高壓輸電線對公路選線的影響與處置

周銀寶 （安徽宏泰交通工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，安徽 合肥 230088）

隨著中國電力用戶的全覆蓋，用電需求急劇增加，輸送電線網(wǎng)也越來越密集，且長途輸送，高壓及特高壓線路也逐漸增多，由于高壓線路規(guī)劃與公路規(guī)劃的不同步，造成公路與高壓線交叉現(xiàn)象越來普遍，成為制約公路選線的重要因素，另外由于公路設(shè)計(jì)人員對高壓線路的不了解，在路線選擇時(shí)就很難抉擇，甚至有些設(shè)計(jì)人員根本沒有考慮高壓線對路線的影響，導(dǎo)致工程的重大變更。所以，如何選取經(jīng)濟(jì)、有效、合理的公路線位，是眾多設(shè)計(jì)者面臨解決的難題。

1 輸電線路的設(shè)置要求

1.1 輸電線路

我國常用的高壓輸電線路常見的有1000kV、800kV、500kV、330kV、220kV、110kV、35kV、10kV等，其中35kV以上為送電線路，為節(jié)約成本，且利于維修，輸電線路基本采用明線架設(shè)，一般采用鋼芯鋁絞線，由于鋼的機(jī)械強(qiáng)度高，鋁的導(dǎo)電性能好，導(dǎo)線的內(nèi)部有幾股是鋼絲，以承受拉力，外部為多股鋁線，以傳導(dǎo)電流，由于交流電的集膚效應(yīng)，電流主要在導(dǎo)體外層通過，這就充分利用了鋁的導(dǎo)電性能和鋼的機(jī)械強(qiáng)度，優(yōu)勢互補(bǔ)。電力線路跨越高速及一級公路等結(jié)構(gòu)物時(shí)不得設(shè)置接頭。

一般通過觀察分裂導(dǎo)線數(shù)量、絕緣子數(shù)量及塔高，可以基本判斷電壓等級。1000kV及800kV為八分裂導(dǎo)線，500kV為四或六分裂導(dǎo)線，220kV為雙分裂導(dǎo)線，110kV以下為單導(dǎo)線；電壓越高絕緣子數(shù)量也越多，一般每個絕緣子可以承受15～20kV電壓。

1.2 桿塔

一般有水泥電桿和鐵塔兩種。水泥電桿一般由環(huán)形的鋼筋混凝土桿段組成，構(gòu)造簡單、加工方便、價(jià)格便宜、使用壽命長、維護(hù)少，主要用于35kV以下電壓線路。鐵塔是用型鋼組裝的立體桁架，可做成不同的高度和形狀，有鋼管塔和型鋼塔，鐵塔機(jī)械強(qiáng)度大、使用年限長、維修少、價(jià)格高。

桿塔有多種類型，分為直線桿塔、耐張桿塔、轉(zhuǎn)角桿塔、終端桿塔和特種桿塔5種，用途各不相同。

直線桿塔位于耐張桿塔中間，只承受垂直荷載和水平風(fēng)壓，直線桿塔較輕便，強(qiáng)度相對較低，數(shù)量最多。

耐張桿塔是為了防止線路斷線時(shí)整條線路的直線桿塔傾倒，所以必須在一定的直線段兩端設(shè)置，把斷線限制在一定范圍。

轉(zhuǎn)角桿塔設(shè)在線路轉(zhuǎn)角處，能承受垂直荷載及雙向的水平力及風(fēng)力。

終端桿塔設(shè)在路線的終端，不僅承受上部垂直荷載和水平風(fēng)力，還需承受路線一側(cè)的水平力，穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度較高。

特種桿塔主要有換位桿塔、跨越桿塔及分支桿塔等，線路較長時(shí)要用換位桿塔進(jìn)行導(dǎo)線換位；跨越桿塔設(shè)在通航的河流、主要公路、鐵路等兩側(cè)，保證線路的垂直距離；分支桿主要用在線路分支處，以便接出分支線。

