淺析山區(qū)輸電線路場(chǎng)地狹窄及角度超使用條件優(yōu)化設(shè)計(jì)

郭昌華

摘要：我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展階段，發(fā)展清潔能源，是改善能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重要任務(wù)，水力資源作為優(yōu)質(zhì)清潔能源，應(yīng)加大開發(fā)力度，但是由于水力資源豐富的西南地區(qū)，地勢(shì)起伏突出，高差懸殊，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，山區(qū)地帶地形切割劇烈，同時(shí)海拔相對(duì)較高，處于山區(qū)的輸電線路工程，特別是水電站的送出工程，往往因地形限制，出線場(chǎng)地狹窄，常常出現(xiàn)無(wú)法滿足終端桿塔位置要求及轉(zhuǎn)角桿塔位使用角度超限等情況，本文以某水電站送出線路工程設(shè)計(jì)為例，淺析了單回路輸電線路在山區(qū)、峽谷地形，無(wú)法滿足終端桿塔位置及轉(zhuǎn)角度數(shù)超過(guò)使用條件的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：輸電線路;場(chǎng)地狹窄;角度超限;優(yōu)化設(shè)計(jì);

1、工程概況

本工程為四川某水電站送出線路工程，該水電站裝機(jī)容量138MW，采用地下廠房，地下廠房位于河谷右岸，出線洞出線，在出線洞洞口設(shè)置出線場(chǎng)，布置相關(guān)電氣設(shè)備及出線構(gòu)架，送出線路工程導(dǎo)線采用2×JL/G1A-400/50鋼芯鋁絞線，地線采用兩根OPGW-100光纖復(fù)合架空地線，最大設(shè)計(jì)風(fēng)速27m/s，最大設(shè)計(jì)冰厚導(dǎo)線10mm，地線設(shè)計(jì)比導(dǎo)線增加5mm，按雙回路設(shè)計(jì)，單側(cè)掛線，電站出線構(gòu)架到N2#塔按單回設(shè)計(jì)。

2、存在的問(wèn)題

本工程位于四川省境內(nèi)，屬于典型的高山、河谷地形，出線場(chǎng)位置與N1#塔之間水平距離約300m，高差約203m，N1#塔與N2#塔之間水平距離約532m，高差約99m，塔位之間高差較大，因地形限制，出線場(chǎng)地狹窄，不具備位置實(shí)施終端桿塔且N1#塔位轉(zhuǎn)角度數(shù)達(dá)到約147度，如下圖所示：

3、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

3.1場(chǎng)地狹窄終端桿塔優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

本工程出線洞洞口緊鄰河谷，出線場(chǎng)地已占用部分河道，終端桿塔無(wú)位置可用，如果在河道中采用鋼管桿，必須修筑鋼筋混凝土防洪墻，出線場(chǎng)地標(biāo)高與河面標(biāo)高相差約10m左右，基礎(chǔ)需要采用灌注樁基礎(chǔ)，且深度較大，施工難度較大，混凝土消耗量及耗鋼量較大，造價(jià)較高，鋼筋混凝土防洪墻混凝土方量及耗鋼量較大，且防洪效果有限，如遇罕見洪水，很可能造成防洪墻底部被洪水沖刷、剝蝕，造成防洪墻垮塌，危及線路安全。

經(jīng)過(guò)分析巖土資料，出線洞口上方巖石較好，承載力較高，采用在出線洞口上方巖石上鉆孔，然后采用水泥凈漿將錨筋束固定在錨孔內(nèi)，在錨筋束外端懸掛絕緣子串的出線方式可解決終端桿塔無(wú)桿塔位置的情況，并可在很大程度上降低工程造價(jià)，線路安全也能得到保障。

該方案線路從出線場(chǎng)構(gòu)架出線至錨筋束，再?gòu)腻^筋束反向至N1#塔，出線構(gòu)架、錨筋束及N1#塔在同一個(gè)垂直平面內(nèi)，線路在錨筋束處存在一個(gè)垂直面夾角，巖石錨筋束如下圖所示：

錨孔直徑采用150mm，深度根據(jù)受力要求可取6～10m，傾斜角20度左右;錨筋束通常用三根直徑25mm的鋼筋合并制成，錨筋束端部彎頭制成同一類型并根據(jù)機(jī)電要求施工，錨筋束通過(guò)定位支架固定在錨孔中心;錨孔內(nèi)采用M30水泥凈漿灌實(shí)，錨固長(zhǎng)度根據(jù)受力要求確定并預(yù)留一定長(zhǎng)度的自由段;錨孔內(nèi)設(shè)置兩根Ф25的注漿管，錨筋束外端采用錨墩固定。

