路。2015年1月1日起實施的 《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中3.1公路分級中規(guī)定“高速公路為專供汽車分方向、分車道行駛，全部控制出入的多車道公路。高速公路的年平均日設(shè)計交通量宜在15 000輛小客車以上?！币话阈铦M足以下條件：只供汽車高速行駛；設(shè)有多車道、中央分隔帶，將往返交通完全隔開；設(shè)有立體交叉口；全線封閉，出入口控制，只準(zhǔn)汽車在規(guī)定的一些立體交叉口進(jìn)出公路。

重要輸電通道。國家電網(wǎng)運檢 【2016】413號文“國家電網(wǎng)公司關(guān)于印發(fā)架空輸電線路‘三跨’重大反事故措施（試行）的通知”中解釋重要輸電線路與重要輸電通道根據(jù)國網(wǎng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 《重要輸電通道風(fēng)險評估導(dǎo)則》，重要輸電線路由構(gòu)成核心骨干網(wǎng)架的架空輸電線路和戰(zhàn)略性架空輸電線路組成；重要輸電通道由若干重要輸電線路組成，分為國網(wǎng)公司級和省公司級。

1 “三跨”的主要技術(shù)要求

1.1 路徑選擇

在進(jìn)行線路路徑選擇時，應(yīng)盡量減少 “三跨”數(shù)量，可研以及初設(shè)階段設(shè)計單位應(yīng)向標(biāo)段內(nèi)鐵路、公路以及電力主管部門收資，對于在建或已明確路徑位置的規(guī)劃建設(shè)“三跨”，為避免線路因后續(xù)工程建設(shè)而改造，需參照“三跨”原則進(jìn)行設(shè)計；不宜連續(xù)跨越，且不宜在一檔中跨越3條及以上線路；如路徑限制需一檔內(nèi)跨越多條電力線路，設(shè)計單位首先需向省公司進(jìn)行專項匯報，配合省公司協(xié)同調(diào)度部門和運檢部門落實停電跨越的可行性，如多條線路同停困難，應(yīng)在跨越并行線路中間設(shè)置耐張塔，按不同放線段施工，減少線路同停的時間，必要時對并行線路進(jìn)行改造。

跨越重要輸電通道時不宜在桿塔頂部跨越。新建“三跨”如路徑受限必須跨越桿塔頂部時，需減小跨越檔檔距，并適當(dāng)加大跨越凈空裕度。線路改造路徑受限時，與“三跨”障礙物交叉角不滿足45°時，可按原路徑設(shè)計，并將方案報運檢部門；線路不宜在鐵路車站出站信號機以內(nèi)跨越。當(dāng)路徑限制跨越高速鐵路無法滿足45°時，需在初步設(shè)計階段細(xì)化跨越耐張段的設(shè)計方案，將方案報鐵路公路主管部門和運檢部門，并取得以上部門的書面同意意見。

1.2 桿位選擇

在進(jìn)行桿位選擇時，根據(jù)《±800 kV直流架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》要求：輸電線路與主干鐵路、高速公路交叉時，應(yīng)采用獨立耐張段?？缭借F路時導(dǎo)線至鐵路軌頂垂直距離不小于21.5 m，至承力索或接觸線垂直距離不小于15.0 m；至公路路面垂直距離不小于21.5 m；至電力線垂直距離不小于10.5 m，或線路跨越電力線塔頭，至桿頂垂直距離不小于15.0 m?！?00 kV特高壓直流線路與鐵路交叉時桿塔外緣至軌道中心最小水平距離需滿足塔高加3.1 m，無法滿足要求時可適當(dāng)減小，但不得小于40 m；與鐵路平行時桿塔外緣至軌道中心最小水平距離需滿足塔高加3.1 m，困難時雙方協(xié)商確定。±800 kV特高壓直流線路與公路交叉時桿塔外緣至路基邊緣最小水平距離不得小于15 m或按協(xié)議取值；平行時開闊地區(qū)邊導(dǎo)線至路基邊緣距離需大于最高塔高，路徑受限時不得小于12 m或按協(xié)議取值。

“三跨”應(yīng)采用獨立耐張段，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)大檔距和大高差的情況，跨越塔兩側(cè)檔距之比不宜超過 2∶1。 “三跨”交叉檔距大于 200 m 時，導(dǎo)線弧垂應(yīng)按照導(dǎo)線允許溫度進(jìn)行計算（一般取+70℃或+80℃）。