桿塔高度主要受桿塔的檔距、距地面的凈空及電壓等級等綜合確定；一般絕緣子為垂直向下時(shí)為直線桿塔，水平拉伸時(shí)為耐張桿塔。

1.3 高壓線凈空與水平凈距的要求

影響路線布設(shè)的主要因素是高壓線桿塔位置、高度、電力線弧垂最低凈空等，根據(jù)架空送電線路及公路路線等相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，不同標(biāo)稱電壓對應(yīng)于道路凈空與水平凈距要求如表1及表2；《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》要求水平距離為高壓線與公路的邊溝外側(cè)，架空輸電線路相關(guān)規(guī)范要求水平距離為距路基邊緣，兩者存在一定的差距，有條件時(shí)盡量滿足其中大值。

高壓線與公路的凈空要求 表1

高壓線與公路水平距離要求 表2

2 高壓線弧垂計(jì)算及變化

溫度是高壓線弧垂變化最主要的因素，環(huán)境溫度的變化會導(dǎo)致應(yīng)力變化，從而引起導(dǎo)線弧垂的變化，由于受到檔距、桿塔高度、桿塔高差、氣溫、積雪等諸多因素影響，弧垂計(jì)算較為復(fù)雜，但是在安徽境內(nèi)山區(qū)的高壓塔標(biāo)高較高且檔距較大，對路線的選線影響較小，而在平原及低矮丘陵高壓線交叉較多，由于高壓桿塔高差小，可以對弧垂計(jì)算進(jìn)行簡化，從而計(jì)算出不同型號導(dǎo)線、不同檔距在不同溫度下的弧垂變化值。根據(jù)安徽省電力設(shè)計(jì)院針對常規(guī)的LGJ-240/30、LGJ-300/40、LGJ-400/50、LGJ-400/35 和 LGJ-630/45的導(dǎo)線計(jì)算結(jié)果，選取幾種典型型號計(jì)算值，見表3。

從表3及表4可以得出：

①不同檔距下，弧垂值的范圍為1.7～27.05m，檔距越大，弧垂值越大。

②在-20℃～20℃范圍內(nèi)，同檔距不同型號導(dǎo)線的弧垂變化值在1～3m之間，而在20℃～40℃范圍內(nèi)，變化值基本小于1m。

③在-20℃～40℃范圍內(nèi)，同檔距同型號導(dǎo)線的弧垂變化值在1.7～3.5m之間。

同檔距，不同型號導(dǎo)線隨溫度變化范圍僅有8～15cm。

所以在路線布設(shè)時(shí)，根據(jù)當(dāng)時(shí)的氣溫、實(shí)測弧垂高度及桿塔檔距等進(jìn)行最不利季節(jié)線位凈空的推算，以滿足路線規(guī)范對于凈空的要求。

不同型號導(dǎo)線溫度變化弧垂變化值 表4

3 公路與高壓線交叉的方式

公路選線時(shí)，對線位布設(shè)影響較大的主要為110kV以上高壓輸電線路，由于改造鐵塔或遷移桿線造價(jià)較高，且影響電力的正常運(yùn)行，一般選線時(shí)應(yīng)遵循以下幾個原則：

①優(yōu)先選擇平行布置，并滿足與桿塔的凈距要求；

②需要下穿時(shí)，應(yīng)盡量從導(dǎo)線最大弧垂點(diǎn)與桿塔之間通過，有條件時(shí)，應(yīng)同時(shí)滿足凈空及凈距要求；

③相交叉時(shí)，以正交為宜，必須斜交時(shí)，其交叉的銳角應(yīng)大于45。；

導(dǎo)線在不同檔距、氣溫下弧垂（2510氣象區(qū)）計(jì)算值表3

④由于受地形或其他因素限制，當(dāng)與桿塔凈距不足時(shí)，應(yīng)采用特殊措施，保證行車時(shí)桿塔的安全。

4 公路與高壓線交叉的方案處置

路線與高壓線交叉時(shí)，應(yīng)充分考慮各種因素，一般有以下幾種可能及處理措施。

4.1 凈空及凈距均滿足規(guī)范要求

現(xiàn)場實(shí)測弧垂高度，根據(jù)上述方法推算最不利季節(jié)線位處凈空高度，如果能夠滿足規(guī)范要求，在布設(shè)線位時(shí)，盡量遠(yuǎn)離桿塔，既確保道路通行的安全，也能避免通行車輛與桿塔之間的安全隱患。

