輸電線路交叉穿越方式研究

臧宏志，李　勇，李利生，張　寧

（1．國(guó)網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，濟(jì)南　250001；2．國(guó)網(wǎng)山東省電力公司聊城供電公司，山東　聊城　252000）

輸電線路交叉穿越方式研究

臧宏志1，李勇2，李利生1，張寧1

（1．國(guó)網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，濟(jì)南250001；2．國(guó)網(wǎng)山東省電力公司聊城供電公司，山東聊城252000）

隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，各電壓等級(jí)線路回?cái)?shù)越來越多，高電壓等級(jí)輸電線路之間的交叉穿越是電網(wǎng)建設(shè)高速發(fā)展的必然現(xiàn)象。如何實(shí)現(xiàn)電力線路交叉穿越，涉及投資、停電、運(yùn)行維護(hù)等一系列問題。針對(duì)線路電壓等級(jí)、回路數(shù)及塔型的不同，研究了不同交叉穿越方式，并對(duì)工程造價(jià)進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比分析，提出了輸電線路交叉穿越的通用技術(shù)原則，可用于指導(dǎo)工程實(shí)踐。

交叉穿越；弧垂；對(duì)地距離；交叉跨越距離

0　引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展以及城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，線路走廊在逐步壓縮。綜合考慮電力系統(tǒng)及城鎮(zhèn)規(guī)劃、交通條件等因素，線路交叉出現(xiàn)概率大大增加。根據(jù)“國(guó)家電網(wǎng)基建［2014］1131號(hào)《國(guó)家電網(wǎng)公司關(guān)于明確輸變電工程 “兩型三新一化”建設(shè)技術(shù)要求的通知》”中對(duì)輸電線路“兩型三新一化”建設(shè)技術(shù)要求，“采取同塔雙（多）回、緊縮型等技術(shù)，壓縮線路走廊，提高線路走廊利用率”，導(dǎo)致線路跨越及鉆越難度增大［5］。

在輸電線路設(shè)計(jì)中，35 kV、110 kV輸電線路鉆越220 kV、500 kV架空線路時(shí)，設(shè)計(jì)單位越來越多采用電纜鉆越方案。電纜線路具有投資大、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高以及故障點(diǎn)不宜查找等特點(diǎn)。隨著地區(qū)負(fù)荷密度的不斷增大，線路走廊不斷減少，不同電壓等級(jí)輸電線路交叉穿越的概率越來越大，迫切需要有綜合的解決方案及技術(shù)原則，在開展電網(wǎng)規(guī)劃、線路工程設(shè)計(jì)時(shí)參照?qǐng)?zhí)行。

1　省內(nèi)架空輸電線路現(xiàn)狀分析

山東省目前運(yùn)行的220 kV線路中大多于20世紀(jì)80年代建設(shè)。受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)水平限制，電力線路較少，線路走廊寬闊，線路路徑選擇裕度較大，基本上全線位于平地，桿塔普遍采用水泥桿單桿或雙桿，設(shè)計(jì)呼高14 m左右，線路平均檔距250 m，弧垂最低點(diǎn)對(duì)地的垂直距離6～7 m，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)普遍較低。

2000年以后，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力建設(shè)步入快速發(fā)展軌道，電力線路安全可靠性要求不斷增大，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)逐步提高。架空線路開始使用角鋼塔，后來由于水泥桿占地面積大（需打拉線）、耐腐蝕差等缺點(diǎn)，逐步過渡到全線均使用角鋼塔。此時(shí)，地面上中低壓配網(wǎng)線路、通信線等增多，線路設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)地距離裕度加大，桿塔設(shè)計(jì)呼高提高到21 m左右，線路平均檔距為300 m，弧垂最低點(diǎn)的高度也提高到10 m。特別地段，如需跨越10 kV及以上電力線路、高速鐵路、高等級(jí)公路時(shí)，桿塔設(shè)計(jì)呼高還要提高，具體數(shù)值視情況而定。

目前，220 kV、500 kV線路構(gòu)成山東電網(wǎng)的主干網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)“國(guó)家電網(wǎng)基建〔2012〕386號(hào)《關(guān)于印發(fā)國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程提高設(shè)計(jì)使用壽命指導(dǎo)意見（試行）的通知》”，線路鐵塔、導(dǎo)地線、瓷或玻璃絕緣子、金具及接地材料使用壽命按40年考慮，合成絕緣子使用壽命按20年。照此計(jì)算，架空輸電線路壽命期為40年。線路一旦建成，在其壽命周期內(nèi)，“三線”（電力線、通信線、電視線）、地面附著物（大棚、樹木、房屋等），甚至火災(zāi)、施工等，都可能在線下出現(xiàn)，影響著架空線路的安全運(yùn)行。因此，提高架空線路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，增加對(duì)地安全距離等，都非常有必要。

但是，隨著桿塔的不斷提高，對(duì)地垂直距離增大，線路本體工程的造價(jià)也在不斷增加。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，架空線路對(duì)地垂直距離每增加1 m，架空線路工程單公里造價(jià)增加約7萬元左右。因此，如何平衡安全和經(jīng)濟(jì)兩方面的關(guān)系，需要結(jié)合具體工程分析論證。

