闡述架空輸電線路設(shè)計要點

【摘要】近年來，隨著國家電網(wǎng)建設(shè)的不斷快速發(fā)展，線路不斷增多，走廊越來越緊張，特別是由于規(guī)劃部門對土地審批越來越嚴(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，因此有必要對提高線路走廊的輸電能力進行探析。介紹同塔多回架空輸電線路的設(shè)計特點及應(yīng)用特點。采用同塔多回架空設(shè)計方式的輸電線路，設(shè)計一套多回同塔架空設(shè)計的桿塔系列是非常有必要的，這具有很好的發(fā)展前景和經(jīng)濟效益。

【關(guān)鍵詞】同塔多回路;輸電線路;設(shè)計

隨著城市經(jīng)濟的加速發(fā)展，電力高壓線路走廊越來越有限和珍貴，可供輸電線路走廊的用地目趨緊張，因很多農(nóng)村地區(qū)轉(zhuǎn)變成了商業(yè)區(qū)和工業(yè)區(qū)，有些城市空閔地段也建成了住宅區(qū)，這樣就導(dǎo)致了架空輸電線路走廊的資源很大程度上減少了。為了使電網(wǎng)企業(yè)的建設(shè)速度跟得上城市發(fā)展的腳步，我們必須采取必要措旖，如盡量提高輸電線路單位走廊的輸電容量

及土地使用率，設(shè)計建設(shè)一套同塔多回架設(shè)的桿塔系列等。設(shè)計同塔多回路是提高單位線路走廊的輸送能力的一種十分有效的手段。在線路通道緊張時，不同電壓等級或者不同送電方向局部必須采用同一通道，這種情況下就要利用同塔多回路來輸電。在目前現(xiàn)代化建設(shè)中，高壓輸電線路的建設(shè)和地方土地使用規(guī)劃的矛盾已經(jīng)非常突出，特別是在人口稠密的城區(qū)范

圍和經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，線路走廊常常制約著電網(wǎng)的建設(shè)和規(guī)劃。深入研究如何提高單位線路走廊的輸電能力，既可以節(jié)約社會資源，又能充分使用線路走廊通道，還可以減少對輸電線路走廊的投資。

1.同塔多回輸電線路的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

目前，在國外同塔多回線路的應(yīng)用已經(jīng)十分普遍，像日本或者歐洲部分發(fā)達國家，對同塔多回線路的利用已經(jīng)比較成熟。這些地區(qū)的土地資源非常稀缺，所以它們對線路走廊的投資占工程總投資的比例很大，同塔多回線路的應(yīng)用已經(jīng)十分普及。在國內(nèi)隨著我國城市化進程的速度加快，輸電線路跨越民房、占用土地等情況與居民工作生活、城市規(guī)劃建設(shè)之間矛盾也逐漸顯露。20世紀(jì)八十年代， 華東地區(qū)的南楊和石黃等500kV輸電線路工程，以及20世紀(jì)九十年代廣東沙增等500kV輸電線路工程就采用了同塔雙回線路的設(shè)計方案。近年來，500KV同塔雙回輸電已在廣東、東北、四川、華東電網(wǎng)中采用，國內(nèi)已建成500KV/220KV同塔四回輸電線路，而500KV同塔四回輸電線路也在籌劃中。

2.同塔多回輸電設(shè)計

2.1 氣象條件

現(xiàn)行規(guī)程對設(shè)計氣象條件根據(jù)線路級別取不同的重現(xiàn)期來確定，一般規(guī)定1l0kV-330kV輸電線路應(yīng)取30年一遇，750kV、500kV輸電線路應(yīng)取50年一遇。對于多回路線路，首先必須按回路中最高電壓等級來確定重現(xiàn)期.其次還必須根據(jù)多回線路在系統(tǒng)中的地位來確定是否適當(dāng)提高取值，如其在系統(tǒng)中的重要性已經(jīng)達到或超過上一電壓等級水平，則應(yīng)該提高氣象條件取值標(biāo)準(zhǔn)。在不同地區(qū)還應(yīng)該根據(jù)實際情況靈活掌握，例如某省一些地區(qū)常年觀測最大風(fēng)速在20m/s以下，而對220kV線路規(guī)程規(guī)定最小設(shè)計風(fēng)速為25m/s，此時就無必要再提高220kV多回路的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[1]。