跨越鐵路時采用獨立耐張段。導(dǎo)線最大弧垂溫度按照相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，且不應(yīng)小于+70℃。直流±800 kV不應(yīng)小于21.5 m。當(dāng)輸電線路跨越擬建鐵路橋梁地段，考慮鐵路架橋機施工情況，為保證架橋機上作業(yè)人員安全，直流±800 kV導(dǎo)線至軌頂?shù)拇怪本嚯x不應(yīng)小于24.0 m。桿塔外緣至軌道中心水平距離不應(yīng)小于塔高加3.1 m?？紤]到跨越地點的地質(zhì)條件及周邊環(huán)境等客觀因素，當(dāng)無法滿足此要求時，可適當(dāng)縮小距離，但在任何情況下水平距離不得小于40 m。與鐵路平行時接近距離，桿塔外緣至軌道中心最小水平距離需滿足塔高加3.1 m，困難情況下協(xié)商確定。

架空輸電線路跨越高鐵應(yīng)采用獨立耐張段。獨立耐張段一般采用“耐-直-直-耐”“耐-直-耐”“耐-直-直-直-耐”或“耐-耐”方式，直線塔不宜超過 3基。 跨越位置條件允許時，優(yōu)先采用 “耐-直-直-耐”跨越方式。設(shè)計應(yīng)根據(jù)氣象、地形、地質(zhì)、施工和運行等條件，經(jīng)綜合比選，合理確定獨立耐張段方式。在1級及以上舞動區(qū)，獨立耐張段宜采用“耐-直-直-耐”的方式。輸電線路在選擇跨越高鐵桿塔位置時，應(yīng)注意控制使用檔距和相應(yīng)的高差，跨越塔兩側(cè)檔距、高差相差較大的應(yīng)采取必要的措施，確保安全可靠。雙方同期建設(shè)或擬建高鐵有明確線位時，輸電線路的跨越設(shè)計還應(yīng)考慮架橋機施工的要求?？缭交〈剐ｒ灂r應(yīng)根據(jù)導(dǎo)線運行溫度+40℃（若導(dǎo)線按允許溫度+80℃設(shè)計時，導(dǎo)線運行溫度取+50℃）情況或覆冰無風(fēng)情況求得的最大弧垂計算垂直距離。

±800 kV特高壓直流線路與鐵路交叉或平行時時桿塔外緣至軌道中心（如跨越為高架橋段需考慮高架鐵路橋邊緣）最小水平距離需滿足塔高加3.1 m。當(dāng)跨越地點的地質(zhì)條件及周邊環(huán)境等客觀因素，當(dāng)無法滿足此要求時，可適當(dāng)縮小距離，但在任何情況下水平距離不得小于40 m，且需同時取得鐵路主管部門的書面同意意見。

1.3 絕緣子串及金具選擇

《架空輸電線路“三跨”重大反事故措施（試行）》要求500 kV及以下線路的懸垂絕緣子串應(yīng)采用獨立雙串設(shè)計，耐張絕緣子應(yīng)采用雙聯(lián)及以上結(jié)構(gòu)形式，單串強度應(yīng)滿足受力要求。風(fēng)振嚴(yán)重區(qū)域的導(dǎo)地線線夾、防振錘和間隔棒應(yīng)選用加強型金具、耐磨型金具或預(yù)絞式金具。冰害嚴(yán)重地區(qū)，懸垂串應(yīng)避免使用上扛式線夾。D級及以上污區(qū)不宜采用深棱形懸式絕緣子以及鐘罩型絕緣子。應(yīng)避免在“三跨”跨越檔安裝相間間隔棒、動力減振器等防舞裝置?！叭纭眴螌?dǎo)線耐張線夾應(yīng)加附引流線；“三跨”地線應(yīng)采用雙掛點。“三跨”區(qū)段絕緣子“單串改雙串”應(yīng)采用雙掛點。跨越段絕緣子串采用雙掛點、雙聯(lián)“I”串或“V”串型式。

懸垂絕緣子串應(yīng)采用獨立掛點的多聯(lián)串 （雙聯(lián)及以上）；耐張絕緣子串應(yīng)采用多聯(lián)串 （雙聯(lián)及以上）。與橫擔(dān)連接的第一個金具應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活且受力合理，其強度應(yīng)高于串內(nèi)其他金具強度。防振錘、子導(dǎo)線間隔棒宜采用預(yù)絞式。防舞裝置安裝位置盡量避開高鐵軌面區(qū)域正上方，并確保防舞裝置與導(dǎo)線的可靠連接。對覆冰區(qū)域采取增加絕緣子串長和更多采用V型串等措施，防止或減少重要線路冰閃事故的發(fā)生。