2　架空輸電線路交叉穿越方式

2.1架空跨越

當(dāng)新建線路電壓等級(jí)高于或等于現(xiàn)有線路電壓等級(jí)時(shí)，一般采用跨越方式［1］。采用跨越設(shè)計(jì)時(shí)，現(xiàn)有線路不需改造，新建線路需采用加高設(shè)計(jì)。一般采用在現(xiàn)有線路兩側(cè)各組立一基高塔（跨越塔），綜合考慮導(dǎo)地線弧垂特性、氣象條件、交叉跨越安全距離、組塔位置、倒塔安全性等方面因素，計(jì)算跨越處導(dǎo)線弧垂，使其達(dá)到新建線路最下層導(dǎo)線與跨越線路最上層地線之間的安全距離，并適當(dāng)留有裕度即可。單回路架空跨越線路如圖1所示。

2.2架空鉆越

當(dāng)新建線路電壓等級(jí)低于現(xiàn)有線路電壓等級(jí)時(shí)，一般采用鉆越方式。目前國(guó)網(wǎng)輸電線路桿塔通用設(shè)計(jì)中，35 kV、110 kV單回路角鋼塔，基本采用三角排列［2］。架空鉆越又細(xì)分為單回路鉆越、雙回路鉆越、多回路鉆越。當(dāng)采用正常方式鉆越架空線路應(yīng)用通用設(shè)計(jì)塔型不能滿足規(guī)程規(guī)范要求時(shí)，可采用水平排列塔［3］。雙回路架空鉆越線路如圖2所示。

圖1　單回路架空跨越

圖2　雙回路架空鉆越

圖3　電纜鉆越

2.3電纜鉆越

新建線路對(duì)現(xiàn)有線路進(jìn)行鉆越時(shí)，首先應(yīng)該選擇合適的鉆越處，比如空曠的平地，在現(xiàn)有線路下方無“三線”之處，需鉆越的架空線路對(duì)地垂直距離較高處等。當(dāng)采用水平排列的桿塔進(jìn)行鉆越時(shí)，若即使拆除地線（不架設(shè)地線），仍無法同時(shí)滿足現(xiàn)有線路最下層導(dǎo)線與新建線路最上層導(dǎo)線間距，以及新建線路最下層導(dǎo)線對(duì)地的垂直距離滿足安全要求，則只能采用電纜進(jìn)行鉆越。即在現(xiàn)有線路兩側(cè)，由架空線路改為電纜線路，實(shí)施鉆越。電纜鉆越如圖3所示。

2.4加高跨越段桿塔

進(jìn)行新建線路設(shè)計(jì)時(shí)，與現(xiàn)有線路交叉時(shí)，亦可將新建線路桿塔呼高降低，滿足基本對(duì)地安全距離要求，然后加高現(xiàn)有線路，滿足交叉跨越要求［4］。

3　不同工況下架空線路交叉穿越工程造價(jià)

以聊城110 kV將官屯輸電線路工程為研究對(duì)象，針對(duì)不同穿越方式進(jìn)行工程造價(jià)分析，110 kV將官屯輸電線路為同塔雙回線路，線路鉆越聊城220 kV耿蔣線17～18號(hào)桿塔，耿蔣線原為水泥桿架設(shè)，鉆越點(diǎn)高度為24 m，如果按照正常線路架設(shè)，無法滿足110 kV線路對(duì)220 kV線路和對(duì)地安全距離要求，需在鉆越點(diǎn)進(jìn)行特殊考慮。為計(jì)算簡(jiǎn)單，取一個(gè)耐張段為研究對(duì)象，耐張段長(zhǎng)度為1.35 km，全線雙回路架設(shè)，平地，地質(zhì)條件按普通情況考慮，氣象條件設(shè)計(jì)風(fēng)速為27 m/s，覆冰厚度為10 mm。不考慮跨越障礙物、拆遷賠償?shù)纫蛩氐挠绊憽Ｈ€基礎(chǔ)型式按板式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；桿塔按角鋼塔設(shè)計(jì)，鉆越桿等特殊桿型按鋼管桿設(shè)計(jì)；導(dǎo)線采用JL/G1A300/40鋼芯鋁絞線；耐張和懸垂絕緣子采用復(fù)合絕緣子FXBW4-110/100；金具采用97定型金具。

1）特殊桿塔鉆越。工程鉆越點(diǎn)220 kV導(dǎo)線高度為24 m，按照GB 50545—2010《110 kV～750 kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》第13.0.11規(guī)定，輸電線路與各種架空線路交叉或接近的基本要求，220 kV至被跨越線路最小垂直距離為4 m，考慮夏季溫度高，線路弧垂尺度降低，工程按跨越最小安全距離6 m考慮，被跨越110 kV將官屯線路不應(yīng)超過18 m，根據(jù)GB 50545—2010《110 kV～750 kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》13.0.2-1規(guī)定，110 kV對(duì)地最小距離為7 m，考慮弧垂影響，設(shè)計(jì)呼稱高為9 m的雙回路鋼管桿，雙回線路桿身兩側(cè)布置，導(dǎo)線三角排列，滿足鉆越要求。

