電力工程師職稱范文芻議同塔多回輸電線路設(shè)計(jì)

　　摘要:隨著電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展,線路不斷增多,走廊越來越緊張,特別是由于規(guī)劃部門對土地審批越來越嚴(yán)格,線路通道在很多地區(qū)已經(jīng)成為影響電網(wǎng)建設(shè)的主要因素,因此有必要對提高單位線路走廊的輸電能力進(jìn)行研究。本文從介紹同塔多回架空輸電線路的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢。

　　關(guān)鍵詞: 同塔多回路輸電線路,設(shè)計(jì),經(jīng)濟(jì)性分析

　　隨著城市電力的快速發(fā)展和城市規(guī)模的迅速擴(kuò)大,大容量輸電工程相繼出現(xiàn),高電壓變電站引入市區(qū)近郊,勢必形成以供電網(wǎng)絡(luò)向城市中心地帶輸送電力的布局。為了使電網(wǎng)的建設(shè)速度跟得上城市發(fā)展的腳步,我們必須采取必要措施,如盡量提高輸電線路單位走廊的輸電容量及土地使用率,設(shè)計(jì)建設(shè)一套同塔多回架設(shè)的桿塔系列等。設(shè)計(jì)同塔多回路是提高單位線路走廊的輸送能力的一種十分有效的手段。在線路通道緊張時(shí),不同電壓等級或者不同送電方向局部必須采用同一通道,這種情況下就要利用同塔多回路來輸電。在現(xiàn)代化建設(shè)中,高壓輸電線路的建設(shè)和地方土地使用規(guī)劃的矛盾已經(jīng)非常突出,特別是在人口稠密的城區(qū)范圍和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),線路走廊常常制約著電網(wǎng)的建設(shè)和規(guī)劃。深入研究如何提高單位線路走廊的輸電能力,既可以節(jié)約社會(huì)資源,又能充分使用線路走廊通道,還可以減少對輸電線路走廊的投資。

　　1 同塔多回輸電線路的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

　　同塔多回線路的應(yīng)用在國外發(fā)達(dá)國家應(yīng)用已經(jīng)十分普遍,像日本等發(fā)達(dá)國家,同塔多回線路輸電已經(jīng)十分普遍。由于線路走廊的投資占工程總投資的比例很大,而這些國家的土地資源稀缺,因此這些國家的同塔多回線路輸電設(shè)計(jì)較多。我國城市化進(jìn)程的速度加快,輸電線線路在城市的穿梭,跨越民房、占用土地等情況與居民工作生活、使城市規(guī)劃建設(shè)與輸電線路的走向與占地資源的矛盾顯露。因此我國也大力發(fā)展輸電線路工程,采用國外的一些做法,采用同塔雙回線路的設(shè)計(jì)方案。它的出現(xiàn)促使我國許多地區(qū)的輸電線路工程設(shè)計(jì)改革,紛紛采用同塔雙回線路的設(shè)計(jì)方案,甚至在有些地區(qū)某些新建線路要在已有線路上進(jìn)行改造。由于城市用電量的增加,輸電線路必須滿足大輸送量的需求,在現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)中我們開始考慮設(shè)計(jì)建設(shè)多條同塔四回輸電線路。城市的快速發(fā)展促使我國的電網(wǎng)建設(shè)正在向著同塔多回輸電技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步。

　　2 同塔多回輸電設(shè)計(jì)

　　2 . 1 氣象條件

　　現(xiàn)行規(guī)程對設(shè)計(jì)氣象條件根據(jù)線路級別取不同的重現(xiàn)期來確定, 一般規(guī)定110kV-330kV輸電線路應(yīng)取30年一遇,750kV、500kV輸電線路應(yīng)取50年一遇。對于多回路線路,首先必須按回路中最高電壓等級來確定重現(xiàn)期.其次還必須根據(jù)多回線路在系統(tǒng)中的地位來確定是否適當(dāng)提高取值,如其在系統(tǒng)中的重要性已經(jīng)達(dá)到或超過上一電壓等級水平,則應(yīng)該提高氣象條件取值標(biāo)準(zhǔn)。在不同地區(qū)還應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況靈活掌握,例如某省一些地區(qū)常年觀測最大風(fēng)速在20m/s以下.而對220kV線路規(guī)程規(guī)定最小設(shè)計(jì)風(fēng)速為25m/s,此時(shí)就無必要再提高220kV多回路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　2 . 2 導(dǎo)地線和金具安全系數(shù)

