天津陳塘莊電廠-迎豐變220 kV線路工程設(shè)計特點

趙 楓，王占輝，李金超

（天津電力設(shè)計院，天津 300200）

天津陳塘莊電廠-迎豐變220 kV線路工程設(shè)計特點

趙 楓，王占輝，李金超

（天津電力設(shè)計院，天津 300200）

天津陳塘莊電廠-迎豐變220 kV線路工程，是國網(wǎng)天津市電力公司全面貫徹全壽命周期管理理念的輸電線路建設(shè)的先進(jìn)典型。本文對工程的設(shè)計創(chuàng)新實踐成果進(jìn)行介紹，主要設(shè)計亮點有：新型節(jié)能導(dǎo)線應(yīng)用、良導(dǎo)體地線和OPGW均采用分段絕緣單點接地運行方式、導(dǎo)線呈“雙曲線”緊縮型布置桿塔規(guī)劃設(shè)計、雙回路（鷹嘴）蝶形鉆越塔、大截面角鋼應(yīng)用、后注漿灌注樁、棧橋施工方案等。

新型節(jié)能導(dǎo)線；分段絕緣、單點接地；緊縮型；后注漿灌注樁。

2008年以來，國家電網(wǎng)公司積極推廣輸電線路全過程、全壽命周期內(nèi)“兩型三新”建設(shè)， 降低輸電線路建設(shè)和運行成本。天津陳塘莊電廠-迎豐變220 kV線路工程，是2012年國網(wǎng)公司第二批設(shè)計競賽依托項目，在工程設(shè)計階段我院全面貫徹全壽命周期管理理念，積極應(yīng)用國網(wǎng)公司“兩型三新”輸電線路建設(shè)新技術(shù)并進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。該工程于2012年12月開工建設(shè)，2013年09月竣工投產(chǎn)，獲國網(wǎng)公司2013年度輸電線路優(yōu)秀設(shè)計一等獎。

1　工程概況

天津陳塘莊電廠—迎豐變220 kV線路工程，是陳塘莊電廠送出工程的重要組成部分，項目位于天津市西青區(qū)、靜海縣境內(nèi)，公路交錯縱橫，交通條件很好。主要交叉跨越有：榮烏高速公路、500 kV吳橋線、獨流減河、規(guī)劃軌道Z1線、團(tuán)泊大道快速路等。

工程建設(shè)規(guī)模為新建同塔并架雙回路（局部2.8 km與35 kV雙回并架四回路）220 kV輸電線路，路徑長度26.1 km，地貌為沿海沖擊平原，主要技術(shù)特性見表1。

表1　工程主要技術(shù)特性

根據(jù)接入系統(tǒng)設(shè)計，單回線路正常額定輸送功率480 MW，雙回線路正常額定輸送功率960 MW，陳塘莊電廠—迎豐變220 kV線路為重要線路，按照結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1進(jìn)行設(shè)計。

2　工程亮點

2.1中強度鋁合金新型節(jié)能導(dǎo)線

依據(jù)輸電線路建設(shè)全壽命周期管理理念，通過對常規(guī)鋼芯鋁絞線和新型節(jié)能導(dǎo)線（鋼芯高導(dǎo)電率鋁絞線、鋁合金芯高導(dǎo)鋁絞線、中強度鋁合金絞線和特強鋼芯軟鋁絞線）電氣性能、機械性能分析比較，工程導(dǎo)線方案選擇了年費用最小、運行損耗最低的4×JLHA3-425中強度鋁合金絞線，較常規(guī)鋼芯鋁絞線在正常輸送功率下年平均費用每公里節(jié)省費用2.92萬元，40年運行期經(jīng)濟(jì)效益明顯。

表2　導(dǎo)線電阻損耗與年平均費用比較

3.2采用分段絕緣、單點接地運行方式

線路全線采用雙地線配置，一條地線架設(shè)OPGW光纜（36芯），另一根為普通地線。鑒于全線路徑較短，同時考慮鍍鋅鋼絞線15～20年會銹蝕更換，結(jié)合天津地區(qū)運行習(xí)慣，全線推薦JLB40-150鋁包鋼絞線，OPGW推薦OPGW-36B1/15。

普通地線和OPGW光纜運行方式均分采用分段絕緣，單點接地的運行方式，較全線逐基接地，預(yù)計每年每公里節(jié)約電能0.885萬kWh，節(jié)省費用約0.40萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

