谈如何做好架空输电线路设计_论文发表__墨水学术,论文发表,发表

所属栏目：电力论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:693

副标题#e#
　　谈如何做好架空输电线路设计
　　王伟
　　广西电力职业技术学院（电力系）广西南宁530007
　　摘要:近几年,随着用电量的迅猛增大,架空线路的数量也随之增多,线路之间的交叉越来越多,输电线路建设的内部环境和外部空间却越来越小,如何应用新技术提高设备的可靠性,做好架空线路设计笔者在文中提出了建议。
　　关键词:架空；输电线路；设计
　　前言
　　近几年,随着用电量的迅猛增大,架空线路的数量也随之增多,线路之间的交叉越来越多,输电线路建设的内部环境和外部空间却越来越小,对供电可靠性提出了新的要求。各地线路路径选择存在困难,施工占地的民事工作难以协调,工程建设资金短缺等是电网建设中遇到的新问题。90年代以来,我国经济体制发生了很大变化,国民经济总体水平有了很大提高。与此同时,电力系统运行和设计所依赖的许多基础条件也发生了变化。在经济发达地区或工业城市,负荷水平、负荷密度高速发展,要求电能以220kV或110kV输送至负荷中心,而城市建设中的市政规划,对景观及环保要求越来越高,对架空线走廊的限制也越来越严格。土地和环境景观等资源的占用不再是无偿或微不足道了,线路建设中用于征地赔偿和搬迁以获得走廊使用权的各项费用,在建设成本构成中的比例越来越高。随着生活水平的提高,人们对电能质量尤其对可靠性提出了更高的要求。提高单位走廊面积传输的电力容量,减少线路走廊的占地面积,以节约线路投资;应用新技术提高设备的可靠性,以适应电力系统发展的新变化。
　　1路径与杆型
　　城市有限的走廊很少采用单独回路,而双回路或多回路在线路中心两侧需要相等的半走廊宽度。所以,架空线路选择沿道路,河渠,绿化带架设,靠道路、绿地一侧的半走廊可自由利用,也易与城市规划部门意见一致。在某些情况下,采用单侧三相垂直排列的杆型,虽仅架设一回线路,但与电缆线路比较,效益却很可观。
　　狭窄的路径走廊,促使钢管杆的出现,它在技术上能满足输电线路的要求,如价格与角钢塔可比时,其应用领域将更广泛。钢管杆不仅造型美观,安装快捷,占地面积省,符合现代城市环境对架空线路的高要求,而且还与城市地势较为平坦,走廊宽度小,线路施工不方便等特点相适应。90年代以来,国内钢管杆厂家不断涌现,材质从薄壁离心混凝土钢管杆到纯钢管杆,外观从圆锥形到多边形,连接方式从焊接、法兰连接到插接式,防腐从喷镀锌到热镀锌,其制造工艺也日益朝质量可靠,美观,方便的方向发展。《SDJ3-79架空送电线路设计技术规程》规定:在路径受限制地区,杆塔外缘至路基边缘的最小水平距离为5～6m,但实际上难以实施,因为线路中心线往往被安排在道路绿化带中,甚至人行道边缘,与快车道边缘的距离也达不到5m。为此,可在角钢塔腿或钢管杆靠快车道一侧埋设钢管护墩(管径011m,高1m),以减轻汽车碰撞造成的损害。
　　2走廊宽度
　　线路的走廊宽度由塔头尺寸、风偏、安全距离三部分组成。减少线路走廊宽度的关键在于控制塔头尺寸和风偏。采用固定挂点的直线杆塔以及固定跳线的耐张塔,是减少塔头尺寸和限制导线风偏的有效措施,也是控制走廊宽度的有效措施。按《规程》,塔头尺寸要满足以下三组数据的要求:
　　（1）运行电压和内、外过电压条件下带电部分与杆塔构件的最小间隙。
　　（2）导线的线间距离d,按下式计算：
　　d=0.4Lk+U/110+0.65f（1）
　　式中：Lk———悬垂绝缘子串长度,m;
　　U———线路电压,kV,
　　f———导线最大弧垂,m。
　　（3）需要带电作业的杆塔上带电部分与接地部分的最小间隙。一般城市架空线路的档距较小,弧垂也不大,导线的线间距离比较容易满足规程要求。以110kV双回路杆塔为例,当塔头按“不同回路的不同相导线间的最小线间距离”4.0m设计,且直线杆塔采用V形串或组合式横担或横担型绝缘子,耐张塔跳线采用固定方式的情况下,Lk=0,可以充#p#副标题#e#裕地满足上面的(1)、(2)点要求。由于带电作业的方式灵活多样,根据设计和运行经验,在一般情况下,不会也不宜因考虑带电作业而增大塔头尺寸。
　　《电业安全工作规程》规定：“带电作业应在良好天气下进行,如遇雷雨雪雾不得进行带电作业。”又规定110kV带电作业时,人身与带电体的安全距离不得小于1.0m,考虑人体活动范围30～50cm,这种塔头设计可以同时满足带电作业的要求。风偏包括悬垂串和导线弧垂的风偏,若采用固定挂点的直线杆塔,风偏仅余导线弧垂风偏一项,此时,走廊宽度B可表达为:
　　B=2{bh+fsin[arctg(g4/g1)]+s}（2）
　　式中：bh———最宽横担的宽度,m;
　　f———导线最大风时的弧垂,m;