　　導(dǎo)地線安全系數(shù)不僅影響線體的運(yùn)行安全。而且關(guān)系到耐張桿塔的荷載大小。對于同塔多回線路。由于荷載巨大,所以導(dǎo)地線的安全系數(shù)選取應(yīng)更為合理,做到既能滿足線路的安全運(yùn)行,又能有效控制工程投資。在最大風(fēng)速≤ 30m/ s 、覆冰厚度C=5mm的工況下.常規(guī)導(dǎo)線常由平均運(yùn)行應(yīng)力控制。對LGJ-400/35而言,其大風(fēng)或覆冰安全系數(shù)分別達(dá)2.95和2.89;而現(xiàn)階段常用的JL/LB1A一95/55鋁包鋼芯鋁絞線地線分別達(dá)3.72和3.60,已大于規(guī)程規(guī)定2.5的要求。因此,在這種情況下對同塔多回線路無需再提高導(dǎo)地線設(shè)計(jì)安全系數(shù)。

　　2 . 3 防雷設(shè)置

　　例如年雷電日按80天計(jì),35kV線路全線在變電站出、入線段架設(shè)1.5km～2km的地線。全線每基桿均接地,架地線段的桿按地電阻應(yīng)滿足表1要求。

　　為防止雷擊檔距中央導(dǎo)線,檔距中央導(dǎo)線與地線的距離應(yīng)滿足下式要求:S≥0.012 L+l (m) 。式中,s—導(dǎo)線和地線在檔距中央的距離(m);L一檔距(m);電桿上避雷線對邊導(dǎo)線的保護(hù)角不大于25。接地裝置一般采用放射形。在居民區(qū)及水田,為減少跨步電壓,接地裝置采用閉環(huán)形。水平接地體材料采用Φ8圓鋼,接地引下線用熱鍍鋅Φ 12圓鋼,接地體埋深:耕地埋深0.8m,非耕地埋深0.6m。如果土壤電阻率很高,接地電阻難降到30Ω ,可采用6～ 8根總長不超過500m的放射形接地體或連續(xù)延長接地體,其接地體電阻不受限制。

　　2 . 4 鐵塔和基礎(chǔ)

　　同塔多回路由于鐵塔的外部荷載及塔身風(fēng)壓與單回線路相比,將成倍增加,鐵塔的自重、基礎(chǔ)作用力均將大幅度增加。為保證可靠性要求,多回路鐵塔和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)可參照大跨越工程的重要丁程乘重要系數(shù)的做法.對多回路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全系數(shù)適當(dāng)加強(qiáng)。對500kV或220kV大截面導(dǎo)線的同塔多回路,為降低材料的體形系數(shù)和塔身風(fēng)壓,可考慮采用鋼管桁架結(jié)構(gòu),對跨越塔等特殊型式也可采用高強(qiáng)度鋼材。

　　由于多回路塔的導(dǎo)地線很多,因此設(shè)計(jì)中可能很多結(jié)構(gòu)材料受安裝工況控制.在設(shè)計(jì)中如適當(dāng)限制施工作業(yè)工序,采用合理的施工手段,甚至加大施工臨時(shí)拉線的平衡張力,則可以有效降低塔重。同塔多回路的鐵塔和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)還應(yīng)該遵循安全可靠的原則。塔型選擇時(shí),盡量采用結(jié)構(gòu)傳遞清晰、簡單的型式,以防止計(jì)算誤差:基礎(chǔ)選擇則應(yīng)該選擇同類地區(qū)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富及可靠性高的型式,在地質(zhì)條件差的地區(qū)應(yīng)優(yōu)先采用灌注樁基礎(chǔ)。