2.2 導(dǎo)地線和金具安全系數(shù)

導(dǎo)地線安全系數(shù)不僅影響線體的運行安全。而且關(guān)系到耐張桿塔的荷載大小。對于同塔多回線路。由于荷載巨大，所以導(dǎo)地線的安全系數(shù)選取應(yīng)更為合理，做到既能滿足線路的安全運行，又能有效控制工程投資。在最大風(fēng)速≤30m/S、覆冰厚度C=5ram的工況下，常規(guī)導(dǎo)線常由平均運行應(yīng)力控制。對LGJ-400/35而言，其大風(fēng)或覆冰安全系數(shù)分別達2.95和2.89l，而現(xiàn)階段常用的JL/LBlA一95/55鋁包鋼芯鋁絞線地線分別達3.72和3.60，已大干規(guī)程規(guī)定2.5的要求。因此，在這種情況下對同塔多回線路無需再提高導(dǎo)地線設(shè)計安全系數(shù)。

2.3 對地距離

輸電線路導(dǎo)線對地距離設(shè)計分為線路途經(jīng)非居民區(qū)和居民區(qū)2種情況。單、雙回220kV輸電線路導(dǎo)線對地距離的確定，主要從絕緣方面考慮;500kV輸電線路的導(dǎo)線對地距離，除了要考慮對地絕緣水平外，還要考慮線路下靜電場強對人的影響。國內(nèi)500kV線路途經(jīng)非居民區(qū)時，線下場強一般控制在10kV/m內(nèi)，所以多回路線路途經(jīng)非居民區(qū)的導(dǎo)線對地距離仍按此標(biāo)準(zhǔn)來校核。

現(xiàn)行規(guī)程沒有明確500kV多回路線路途經(jīng)居民區(qū)時的導(dǎo)線對地距離，僅提供了500kV單回路線路途經(jīng)居民區(qū)對地14m的要求，而且國內(nèi)500kV同塔雙回線路途經(jīng)居民區(qū)也是按對地距離14m高度設(shè)計的，運行表明是安全的。因此我們按照500kV單、雙回路的場強值來確定500kV多回路途經(jīng)居民區(qū)時的導(dǎo)線對地距離。

2.4 防雷設(shè)置

例如年雷電日按80天計，35kV線路全線在變電站出、入線段架設(shè)1.5km～2kin的地線。全線每基桿均接地，架地線段的桿按地電阻應(yīng)滿足表1要求。

表1 有地線稈塔在雷季干燥時的工頻接地電阻值

土壤電阻率（Ω.m） 100及以下 100以上至500 500以上至1000 1000以上至2000 2000以上

工頻接地電阻（Ω） " "l0 " " L5 20 " " 25 " 30

為防止雷擊檔距中央導(dǎo)線，檔距中央導(dǎo)線與地線的距離應(yīng)滿足下式要求：S≥0.0l2 L+l（m）。式中，S一導(dǎo)線和地線在檔距中央的距離（m）;L一檔距（m）;電桿上避雷線對邊導(dǎo)線的保護角應(yīng)小于25。接地裝置一般采用放射形。在居民區(qū)及水田，為減少跨步電壓，接地裝置采用閉環(huán)形。水平接地體材料采用Φ8圓鋼，按地引下線用熱鍍鋅Φ12圓鋼，按地體埋深：耕地埋深0.8m，非耕地埋深0.6m。如果土壤電阻率很高，按地電阻難降到30Ω，可采用6～8根總長不超過500m的放射形接地體或連續(xù)延長接地體，其接地體電阻不受限制。

2.5 鐵塔和基礎(chǔ)