4.2 最大弧垂點(diǎn)凈空不足

此種情況下，路線布設(shè)時(shí)，如果從最大弧垂點(diǎn)下穿，由于凈空不足，必須對路基進(jìn)行下挖處理，需設(shè)置泵站或U型槽等進(jìn)行防排水，增加了工程造價(jià)，且施工時(shí)無法采用大型機(jī)械，施工難度也較大。所以，路線布設(shè)盡量向桿塔靠近，以滿足凈空要求。

4.3 與桿塔的凈距不滿足規(guī)范要求

由于地形、地物或其他因素影響，當(dāng)路線布設(shè)必須靠近桿塔，且無法滿足凈距要求時(shí)，應(yīng)采取特殊的安全措施進(jìn)行處理，并向電力主管部門進(jìn)行方案報(bào)批。

4.3.1 將桿塔置于道路中分帶內(nèi)

此種情況下，一般桿塔緊臨路面邊緣，中分帶兩側(cè)必須設(shè)置較高防護(hù)等級的護(hù)欄，一般采用SS級護(hù)欄，避免車輛對桿塔造成碰撞。由于桿塔基礎(chǔ)一般較大，而道路中分帶一般在2m～6m，需設(shè)置漸變段進(jìn)行漸變順接。漸變段設(shè)置及長度應(yīng)滿足《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線》規(guī)范要求。

即漸變段長度L（m）為：

L為漸變段長度，單位m；V為設(shè)計(jì)速度，單位km/h；W為變化寬度，單位m。漸變段長度不得小于計(jì)算值，同時(shí)應(yīng)滿足下表最小值要求，表5。

圖1 漸變段設(shè)置示意圖

4.3.2 將桿塔置于道路路側(cè)

一般將桿塔置于路側(cè)或側(cè)分帶內(nèi)，需設(shè)置SS級護(hù)欄，對桿塔進(jìn)行防護(hù)，對于有大型車輛運(yùn)行時(shí)，護(hù)欄距離塔身的最小距離應(yīng)大于車輛最大動態(tài)外傾當(dāng)量值。

漸變段長度最小值表 表5

圖2 路側(cè)護(hù)欄防護(hù)

4.4 必須占用桿塔時(shí)

由于高壓線遷移費(fèi)用一般為每公里數(shù)百萬元，造價(jià)高，且影響電力運(yùn)營，社會影響大，所以對于220kV以上高壓線塔拆遷難度大，很難實(shí)現(xiàn)。對于110kV以下的高壓線，當(dāng)無法繞避時(shí)，可考慮予以升高或拆除處理，但需提供對比方案，并進(jìn)行充分論證，確定最終的路線方案。在進(jìn)行工程概算時(shí)，應(yīng)充分預(yù)留桿線遷移費(fèi)用。

5 結(jié)語

隨著公路的快速發(fā)展，公路與高壓線交叉無法避免，公路選線時(shí)應(yīng)提前收集高壓走廊帶的現(xiàn)狀及規(guī)劃圖，在公路選線時(shí)應(yīng)盡量繞避，對于必須交叉時(shí)，應(yīng)實(shí)測擬下穿位置凈空，根據(jù)高壓等級、桿塔檔距及溫度等快速推算線位處凈空，以保證下穿方案的可行性，對于不受限制時(shí)，盡量選擇能直接滿足規(guī)范要求的路線線位，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)桿塔凈距不滿足要求時(shí)，應(yīng)將桿塔設(shè)置在中分帶或側(cè)分帶內(nèi)，并采取較高級別的安全防護(hù)措施，確保桿塔的安全?？傊?，在公路選線時(shí)，高壓線的影響因素必須予以重視，并進(jìn)行充分的論證，才能保證路線方案的合理、經(jīng)濟(jì)和可實(shí)施。