圖1　OPGW分段絕緣方案示意圖

圖2　良導(dǎo)體和OPGW感應(yīng)電壓和電流ATP仿真計算結(jié)果

3.3導(dǎo)線呈“雙曲線”緊縮型布置桿塔

以提高單位走廊輸送容量、節(jié)約占地和減少拆遷工程量為原則，創(chuàng)新規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)線呈“雙曲線”緊縮型布置鐵塔。常規(guī)雙回路鐵塔六相導(dǎo)線呈鼓型排列，本工程規(guī)劃雙回路六相導(dǎo)線呈“雙曲線”（也稱腰型，“X”型）排列，直線塔型導(dǎo)線橫擔(dān)為鼓型布置，上、下相導(dǎo)線為“I”串掛線，中相為“V”串掛線方式，耐張塔與之匹配橫擔(dān)為雙曲線排列。 線路走廊較國網(wǎng)通用設(shè)計2H3模塊節(jié)省1.4～1.6 m，全線26.1 km可節(jié)省走廊約40×104m2，單位走廊輸送容量較2H3模塊提高11.2%，同時克服了傳統(tǒng)鼓型塔中相導(dǎo)線繞擊率偏高的弊病，提高了防雷性能，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

表3　不同塔型（SZ1、SZ2）走廊寬度對比

3.4雙回路（鷹嘴）蝶形鉆越塔

本工程兩次鉆越現(xiàn)狀500 kV吳橋線路，在室外溫度27.2℃情況下，鉆越點500 kV線路導(dǎo)線對地高度分別為25.2和26.2m，常規(guī)雙回路垂直排列線路無法鉆越，通常需要500 kV線路升塔改造或220 kV雙回局部變單回等方式，存在技術(shù)方案復(fù)雜、停電施工、實施難度大、投資高、不利于運行維護(hù)等問題。

在小角度轉(zhuǎn)角處和大角度轉(zhuǎn)角處分別規(guī)劃設(shè)計雙回路鷹嘴蝶形鉆越塔、雙回蝶形鉆越塔，為壓縮塔頭尺寸，采用硬跳線和軟跳線相組合。剛性硬跳線部分為一根鋁合金鋁管，采用一種四變一的連接裝置把四分裂導(dǎo)線跟單根鋁管很好的連接起來。同時上相導(dǎo)線在小角度鉆越塔、大角度鉆越塔外角側(cè)均采用固定上下八字絕緣子串拉緊固定，最大限度減少了塔頭寬度。

采用雙回路（鷹嘴）蝶形鉆越塔鉆越方案，較單回路鉆越節(jié)約線路走廊1.5×104m2，相應(yīng)節(jié)省了線路本體靜態(tài)投資168萬元。

3.5積極應(yīng)用高強鋼、大截面角鋼

本工程高強鋼占塔重比例約23%。采用高強鋼后，較采用常規(guī)鋼材，直線塔可降低塔重2%～5%，轉(zhuǎn)角塔可降低塔重 6%～10%。工程鐵塔總重2450 t，共節(jié)省鋼材146.35 t。

本工程雙回路和四回路大角度轉(zhuǎn)角塔，積極采用L220和L250大截面角鋼代替雙拼角鋼。通過與雙組合角鋼塔對比分析計算，塔重指標(biāo)下降5.2%，共節(jié)約鋼材25.8 t，節(jié)省本體靜態(tài)投資20.6萬元。采用大截面角鋼不僅節(jié)約了鋼材耗量，而且避免了雙拼角鋼受力不均引起的鐵塔強度降低的問題，降低了加工及組裝難度，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3.6后注漿灌注樁（PPG）新型基礎(chǔ)

本工程中部分大轉(zhuǎn)角和終端塔采用后注漿灌注樁基礎(chǔ)型式，采用后注漿技術(shù)有效地減小樁徑，降低混凝土和鋼筋用量，節(jié)省基礎(chǔ)工程造價約15%～20%，節(jié)約本體投資37.2萬元。同時，在相同安全系數(shù)的前提下后注漿樁的實際可靠度明顯比非注漿樁要高，減少樁頂位移和沉降。

3.7合理確定走廊配電線路遷改方案

本工程在獨流減河南岸，線路需利用35 kV國獨一良管支線路路徑2.83 km，規(guī)劃設(shè)計四回路混壓并架鐵塔，將35 kV線路與新建220 kV線路同塔架設(shè)（本工程2回220 kV，切改現(xiàn)狀1回35 kV，預(yù)留1回35 kV通道）設(shè)計，節(jié)約了線路走廊，減少占地8.47×104m2，同時對線下綠化帶樹木高跨設(shè)計，社會和生態(tài)效益顯著。