2）加高被鉆越線路。對(duì)220 kV線路進(jìn)行加高改造，使220 kV線路滿足110 kV線路鉆越的要求。

3）電纜鉆越。電力電纜鉆越220 kV線路，需在220 kV線路兩側(cè)立2基電纜終端桿，并保證一定的安全距離。電力電纜經(jīng)兩側(cè)電纜終端桿與架空導(dǎo)線連接。

根據(jù)《電網(wǎng)工程建設(shè)預(yù)算編制與計(jì)算規(guī)定（2013版）》、《電力建設(shè)工程預(yù)算定額（2013版）第四冊(cè)輸電線路工程》等標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合電力建設(shè)工程裝置性材料預(yù)算價(jià)格和近期地方材料信息價(jià)格等信息，估算上述3種不同鉆越方式的靜態(tài)投資與無交叉的輸電線路正常架設(shè)相比較，如圖4所示。

圖4　工程單位造價(jià)對(duì)比

由投資分析得知，架空線路無法正常鉆越，優(yōu)先采用特殊塔型鉆越方式。如導(dǎo)線水平排列，三角排列等。采用此方法鉆越是最經(jīng)濟(jì)合理的方式，減少了對(duì)220 kV線路停電改造；采用特殊桿型無法滿足對(duì)地和對(duì)被鉆越線路安全距離要求，優(yōu)先選用加高被鉆越線路方案；采用電纜鉆越方式投資最大。

4　結(jié)語

首先在規(guī)劃層面，盡量避免輸電線路的交叉跨越，綜合考慮變電站供電范圍，出線方向，電源進(jìn)線方向、站間聯(lián)絡(luò)線路走向，合理規(guī)劃變電站出線間隔排列。

設(shè)計(jì)層面，在可研及初步設(shè)計(jì)階段，遠(yuǎn)近結(jié)合，結(jié)合未來規(guī)劃庫項(xiàng)目線路路徑，提前在預(yù)留鉆越段抬高上一電壓等級(jí)線路桿塔呼稱高。在設(shè)計(jì)線路路徑的選擇上，盡量避免線路交叉。

在穿越點(diǎn)位置的選擇上，選擇合適的鉆越點(diǎn)。選擇多個(gè)穿越的跨越點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

采用特殊桿（塔）鉆越。在與高電壓等級(jí)或者同一電壓等級(jí)輸電線路發(fā)生交叉時(shí)，需根據(jù)鉆越點(diǎn)的弧垂高度來確定采用何種方式實(shí)現(xiàn)鉆越?；〈垢叨茸銐蚩芍苯訉?shí)現(xiàn)正常鉆越；弧垂高度不夠，可采用鉆越段不架設(shè)地線的方式實(shí)現(xiàn)鉆越；進(jìn)一步可采用特殊桿（塔）實(shí)現(xiàn)鉆越。在穿越同電壓等級(jí)電鐵供電線路等重要線路時(shí)，不允許采用跨越，只能采用鉆越。

采用電纜鉆越應(yīng)是設(shè)計(jì)單位最后的選擇。采取電纜鉆越方式，不但投資建設(shè)費(fèi)用成倍增長(zhǎng)，而且電纜運(yùn)行維護(hù)工作量較大。

［1］GB 50061—201066 kV及以下架空電力線路設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］GB 50545—2010110 kV～750 kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］田雷，張子引，劉顥.輸電線路跨（鉆）越高速鐵路設(shè)計(jì)技術(shù)［J］.電力建設(shè)，2012，33（12）：27-31.

［4］陳錫陽.一種新的架空輸電線路安全限距計(jì)算模型［J］.電力科學(xué)與工程，2015，31（2）：60-65.

［5］胡守松.±1 100 kV特高壓直流輸電線路對(duì)地及交叉跨越距離［J］.電力建設(shè)，2012，33（10）：25-28.

Study on Power Transmission Line Crossing Modes

ZANG Hongzhi1，LI Yong2，LI Lisheng1，ZHANG Ning1
（1．Economic&Technology Research Institute，State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China；2．State Grid Liaocheng Power Supply Company，Liaocheng 252000，China）

With the continuous expansion of power grid，more and more transmission lines are constructed.Line crossings among high voltage transmission lines are inevitable because of the power grid construction high-speed development.The investment，power outages，operation and maintenance，and other factors affect realizing power line crossing.In view of different voltage levels，line circuit numbers and tower types，different line crossing modes are studied，and the project cost are compared and analyzed in detail.Series of general technical principles on transmission lines crossing are proposed to guide the engineering practice.

crossing；line sag；ground clearance；crossing clearance

TM726.3

A

1007－9904（2016）08－0042－04

2016-03-13

臧宏志（1971），男，高級(jí)工程師，從事電網(wǎng)規(guī)劃及電力設(shè)計(jì)工作。