　　g1———导线的自重比载,N/(m•mm2);
　　g4———大风时的水平比载,N/(m•mm2);
　　s———《规程》要求的安全距离,m。
　　采用V形串时,要注意:
　　①在大风时,一串受拉,应保证另一串不受挤压。其开口角度应根据绝缘子串长度Lk和摇摆角大小进行计算;
　　②为保证相导线间的间隙满足规程要求,横担要加长Lksin(α/2)的宽度(α为V形串开口角度);
　　③若使用复合绝缘子,则要考虑开口处的两个均压环碰撞问题。
　　3防雷接地
　　工业发展,使城市大气环境污染达到非常严重的程度,我国华北、东北、华东电网曾经相继发生大面积污闪事故。随着复合绝缘子的逐步推广,它显著的防污性能已在各种恶劣的自然气候中得到检验,与瓷绝缘子、玻璃绝缘子有了鲜明的对比,积累了许多运行经验。它还具有几乎免于维护的特点,可有效地延长线路的清扫周期,大大减少运行维护费用和停电损失,提高供电可靠性。在城市电网的各个电压等级中得到广泛应用。复合绝缘子的清扫周期一直受到人们的关注。一些运行单位认为,在复合绝缘子挂网运行1年后进行综合检修,以后每5～8年检修一次。有生产厂家建议:在严重污秽地区,复合绝缘子表面的盐密控制在0.4mg/cm2，灰密控制在2mg/cm2时,可不清扫。但复合绝缘子的污闪电压由表面憎水能力控制,随运行时间的增长,憎水性能降低,故上列的盐密、灰密指标值应随之降低。
　　城市架空线路不仅有走廊对它的空中限制,地面以下的基础和接地也受到很大的制约。在建筑物拥挤的地带,杆塔接地常与四周的建筑用地、煤气、通讯等地下管线矛盾。通常的水平射线无法伸展,加上垂直接地极亦不易达到接地电阻的要求。此时可采用深埋垂直接地极,深埋环,浅埋环结合的综合接地装置:在每个基坑的四角各打一垂直接地极,接地圆钢沿基坑周边把垂直接地极连接起来,构成深埋环;将四个深埋环引至浅层,浅埋环环绕整个基础联系起深埋环。
　　有条件时,可再延伸一些水平射线。对钢管杆或窄基塔可采用类似结构处理:在孔桩或联合基础中设置不同深度的埋环,再延伸一些水平射线,充分利用基础空间。沿道路行进的线路接地,若档距不大,可将某一段线路的接地通过数根平行的接地线构成地网。这种接地装置除有良好的接地性能外,还起到了耦合线的作用,它通过增大耦合系数,增加避雷线的分流来降低雷击跳闸率,以提高架空线路的耐雷水平。
　　4工程应用
　　为适应城市狭窄线路走廊的要求,我们按本地区的气象(最大风速:35m/s,无覆冰,最低温度:0℃)条件设计了一组110kV钢管杆,导线型号为LGJ240/40,避雷线型号为GJ50,共有四种杆型,详见表1。这组杆型占用的走廊宽度约为17m,半走廊宽度为8.5m,可以很好地满足本地区规划部门对架空线路的走廊限制,并已在110kV线路工程中应用。
　　5发展趋势
　　架空线路与走廊的矛盾是城市发展的必然,城市架空线路设计中,要考虑的范围及现场情况的复杂多变也不同于以往概念的架空线路。规划、设计人员在满足可靠性要求的条件下,要想方设法控制架空线路的行动范围,充分限制走廊宽度,以挖掘
　　表1110kV钢管杆四种杆型尺寸
　　塔型 直线&n#p#副标题#e#bsp;耐张(两侧不等张力） 40°转角 105°转角
　　塔头尺寸m
　　    
　　转角/(°) 0 0~5 5~40 40~105
　　水平档距/m 150 150 150 120
　　垂直档距m最大使用力/(×7Pa) 导线 200 200 200 170
　　  6 3/6 6 3
　　 避雷线 15 8/15 15 8
　　使用场合   用于小转角及逐级升、降应力段  用于城市道路路口转角
　　走廊的潜力。
　　走廊的日益紧张,发展的趋势将是多回路,大截面。国内外在同塔多回,多电压等级架空线路方面已有许多成功的例子,积累了丰富的设计运行经验。在我国国民经济快速增长的现阶段,城市电网的负荷密度高,负荷高速增长,促成了大截面输电线路的出现。在狭窄的城市电力走廊条件下,线路建设的成本构成有了很大变化,计算《经济电流密度表》所依赖的基础条件已经变动。多回路,大截面必然要求免维护或少维护、高可靠性的架空线路。复合绝缘子在节省维护这一点上的优越性得到人们的共识,并已大面积推广使用。而高可靠性在城市中的意义更显重大。所以,架空线路的组件：导线、避雷线、绝缘子、金具、杆塔结构、基础、接地的安全系数应适当提高。人们着眼于架空线路的长期效益,对一次性建设投资甚为宽容。
　　6结束语
　　综上所述，架空输电线路的设计作为是一门较为复杂的学科,此项工作要求设计人员既懂专业知识,又必须有现场处理各种复杂局面的实践经验。特别是现场踏勘阶段,设计人员需不辞劳苦、反复踏勘,收集各种现场资料,比较各种方案以选出一种既经济又切合实际的方案。经过辛勤工作设计出的线路即使不是最好也是较为合理的。