3.8棧橋施工方案

本工程在獨流減河河道中央新建一基雙回路直線鐵塔，從岸邊距離立塔位置最近運距212 m，河中長年流水，水深一般為4.5 m左右。河堤上路面寬度約為 3 m，設(shè)計對填土墊道、冬季拉索和搭設(shè)棧橋三種施工組織設(shè)計方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析基礎(chǔ)上，工程建設(shè)推薦采用了棧橋施工組織設(shè)計方案，實施后有效地降低了其工程投資。

表4　獨流減河中立塔施工方案對比

4　小結(jié)

本工程通過輸電線路全壽命周期管理理念開展工程設(shè)計，線路走廊較常規(guī)設(shè)計節(jié)約線路走廊1.4×105m2，直接節(jié)約本體投資496.4萬元，年運行節(jié)省電能損耗86.65萬元，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。

（1）工程導(dǎo)線方案選擇了年費用最小、運行損耗最低的4×JLHA3-425中強度鋁合金絞線，較常規(guī)鋼芯鋁絞線在正常輸送功率下，全線年平均費用節(jié)省費用76.21萬元。

（2）普通地線和OPGW光纜運行方式均分采用分段絕緣，單點接地的運行方式，較全線逐基接地，預(yù)計每年節(jié)約電能23.10萬kWh，節(jié)省費用約10.44萬元。

（3）規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)線呈“雙曲線”緊縮型布置鐵塔， 線路走廊較國網(wǎng)通用設(shè)計2H3模塊節(jié)省走廊寬度1.4～1.6 m，全線26.1 km可節(jié)省走廊約4×104m2，單位走廊輸送容量較2H3模塊提高11.2%，同時克服了傳統(tǒng)鼓型塔中相導(dǎo)線繞擊率偏高的弊病，提高了防雷性能，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

（4）采用雙回路（鷹嘴）蝶形鉆越塔鉆越方案，較單回路鉆越節(jié)約線路走廊1.5×104m2，相應(yīng)節(jié)省了線路本體靜態(tài)投資168萬元。

（5）本工程雙回路和四回路大角度轉(zhuǎn)角塔，積極采大截面角鋼代替雙拼角鋼，塔重指標(biāo)下降5.2%，共節(jié)約鋼材25.8 t，節(jié)省本體投資20.6萬元。

（6）大轉(zhuǎn)角和終端塔采用后注漿灌注樁基礎(chǔ)型式，節(jié)省基礎(chǔ)工程造價約15%～20%，節(jié)約本體靜態(tài)投資37.2萬元。。

（7）利用35 kV線路路徑2.83 km，規(guī)劃設(shè)計四回路混壓并架鐵塔，節(jié)約了線路走廊，減少占地8.47×105m2，同時對線下綠化帶樹木高跨設(shè)計，社會和生態(tài)效益顯著。

（8）在獨流減河河道中央鐵塔施工，搭設(shè)棧橋較填土墊道施工方案節(jié)約投資270.6萬元。

Design Features of 220 kV Line Engineering for Tianjin Chentangzhuang Power Plant-Yingfeng Substation

ZHAO Feng，WANG Zhan-hui，LI Jin-chao
（Tianjin Electric Power Design Institute，Tianjin300200， China）

Tianjin ChenTang Zhuang Power Plant -YingFeng Substation 220 kV transmission line project， is an advanced and typical transmission line construction of State Grid Tianjin Electric Company， which implements the lifecycle management idea completely. This paper introduces the design innovation outcomes of this project， and the main design highlights contains: the application of the new energy-saving wire， adopting sectional insulation and single point grounding operation mode of good conductor shied line and（OPGW） Opticle fibre composite overhead ground wire， the tower planning design of hyperbolic-compact layout of wires， the application of double-circuit（chickpea） butterfly drill towers，and large section angle steel and post grouting for cast-in-situ pile， construction scheme using trestle bridge.

new energy-saving wire； adopting sectional insulation and single point grounding ； compact layout； post grouting for cast-in-situ pile.

TM63

B

1671-9913（2016）04-0067-05

2014-12-01

趙楓（1970- ），男（滿族），遼寧北鎮(zhèn)人，高級工程師，從事輸電線路電氣設(shè)計工作。