1.4 桿塔設(shè)計

在進(jìn)行桿塔設(shè)計時，根據(jù)《架空輸電線路“三跨”重大反事故措施（試行）》的技術(shù)要求：“三跨”段桿塔除防盜措施外，還應(yīng)采用全塔防松措施。“三跨”設(shè)計時應(yīng)充分考慮沿線已有線路的運行經(jīng)驗，按照建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，重要送電線路的重要性系數(shù)取1.1～1.2，使其安全等級提高一級。為提高特高壓線路跨越鐵路的抗冰能力，突出鐵路安全，在覆冰區(qū)段，特高壓輸電線路跨越鐵路時，導(dǎo)線最大設(shè)計驗算覆冰厚度應(yīng)比同區(qū)域常規(guī)線路增加10 mm，地線設(shè)計驗算覆冰厚度增加15 mm。

1.5 基礎(chǔ)設(shè)計

在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計時，根據(jù)國家電網(wǎng)公司國家電網(wǎng)基建【2012】1049號文《關(guān)于印發(fā)〈國家電網(wǎng)公司輸電線路跨（鉆）越高鐵設(shè)計技術(shù)要求〉的通知》的技術(shù)要求：基礎(chǔ)應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定（包括上拔、下壓及傾覆）計算、強度計算。有特殊要求時應(yīng)進(jìn)行水平位移驗算、不均勻沉降、抗滑移計算、基礎(chǔ)裂縫驗算。當(dāng)基礎(chǔ)位于地震烈度7度及以上地震區(qū)、膨脹土、凍土、濕陷性黃土、鹽漬土等特殊地質(zhì)條件時，應(yīng)采取有效的防護(hù)措施。

2 “三跨”在工程實例中的應(yīng)用

以±800 kV山西晉北—江蘇南京特高壓直流輸電線路工程山東段為例，該工程在N2124～N2125處跨越新兗鐵路，N2110～N2111處跨越日東高速公路，在N2109～N2110處跨越500 kV鄆上線，下面分別介紹“三跨”在該工程中的應(yīng)用。

2.1 N2124～N2125檔跨越新兗鐵路

本檔跨越采用兩基直線塔通過 “耐-直-直-耐”方式構(gòu)成獨立耐張段跨越新兗鐵路。四基鐵塔塔型 分 別為 N2124：J27101A-57，N2125：ZK2710-81，N2126：Z27103-67，N2127：J30103-35， 以上鐵塔均為自立式鐵塔。獨立耐張段長度為1 690 m，跨越檔鐵塔為N2124、N2125，檔距為673 m。N2124鐵塔全高為72 m，鐵塔外緣與新兗鐵路臨近鐵軌中心最小水平垂直距離為308 m；N2125鐵塔全高為87.5 m，鐵塔外緣與新兗鐵路臨近鐵軌中心最小水平垂直距離為270 m。線路與新兗鐵路交叉角度為68°，大于45°。線路至距軌頂最小垂直距離為23.9 m（70°弧垂時），大于21.5 m?？缭綑n導(dǎo)線金具串采用雙掛點形式，“V”串采用防脫落銷，跨越塔采用防松、防盜措施，滿足“三跨”要求。

圖1 N2124～N2125檔跨越新兗鐵路平面圖

圖2 N2124～N2125檔跨越新兗鐵路斷面圖

2.2 N2110～N2111檔跨越日東高速公路

山西晉北—江蘇南京±800 kV特高壓直流輸電線路工程在N2110～N2111處跨越日東高速公路，跨越檔導(dǎo)、地線均不許有接頭。

本檔跨越采用兩基直線塔通過 “耐-直-直-直-耐”方式構(gòu)成獨立耐張段跨越日東高速。N2110～N2111跨越檔與日東高速公路，跨越點里程311 km+100 m，日東高速路面寬度為25 m，跨越交叉角為54°，該跨越檔檔距為602 m，其中離高速公路較近的N2110距離公路295 m?？缭近c處日東高速公路基本為東西走向，本工程線路呈南北方向跨越日東高速公路，跨越檔導(dǎo)線金具串采用雙掛點形式，“V”串采用防脫落銷，跨越塔采用防松、防盜措施，滿足“三跨”要求。具體參數(shù)如表1所示。

表1 跨越日東高速公路參數(shù)

