基于輸電線路改造的設(shè)計優(yōu)化研究

摘要：文章結(jié)合最新的設(shè)計規(guī)范及電網(wǎng)規(guī)劃，對達到運行改造年限或者配合本地區(qū)規(guī)劃建設(shè)的需要對原有的高壓輸電線路進行改造，分析了老舊輸電線路改造的特點和措施；根據(jù)多年對老舊輸電線路的改造經(jīng)驗，總結(jié)在以往工程實施中存在的主要問題，對老舊輸電線路改造的設(shè)計優(yōu)化進行了闡述。

關(guān)鍵詞：輸電線路；線路改造；設(shè)計優(yōu)化；設(shè)計規(guī)范；電網(wǎng)規(guī)劃 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM633 文章編號：1009-2374（2017）03-0026-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.03.011

輸電線路的改造主要由三方面的原因引起：一是運行時間長，線路設(shè)備已經(jīng)老化，達到了使用壽命，已不滿足電網(wǎng)運行可靠性的要求；二是隨著國民經(jīng)濟的快速增長，用電量也在迅速增長，導(dǎo)致部分線路的輸送容量增加，導(dǎo)致線路重載運行；三是城市建設(shè)的飛速發(fā)展，道路建設(shè)、工民用設(shè)施建設(shè)過程中與現(xiàn)有的輸電線路有沖突，為了配合城市的發(fā)展建設(shè)，對輸電線路進行遷改。輸電線路是電網(wǎng)的骨架，對原有輸電線路的改造很多時候往往是改造其中一小段，在改造過程中，要考慮對原有線路安全運行，結(jié)合電網(wǎng)的長遠規(guī)劃發(fā)展和結(jié)合最新的電網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進行改造，需要考慮的因素比新建線路更復(fù)雜，在輸電線路改造中要嚴(yán)格考慮每個環(huán)節(jié)，避免出現(xiàn)問題。針對輸電線路改造的各個環(huán)節(jié)，從設(shè)計方面進行優(yōu)化，保證輸電線路改造的順利進行。

1 勘察現(xiàn)場

輸電線路的改造一般是對原線路進行改造，雖然能夠拿到原先線路的運行資料，還是要對現(xiàn)場的情況進行認真核查，重新核實桿塔型號、檔距、交叉跨越及地形的情況，特別是原線路的重要交叉跨越點。對現(xiàn)場的地質(zhì)情況進行勘探，為基礎(chǔ)設(shè)計型式提供依據(jù)，由于線路一般位于野外和農(nóng)田中，受到交通不便和民事問題，有些塔位的鉆機進場進行地質(zhì)鉆探很困難，一般只能是在塔位附近100～200m位置鉆探作為參考，另外可以采用人工勘探，采用人工挖電桿坑方式，掏挖3m深判斷地下土質(zhì)和地下水情況作為基礎(chǔ)設(shè)計形式的安靠依據(jù)。需要充分掌握原有線路的現(xiàn)場情況才能提出合理的設(shè)計方案。

2 基礎(chǔ)設(shè)計

2.1 基礎(chǔ)型式的選擇

依據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)勘探、現(xiàn)場情況、桿塔型式及基礎(chǔ)受力，選取合理的基礎(chǔ)型式。輸電線路改造工程中，線路一般都是利用原線行建設(shè)的，基礎(chǔ)一般都是建設(shè)于原線行線底。受地形限制，部分基礎(chǔ)的建設(shè)離原桿塔基礎(chǔ)位置很近，這時要充分考慮新建基礎(chǔ)施工不會影響原線路的安全運行。如果是采用鉆孔灌注樁形式需要考慮樁基施工過程中對原導(dǎo)線的距離是否滿足要求，根據(jù)以往經(jīng)驗導(dǎo)線對地距離在12m以上滿足鉆孔灌注樁的施工。挖孔樁基礎(chǔ)占地小，不需要大型機械參與施工，主要適用于地質(zhì)條件比較好，塌方風(fēng)險小的地質(zhì)情況。大開挖基礎(chǔ)適用于地質(zhì)條件良好和一般的土質(zhì)，比如水田，有少量的地下水地質(zhì)，如果土質(zhì)達不到承載力要求，可以采用在坑底打松木樁或者換填土等措施。