巖石與錨固體的粘結(jié)強(qiáng)度特征值frb應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定是否滿足設(shè)計(jì)要求;錨筋束鋼筋采用HPB400級(jí)，定位支架鋼筋采用HPB300級(jí);錨筋束自由端伸出坡面不小于1.0m，且不大于1.5m，且自由端制成套環(huán)狀方便吊掛絕緣子串;注漿采用42.5普遍硅酸鹽水泥凈漿，水灰比宜為0.5～0.55之間，注漿壓力不小于0.48MPa;錨孔鉆孔尺寸偏差不大于20mm，鉆孔深度超過(guò)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不小于500mm，錨固段應(yīng)該錨入新鮮基巖內(nèi)不小于2m;鉆孔完成后灌漿前應(yīng)清孔，排放孔內(nèi)積水;錨筋束應(yīng)作防腐、防銹處理;錨筋束粘結(jié)水泥漿體強(qiáng)度達(dá)到80%設(shè)計(jì)強(qiáng)度前，不得敲擊、碰撞或牽拉;出線錨筋束位于巖石強(qiáng)卸荷區(qū)，施工中應(yīng)采取相應(yīng)措施防止巖體崩塌，并及時(shí)做好防護(hù)措施。

3.2塔位轉(zhuǎn)角超使用條件優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

在輸電線路設(shè)計(jì)中，耐張桿塔采用以轉(zhuǎn)角度數(shù)分級(jí)設(shè)計(jì)，一般分級(jí)范圍為0°～20°、20°～40°、40°～60°、60°～90°四個(gè)角度系列、終端桿塔適用于0°～90°，一般情況，以上角度分級(jí)范圍已能覆蓋絕大部分情況，在本工程中，因地勢(shì)陡峭，不良地質(zhì)（塌方、滑坡、沖溝等）段發(fā)育，塔位選擇困難，經(jīng)各專業(yè)人員多次反復(fù)勘測(cè)后，確定了N1#塔位位置，但是轉(zhuǎn)角度數(shù)達(dá)到147度，一般單回路鐵塔無(wú)法滿足要求。針對(duì)此種情況，決定采用一種特殊的雙回路鐵塔解決此問(wèn)題，塔型如下圖：

該鐵塔除常規(guī)兩側(cè)橫擔(dān)外，在鐵塔正面增加一組正面橫擔(dān)，正面橫擔(dān)安裝高度與兩側(cè)橫擔(dān)一致，長(zhǎng)度根據(jù)電氣要求確定，送出線路從巖錨出線后掛N1#鐵塔右側(cè)橫擔(dān)，N1#鐵塔左側(cè)橫擔(dān)導(dǎo)、地線直接與N2#鐵塔掛接，中間通過(guò)引流線將N1#鐵塔左、右側(cè)導(dǎo)、地線連通，因左、右側(cè)橫擔(dān)較長(zhǎng)，最長(zhǎng)達(dá)到16.4m，加上絕緣子串長(zhǎng)度及角度影響，引流線長(zhǎng)度較長(zhǎng)，在大風(fēng)氣象條件下，容易產(chǎn)生風(fēng)擺，出現(xiàn)引流線對(duì)塔身距離不滿足電氣距離的情況，鑒于上述情況，增加設(shè)計(jì)了正面橫擔(dān)，在正面橫擔(dān)上采用懸掛固定式懸垂絕緣子串，約束引流線，防止引流線擺動(dòng)，絕緣子串長(zhǎng)度應(yīng)能保證相間電氣距離。光纜可不通過(guò)正面地線支架，直接在塔身連接。此方案充分利用了雙回路的鐵塔的優(yōu)點(diǎn)，可在90度至180度范圍內(nèi)使用，對(duì)于單回路輸電線路角度超過(guò)90度時(shí)，是一種快捷高效的處理方法。掛線方式如下圖：

輸電線路鐵塔屬于空間桁架結(jié)構(gòu)，目前均采用有限元法通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)鐵塔內(nèi)力進(jìn)行分析計(jì)算，按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50017-2003）及《架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（DL/T 5154-2012）對(duì)鐵塔構(gòu)件及連接進(jìn)行驗(yàn)算。本鐵塔只使用了單側(cè)掛線，而且左右兩側(cè)的水平檔距及垂直檔距差異較大，受力較復(fù)雜，在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了增大導(dǎo)、地線安全系數(shù)，減小導(dǎo)、地線使用張力、減小鐵塔荷載等措施，經(jīng)過(guò)計(jì)算，滿足結(jié)構(gòu)受力要求。

結(jié)語(yǔ)：

在輸電線路設(shè)計(jì)中，常會(huì)遇到場(chǎng)地狹窄、立塔位置有限、超條件等各種各樣的情況，尤其山區(qū)線路更加明顯，針對(duì)以上情況，輸電線路設(shè)計(jì)要結(jié)合實(shí)際、因地制宜、優(yōu)化方案、技術(shù)攻關(guān)、探索創(chuàng)新、控制成本，要落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，推行全壽命周期最優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高輸電線路建設(shè)的效率和效益，才能滿足建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 《架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》 DL/T 5154-2012? 中國(guó)計(jì)劃出版社 2012 北京

[2] 《110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 50545-2010? 中國(guó)計(jì)劃出版社? 2010? 北京