表2 跨越鐵塔參數(shù) m

日東高速跨越平斷面如圖3所示。

圖3 N2110～N2111檔跨越日東高速平斷面圖

2.3 N2109～N2110檔跨越500 kV鄆上線

本檔跨越采用 “耐-直-直-直-耐”方式構(gòu)成獨立耐張段跨越500 kV鄆上線。獨立耐張段長度為1 630 m，跨越檔鐵塔為N2109、N2110，檔距為222 m。N2109鐵塔全高為68 m，鐵塔外緣與500 kV鄆上線邊導(dǎo)線最小水平垂直距離為43 m；N2110鐵塔全高為74.5 m，鐵塔外緣與500 kV鄆上線邊導(dǎo)線最小水平垂直距離為87 m。線路與500 kV鄆上線交叉角度為54°，大于45°。線路至500 kV鄆上線地線最小垂直距離為18.8 m（40°弧垂時），大于10.5 m。跨越檔導(dǎo)線金具串耐張采用雙掛點形式4聯(lián)550 kN耐張串，懸垂采用雙掛點形式雙聯(lián)240 kN懸垂串，“V”串采用防脫落銷，跨越塔采用防松、防盜措施，滿足“三跨”要求?？缭近c具體參數(shù)如表3所示。

表3 跨越500 kV鄆上線參數(shù)

本次跨越500 kV鄆上線線路施工，采用全程停電方式，不搭設(shè)跨越架，對被跨越電力線地線包裹PVC管進(jìn)行保護(hù)。引繩、導(dǎo)地線展放均采用張力放線，但施工過程中控制牽引機牽引力以及張力機的張力，并安排專人觀測導(dǎo)引繩、牽引繩、導(dǎo)地線與被跨越電力線地線的凈空距離，確保被跨線路設(shè)備安全?？缭?00 kV鄆上線平斷面圖與平面圖如圖4、圖5所示。

圖4 N2109～N2110檔跨越500 kV鄆上線平斷面圖

圖5 N2109～N2110檔跨越500 kV鄆上線平面圖

3 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，特高壓直流輸電線路工程建設(shè)已漸成一種趨勢，如何有效解決特高壓直流輸電線跨越高速鐵路、高速公路和特高壓重要設(shè)施的問題，不僅關(guān)系到施工工期，而且決定著工程的質(zhì)量與安全。以±800 kV山西晉北—江蘇南京特高壓直流輸電線路工程為例，詳細(xì)闡述了“三跨”的主要技術(shù)要求和在工程實例中的應(yīng)用，為今后特高壓建設(shè)提供參考。

［1］劉偉輝.超高壓輸電線路架設(shè)跨越高速公路施工技術(shù)［J］.沿海企業(yè)與科技，2011（9）：85-86.

［2］張弓，孫偉軍，吳堯成，等.架空送電線路跨越高速鐵路施工技術(shù)［J］.電力建設(shè)，2011，32（9）：94-97.

［3］萬啟發(fā).二十一世紀(jì)我國的特高壓輸電［J］.高電壓技術(shù)，2000，26（6）：12-13，42.

［4］李立浧.特高壓直流輸電的技術(shù)特點與工程應(yīng)用［J］.電力設(shè)備，2006，7（3）：1-4.

［5］黃欲成，趙全江，李翔，等.±800 kV向上直流輸電線路對地及交叉跨越距離［J］.電力建設(shè)，2011，32（1）：15-17.

Essential Points Related to Construction Scheme of±800 kV UHV DC Transmission Line Crossing Highway

LI Wen1，LUO Qiang2，JIANG Lei3，DONG Tiezhu1，SUN Dongfeng4
（1.Qinghai Electric Power Design Institute，Xining 810008，China；2.State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China；3.State Grid Zaozhuang Power Supply Company，Zaozhuang 277000，China；4.State Grid Heze Power Supply Company，Heze 274000，China）

With the rapid development of Chinese economy，the construction of the high-speed railway，highway，UHV grid and other important facilities interacts with transmission line more commonly and frequently.In order to ensure safety of both the public and power grid，State Grid Company of China created multiple specifications since March 2016，which increased the overhead the safety standard of overhead transmission lines that across the high speed railway and highway and important transmission channel section （hereinafter referred to as the“three across”）.These specifications strengthened the“three across”operation management and improved the quality of operation to ensure security and stability between “three across”and obstacles.This paper introduces and summarized the“three across”practical application in UHV DC transmission line and design scheme，providing valuable guidance for the construction of the UHV project.

UHVDC transmission；three-span；application

TM752

A

1007－9904（2017）10－0049－05

2017-06-20

李 汶（1990），男，從事輸電線路電氣設(shè)計工作。