電力工程師職稱范文芻議同塔多回輸電線路設計

　　摘要:隨著電網建設的發展,線路不斷增多,走廊越來越緊張,特別是由于規劃部門對土地審批越來越嚴格,線路通道在很多地區已經成為影響電網建設的主要因素,因此有必要對提高單位線路走廊的輸電能力進行研究。本文從介紹同塔多回架空輸電線路的設計特點及發展趨勢。

　　關鍵詞: 同塔多回路輸電線路,設計,經濟性分析

　　隨著城市電力的快速發展和城市規模的迅速擴大,大容量輸電工程相繼出現,高電壓變電站引入市區近郊,勢必形成以供電網絡向城市中心地帶輸送電力的布局。為了使電網的建設速度跟得上城市發展的腳步,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,設計建設一套同塔多回架設的桿塔系列等。設計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,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。在現代化建設中,高壓輸電線路的建設和地方土地使用規劃的矛盾已經非常突出,特別是在人口稠密的城區范圍和經濟發達地區,線路走廊常常制約著電網的建設和規劃。深入研究如何提高單位線路走廊的輸電能力,既可以節約社會資源,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展現狀和發展趨勢

　　同塔多回線路的應用在國外發達國家應用已經十分普遍,像日本等發達國家,同塔多回線路輸電已經十分普遍。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計較多。我國城市化進程的速度加快,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、使城市規劃建設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計方案。它的出現促使我國許多地區的輸電線路工程設計改革,紛紛采用同塔雙回線路的設計方案,甚至在有些地區某些新建線路要在已有線路上進行改造。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,在現實設計中我們開始考慮設計建設多條同塔四回輸電線路。城市的快速發展促使我國的電網建設正在向著同塔多回輸電技術發展和進步。

　　2 同塔多回輸電設計

　　2 . 1 氣象條件

　　現行規程對設計氣象條件根據線路級別取不同的重現期來確定, 一般規定110kV-330kV輸電線路應取30年一遇,750kV、500kV輸電線路應取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期.其次還必須根據多回線路在系統中的地位來確定是否適當提高取值,如其在系統中的重要性已經達到或超過上一電壓等級水平,則應該提高氣象條件取值標準。在不同地區還應該根據實際情況靈活掌握,例如某省一些地區常年觀測最大風速在20m/s以下.而對220kV線路規程規定最小設計風速為25m/s,此時就無必要再提高220kV多回路的設計標準。

　　2 . 2 導地線和金具安全系數

　　導地線安全系數不僅影響線體的運行安全。而且關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,所以導地線的安全系數選取應更為合理,做到既能滿足線路的安全運行,又能有效控制工程投資。在最大風速≤ 30m/ s 、覆冰厚度C=5mm的工況下.常規導線常由平均運行應力控制。對LGJ-400/35而言,其大風或覆冰安全系數分別達2.95和2.89;而現階段常用的JL/LB1A一95/55鋁包鋼芯鋁絞線地線分別達3.72和3.60,已大于規程規定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地線設計安全系數。

　　2 . 3 防雷設置

　　例如年雷電日按80天計,35kV線路全線在變電站出、入線段架設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滿足表1要求。

　　為防止雷擊檔距中央導線,檔距中央導線與地線的距離應滿足下式要求:S≥0.012 L+l (m) 。式中,s—導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線的保護角不大于25。接地裝置一般采用放射形。在居民區及水田,為減少跨步電壓,接地裝置采用閉環形。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延長接地體,其接地體電阻不受限制。

　　2 . 4 鐵塔和基礎

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

　　由于多回路塔的導地線很多,因此設計中可能很多結構材料受安裝工況控制.在設計中如適當限制施工作業工序,采用合理的施工手段,甚至加大施工臨時拉線的平衡張力,則可以有效降低塔重。同塔多回路的鐵塔和基礎設計還應該遵循安全可靠的原則。塔型選擇時,盡量采用結構傳遞清晰、簡單的型式,以防止計算誤差:基礎選擇則應該選擇同類地區運行經驗豐富及可靠性高的型式,在地質條件差的地區應優先采用灌注樁基礎。

　　2 . 5輸電線路設計的風值標準與取值

　　以500KV輸電同塔輸電線路來說,我國電力行業現行規定的設計風速標準為“離地20m、30年一遇10min平均最大風速,且不小于30m/s”。根據《110～750KV輸電線路設計規范》及電網公司企業標準《110～500KV送電線路設計技術規定》,設計風速的重現期由30年一遇提高到50年一遇。但由于我國氣象臺站記錄風速儀高度大都安裝在8m～ 12m,為了便于計算、減少換算誤差,也便于比較,我們在也將設計高度有離地20m調整到離地10m高,按照基本與原設計保持一致的原則,將離地20m高設計風速的最小值30m/s歸算到離地10m基準高,最小值定為27m/s。

　　3 同塔多回路線路設計的經濟性分析

　　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濟之處在于走廊清理費用(包括土地征用、青苗賠償、林木砍伐及房屋拆遷等)的節約。當路徑狀況和其他設計條件相同時,同塔四回線路和兩個雙回線路的導線耗量相同,金具基本相同,地線節約兩根,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。統計結果表明,在單位長度內一個四回路的鐵塔及基礎的材料耗量小于兩個雙回路之和,且節省兩根地線,因此無論從線路本體還是從線路走廊來評價,220kV同塔四回線路要比兩個雙回線路經濟。綜合占地賠償的因素,同塔四回路線路更能節約土地,減少前期投資。

　　4 同塔多回路的電磁環境

　　電磁環境主要關心輸電線路對周圍有線通信設施造成危險和干擾影響、對無線電通信設施的干擾影響、工頻電場的電磁生物效應等問題,國家及相關部門對輸電線路的電磁環境問題進行了大量系統地研究,取得了不少成果,文獻列舉了部分相關國際和規程。例如不同等級架空線路與各頻段電視差轉臺、轉播臺的防護間距進行了明確規定(如表2)。

　　5 同塔多回輸電線路設計的推廣

　　同塔多回輸電與單回輸電相比,它的經濟價值高、占地資源少。技術日趨成熟,但在輸電線路設計和施工的技術難度比單回輸電要大。但隨著我國輸電線路的設計和架設的經驗和實踐,使我國的專家和施工人員在設計和建設方面也積累了豐富的經驗,另外新設備和新科研成果的出現給同塔多回技術的發展和應用創造了有利條件。在同塔多回輸電設計的過程中,我們工程的實際情況,因地制宜,緊密結合同塔多回輸電技術的實踐經驗,制定詳細的技術章程。首先輸電線路的設計進行經濟分析,結合緊湊型輸電、特高壓輸電、耐熱導線和大截面導線技術綜合考慮輸電線路的方案設計,實現提高輸電的社會效益和經濟效益的目標。