同塔多回路由于鐵塔的外部荷載及塔身風(fēng)壓與單回線路相比，將成倍增加，鐵塔的自重、基礎(chǔ)作用力均將大幅度增加。為保證可靠性要求，多回路鐵塔和基礎(chǔ)設(shè)計可參照大跨越工程系數(shù)的做法，對多回路結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全系數(shù)適當(dāng)加強[3]。對500kV或220kV大截面導(dǎo)線的同塔多回路，為降低材料的體形系數(shù)和塔身風(fēng)壓，可考慮采用鋼管桁架結(jié)構(gòu)，對跨越塔等特殊型式也可采用高強度鋼材。

由于多回路塔的導(dǎo)地線很多，因此設(shè)計中可能很多結(jié)構(gòu)材料受安裝工況控制，在設(shè)計中如適當(dāng)限制施工作業(yè)工序，采用合理的施工手段，甚至加大施工臨時拉線的平衡張力，則可以有效降低塔重。

3.同塔多回路線路設(shè)計的經(jīng)濟性分析

根據(jù)電氣要求，220kV單、雙、四回路需占走廊寬度如表2所示。

表2 單、雙、四回路需占走廊寬度

回路數(shù) 三向?qū)Ь€排列型式 需占走廊寬度（m） 說明

4條單回路 水平排列 109 12×4+3×7+20×2

2條雙回路 垂直排列 75 14×2+7+20×2

1條4回路 垂直排列 57 17+20×2

從表1中可以看出，220kV同塔四回線路比四條單回路線路減少走廊寬度52m，比兩條同塔雙回路減少走廊寬度l 8m。采用同塔多回路最經(jīng)濟之處在于走廊清理費用（包括土地征用、青苗賠償、林木砍伐及房屋拆遷等）的節(jié)約。

當(dāng)路徑狀況和其他設(shè)計條件相同時，同塔四回線路和兩個雙回線路的導(dǎo)線耗量相同，金具基本相同，地線節(jié)約兩根，但四回路增加了部分跳線用的絕緣子，因此電氣工程量基本相同，主要差異取決于鐵塔和基礎(chǔ)。統(tǒng)計結(jié)果表明，在單位長度內(nèi)一個四回路的鐵塔及基礎(chǔ)的材料耗量小于兩個雙回路之和，且節(jié)省兩根地線，因此無論從線路本體還是從線路走廊來評價，220kV同塔四回線路要比兩個雙回線路經(jīng)濟。綜合占地賠償?shù)囊蛩?，同塔四回路線路更能節(jié)約土地，減少前期投資。

4.同塔多回輸電線路輸電的推廣

同塔多回輸電與單回輸電相比，它的技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，但在輸電線路設(shè)計和施工的技術(shù)難度比單回輸電要大[3]。目前國內(nèi)外都已經(jīng)有很多應(yīng)用成功的例子，我國的專家和施工人員在設(shè)計和建設(shè)方面也積累了豐富的經(jīng)驗，另外新設(shè)備和新科研成果的出現(xiàn)也為同塔多回技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。在推廣同塔多回輸電技術(shù)的過程中，我們應(yīng)該根據(jù)具體規(guī)劃和實際工程，緊密結(jié)合國內(nèi)外同塔多回輸電技術(shù)的實際經(jīng)驗，詳細制定技術(shù)章程。首先對該技術(shù)進行經(jīng)濟分析，在此基礎(chǔ)上結(jié)合緊湊型輸電、特高壓輸電、耐熱導(dǎo)線和大截面導(dǎo)線技術(shù)的綜合運用，實現(xiàn)提高輸電的社會效益和經(jīng)濟效益的目標(biāo)。

5.結(jié)語

總之，設(shè)計同塔多回路是提高單位線路走廊的輸送能力的一種十分有效的手段。采用同塔多回線路輸電方式是解決輸電走廊緊張、提高輸電容量、節(jié)省土地資源、實現(xiàn)電網(wǎng)的建設(shè)與地方的發(fā)展協(xié)調(diào)進步的有效手段。采用同塔多回輸電技術(shù)具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益，同塔多回輸電線路具有廣闊的應(yīng)用前景和良好的發(fā)展空間。

參考文獻

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[2]DL/T5092-l999，l10-500kV架空送電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)程[S].

[3]馬志堅，傅春蘅.500kY同塔多回輸電線路技術(shù)及其推廣應(yīng)用[J].電力設(shè)備，2005.