　　2 . 5輸電線路設(shè)計(jì)的風(fēng)值標(biāo)準(zhǔn)與取值

　　以500KV輸電同塔輸電線路來說,我國電力行業(yè)現(xiàn)行規(guī)定的設(shè)計(jì)風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)為“離地20m、30年一遇10min平均最大風(fēng)速,且不小于30m/s”。根據(jù)《110～750KV輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》及電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《110～500KV送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》,設(shè)計(jì)風(fēng)速的重現(xiàn)期由30年一遇提高到50年一遇。但由于我國氣象臺(tái)站記錄風(fēng)速儀高度大都安裝在8m～ 12m,為了便于計(jì)算、減少換算誤差,也便于比較,我們在也將設(shè)計(jì)高度有離地20m調(diào)整到離地10m高,按照基本與原設(shè)計(jì)保持一致的原則,將離地20m高設(shè)計(jì)風(fēng)速的最小值30m/s歸算到離地10m基準(zhǔn)高,最小值定為27m/s。

　　3 同塔多回路線路設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性分析

　　從表1中可以看出,220kV同塔四回線路比四條單回路線路減少走廊寬度52m,比兩條同塔雙回路減少走廊寬度18m。采用同塔多回路最經(jīng)濟(jì)之處在于走廊清理費(fèi)用(包括土地征用、青苗賠償、林木砍伐及房屋拆遷等)的節(jié)約。當(dāng)路徑狀況和其他設(shè)計(jì)條件相同時(shí),同塔四回線路和兩個(gè)雙回線路的導(dǎo)線耗量相同,金具基本相同,地線節(jié)約兩根,但四回路增加了部分跳線用的絕緣子,因此電氣工程量基本相同,主要差異取決于鐵塔和基礎(chǔ)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,在單位長度內(nèi)一個(gè)四回路的鐵塔及基礎(chǔ)的材料耗量小于兩個(gè)雙回路之和,且節(jié)省兩根地線,因此無論從線路本體還是從線路走廊來評價(jià),220kV同塔四回線路要比兩個(gè)雙回線路經(jīng)濟(jì)。綜合占地賠償?shù)囊蛩?同塔四回路線路更能節(jié)約土地,減少前期投資。

　　4 同塔多回路的電磁環(huán)境

　　電磁環(huán)境主要關(guān)心輸電線路對周圍有線通信設(shè)施造成危險(xiǎn)和干擾影響、對無線電通信設(shè)施的干擾影響、工頻電場的電磁生物效應(yīng)等問題,國家及相關(guān)部門對輸電線路的電磁環(huán)境問題進(jìn)行了大量系統(tǒng)地研究,取得了不少成果,文獻(xiàn)列舉了部分相關(guān)國際和規(guī)程。例如不同等級架空線路與各頻段電視差轉(zhuǎn)臺(tái)、轉(zhuǎn)播臺(tái)的防護(hù)間距進(jìn)行了明確規(guī)定(如表2)。

　　5 同塔多回輸電線路設(shè)計(jì)的推廣

　　同塔多回輸電與單回輸電相比,它的經(jīng)濟(jì)價(jià)值高、占地資源少。技術(shù)日趨成熟,但在輸電線路設(shè)計(jì)和施工的技術(shù)難度比單回輸電要大。但隨著我國輸電線路的設(shè)計(jì)和架設(shè)的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐,使我國的專家和施工人員在設(shè)計(jì)和建設(shè)方面也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),另外新設(shè)備和新科研成果的出現(xiàn)給同塔多回技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。在同塔多回輸電設(shè)計(jì)的過程中,我們工程的實(shí)際情況,因地制宜,緊密結(jié)合同塔多回輸電技術(shù)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),制定詳細(xì)的技術(shù)章程。首先輸電線路的設(shè)計(jì)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析,結(jié)合緊湊型輸電、特高壓輸電、耐熱導(dǎo)線和大截面導(dǎo)線技術(shù)綜合考慮輸電線路的方案設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)提高輸電的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。