2.2 原有水泥桿的保護措施

針對門型拉線轉(zhuǎn)角水泥桿更換鐵塔的工程，新建鐵塔只能建于原水泥桿的位置，受地形和施工條件的限制，只能采用分腿板式柔性基礎(chǔ)，基礎(chǔ)開挖深度2.8m，地下水位2.5m，有少量流沙土質(zhì)，邊坡存在一定程度的塌方。分坑后4個基坑坑邊對原水泥桿最近只有1m的距離，對原水泥桿的安全運行風(fēng)險較大。針對該情況，在設(shè)計階段就需要考慮方案的可行性，對原水泥桿的加固措施。結(jié)合以往的實踐經(jīng)驗，制定了相應(yīng)的設(shè)計方案（見圖1）。

2.2.1 開挖前在靠近水泥桿的基坑邊沿，打一排松木樁加擋板，松木樁樁頭直徑大于120mm，樁長5000mm，間距400mm。擋板采用長3500mm、寬1500mm、厚15mm的鋼板，每個基坑靠水泥桿側(cè)使用3塊。鋼板打入地下深度為3500mm，下部主要靠松木樁固定鋼板，鋼板上部由對側(cè)鋼板加鋼絲繩緊固，每塊鋼板緊固2處。

2.2.2 在水泥桿的底部，安裝2根#14槽鋼，與原水泥桿采用抱箍緊固。在槽鋼下方要敷設(shè)墊板，可以采用20mm厚、1500mm寬的木板作為墊板，以此增加水泥桿的承載面積，原水泥桿有2塊底盤（1.0m×1.0m）的承載面積是2m2，實施該加固方案后的承載面積（12m×1.5m）為18m2，比現(xiàn)有的承載力增加近9倍，只要不出現(xiàn)大面積的基坑塌方，可以滿足原水泥桿的安全運行。

3 桿塔設(shè)計

桿塔設(shè)計的選型根據(jù)南方電網(wǎng)桿塔標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計V2.0選取，桿塔選型首先要弄清楚采用的導(dǎo)地線型號，氣象條件，使用的水平檔距、垂直檔距等使用條件。風(fēng)速的選取根據(jù)南網(wǎng)發(fā)部的《廣東沿海地區(qū)風(fēng)速風(fēng)壓分布圖》確定設(shè)計風(fēng)速。有些工程只是單純的更換鐵塔，不更換導(dǎo)線，我們在選用鐵塔的時候，要考慮未來是否要擴容更換截面更大的導(dǎo)線或者按大一級導(dǎo)線截面去選擇塔型。比較早的線路設(shè)計選取的桿塔呼稱高度較低，根據(jù)《35～500kV交流輸電線路裝備技術(shù)導(dǎo)則》，輸電線路樹木采用高跨原則，盡量減少對青苗的砍伐，因此在目前的輸電線路設(shè)計中都采用高跨設(shè)計，桿塔呼稱高相對老線路大幅度的提高。如果只是改造輸電線路中的幾基桿塔，設(shè)計過程中要考慮新建桿塔對前后桿塔的影響，是否會造成原有桿塔的上拔，或者造成懸垂絕緣子串的風(fēng)偏角變大，或者部分桿塔加高后，耐張段的線長是否夠長及耐張段代表檔距變化后使得導(dǎo)線應(yīng)力的變化，是否超出原有桿塔的使用條件等。改造線路中出現(xiàn)的一系列問題，均需要在設(shè)計階段對其驗算，使新建的桿塔對原線路的運行不產(chǎn)生影響。

4 機電設(shè)計

4.1 導(dǎo)地線選擇

對原有的輸電線路進行改造時，老舊的輸電線路的導(dǎo)線截面普遍都是很小的，比如110kV線路，欠發(fā)達地區(qū)的導(dǎo)線截面在150mm2左右，較發(fā)達地區(qū)的導(dǎo)線截面在240mm2左右。要根據(jù)當(dāng)?shù)氐挠秒娯摵稍鲩L情況來確定選用導(dǎo)線截面，按未來5～10年的負荷增長情況并結(jié)合電網(wǎng)規(guī)劃確定合適的截面。根據(jù)江門地區(qū)的電網(wǎng)發(fā)展情況，目前新建的架空線路導(dǎo)線截面情況，110kV線路導(dǎo)線截面最少按300mm2截面設(shè)計，220kV線路導(dǎo)線截面最少按2分裂400mm2截面設(shè)計。但是在輸電線路改造中，如果是單純的更換導(dǎo)線，我們需要對原有的鐵塔進行驗算，根據(jù)現(xiàn)場鐵塔的實際水平和垂直檔距，驗算得出最大的導(dǎo)線截面。由于原有的鐵塔呼稱高較低，一些交叉跨越的安全距離也是滿足規(guī)范且余都不大，在更換大截面導(dǎo)線后，弧垂會比原導(dǎo)線增大，比如110kV線路檔距300m，導(dǎo)線由240mm2更換為300mm2截面后，弧垂會比原來的增加0.5～1m，這就需要提前驗算導(dǎo)線對地距離和交叉跨越是否滿足要求。

根據(jù)江門供電局的要求，110kV線路的地線一般選用鋁包鋼絞線，220kV以上線路地線一般選用鋼芯鋁絞線，地線的選取除了考慮機械強度外，短路電流熱穩(wěn)定計算也是重要因素。

4.2 絕緣配合

根據(jù)廣東電網(wǎng)公司編制的《廣東省電力系統(tǒng)污區(qū)分布圖（2016版）》，確定地區(qū)的污穢等級，考慮該地區(qū)以后大開發(fā)建設(shè)，提高一級污穢區(qū)設(shè)計。耐張串一般選用雙聯(lián)玻璃絕緣子串，懸垂串一般選用雙串復(fù)合絕緣子串。耐張玻璃絕緣子串的片數(shù)根據(jù)爬電比距計算出片數(shù)后，還應(yīng)考慮零值絕緣子，根據(jù)電壓等級和運行要求增加1～2片。

4.3 金具

金具主要采用國標(biāo)2010年修訂的《電力金具手冊》中的產(chǎn)品，少量不足部分采用非標(biāo)金具，金具的安全系數(shù)不應(yīng)小于2.5。目前，導(dǎo)地線的耐張線夾均選用液壓型耐張線夾，懸垂線夾為常用的螺栓型線夾。線路的防震一般還是選用防震錘，考慮到防振錘有效保護頻率范圍廣、電磁損耗低、防電暈性能好，具備較佳的節(jié)能性能，另根據(jù)運行經(jīng)驗，一般推薦采用節(jié)能型FDY預(yù)絞絲防振錘，比螺栓緊固型安裝后更牢固。

4.4 防雷接地

江門地區(qū)的輸電線路地處雷電活動頻繁，年雷電日數(shù)達88天之多，屬于典型的多雷區(qū)，為提高線路的防雷水平，降低線路雷擊跳閘率，高壓輸電線路必須架設(shè)地線，地線的保護角要滿足《110～750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》中對保護角的要求。目前很多的改造線路位于城市規(guī)劃道路邊建設(shè)，接地型式的選擇不能采用放射型接地方式，常采用垂直接地方式，接地材料選用Φ20的銅包鋼材料，該材料散流能力強、耐腐蝕。

5 結(jié)語

當(dāng)前是高壓輸電線路基建工程投資減少的時期，城市建設(shè)的迅速發(fā)展，使得輸電線路的改造工程成為了當(dāng)前的主要任務(wù)，必須對輸電線路的改造加以重視，首先就必須要對設(shè)計進行優(yōu)化。經(jīng)過多年對輸電線路的技改修理項目和用戶投資的遷改項目的實施，從許多的問題中吸取經(jīng)驗教訓(xùn)，反過來從設(shè)計源頭促使其優(yōu)化，提高設(shè)計水平。對于電網(wǎng)的發(fā)展，需要不斷更新，努力提高設(shè)計水平和施工水平，避免原有的不足，防止意外的發(fā)生，確保電力系統(tǒng)的安全可靠運行，為我國的經(jīng)濟發(fā)展提供有力保障。

參考文獻

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2010）[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[2] 35～500kV交流輸電線路裝備技術(shù)導(dǎo)則（Q/CSG

1203004.2-2015）[S].

作者簡介：陳濤（1984-），男，湖北宜昌人，開平市翰聯(lián)電力設(shè)計有限公司電氣工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。

（責(zé)任編輯：蔣建華）