220kV线路三回同（杆）塔的设计及应用.pdf

堡堕三 同 l 一 塔 婆 座思 2 2 0 k v 线路三 回 同 ( 杆 ) 塔 的设计 及 应 用 余朝胜 ( 福建省电力勘测设计院，福建 福州 3 5 0 0 0 3 ) 摘要：随着近些年困民经济的快速增长，电力需求的迅速增加，在确保运行安全可靠的前提下 ，如何提 高输电线路走廊单位土地面积的输送容量、节约走廊用地，减少输电线路对环境的影响、降低建设投资， 使铁塔结构更加合理，它已经成为设计人员关注的一个问题。本文通过采用新设计的 l型横支撑绝缘子 串等三回同塔技术 ，并与耐热导线技术 、大截 面导线技术 结合 的研 究 ，可在今后城 市电 网建设和 改造 中 推广应用。 关键词 ：输 电线路 ；三回同杆 ；应用 。 中图分类号 ：t m7 5 文献标 志码 ：b 文章编号 ：1 6 7 1 9 9 1 3 ( 2 0 0 7 )0 3 0 0 6 6 0 4 de s i g n & ap p l i c a t i o n o f tr i p l ec i r c u i t s i n g l e po l e i n 2 2 0 k v tr a n s ml。 s s l。 o n li n e s yu ch a o s h e n g ( f u j i a n e l e c t r i c p o w e r s u r v e y a n d d e s i g n l n s t i t u e ，f u z h o u 3 5 0 0 0 3 ，c h i n a ) abs t r a c t：w i t h t h e r a p i d gr o wt h o f t h e n a t i o n a l e c o n o my i n r e c en t y e a r s ，t h e r a p i d i n c r e a s e i n e l e c t r i c i t y d e ma n d， w i t h t h e n a t i o n a l e c o n o my i n r e c e n t y e a r s t h e r a p i d g r o wt h i n e l e c t r i c i t y d e ma n d r a pi d i n c r e a s e i n e n s ur i n g s a f e a n d r e l i a b l e o p e r a t i o n， t h e pr emi s e o f h o w t o i mp r o v e t h e t r an s mi s s i o n l i n e s c o r r i d o r un i t l a n d a r e a t r a ns mi s s i o n c a p a c i t y， l a n d c o ns e r v a t i o n c o r r i d o r s ， t r a ns mi s s i on l i ne s t o r e du c e t h e e n v i r o n me n t a l i mp a c t s，r e d uc e c o n s t r uc t i o n i n v e s t me n t f o r t r a n s mi s s i o n t o we r s t r u c t ur e mo r e r e a s o n a b l e， i t ha s b e c o me a ma t t e r o f c o n c e r n for d e s i g n e r s the n e w d e s i gn t h r o ug h t he us e o f lt y p e h o riz o n t a l s up p o r t s t rin g o f t rip l eci r c ui t o n t h e s a me t o we r t e c h no l o g y， a nd wi t h t h e h e a tr e s i s t i n g c o n d uc t o r s t e c hn o l o gy ， t h e c o mb i n a t i o n o f l a r g e c r o s ss e c t i o n wi r e t e c h n o l o g y r e s e a r ch i n t h e f ut u r e t o p r o mo t e u r ba n p o we r g r i d c o n s t r uc t i o n a n d r e n ov a t i o n a p pl i c a t i o n s ke y wor ds：t r a ns mi s s i o n l i n e s；t rip l e c i r c ui t s i ng l e p o l e；a pp l ica t i o n 近年来，随着经济 的高速发展 ，城市化进 程的加快 ，土地 资源越 加紧张。解决人 口特别 稠密 、经济发达 地区的线 路走 廊问题 ，在局部 地区建设 同塔多回路线路就成 为一种行之有效 的方式。为了适应泉州市城市 电网建设的需要 ， 在西湖 山峰 2 2 0 k v i 、i i回线路设计时 ，考虑 规划中晋江 l n g ( 燃气 电厂)送 出线路也要进 入西湖变，在晋江境 内长度约 5 k in 的线路走廊 位于在人 口稠密地区及工业园区边上 ，涉及学 校等建筑物交叉跨越较多 ，特别拆 迁和青苗赔 偿费用急剧上涨 ，在建设输 电线路时解决线路 走廊问题 的难度越来越突 出，根据工程的实际 情况 ，需要 在晋 江 境 内的线 路采 用晋 江 l n g ( 燃气电厂)送出线路 与西湖 山峰 2 2 0 k v i 、i i 收稿 日期 ：2 0 0 7 0 4 2 8 作者简介：余朝胜 ( 1 9 7 4 一 )男 ，福建人 ，硕 士 、注册咨询师 ，从事高压送电线路设计 。 6 6 电力勤测设计 2 d j 年fj g 月 第 别 维普资讯 _ i l囫 e i 圈 堡 蛭 回 一 _) 一 堡帔 星座 星 回线路三回路 同塔架设的方案。 1 三回同 ( 杆 )塔 的设计 2 2 0 k v输 电线路 26 3 0 ra m 大截 面导线三 回路同塔 的设计在行业 内尚处于初期阶段 ，尚 无成熟的设计资料和技术成果。三 回路输 电技 术涉及多领域 、多学科的综合技术 ，在技术上、 经济上、生态环境上会带来一些新 的问题 ，如 在杆塔结构与导线布置型式 、相导线排列方式 、 相间距离 、绝缘方式 、绝缘子 串型式 、耐雷水 平 、地面场强 、环 境保 护等方 面都 与 常规单 、 双回输电有所不 同，所 以，如何在经济合理 的 前提下确保其运行安全 和可靠性 ，进行相关方 面分析是设计过程中必须予以注意的。 1 1 杆塔结构的设计 1 1 1 杆塔 结构设 计 的主要原 则 ( 1 )根据线路走廊狭 窄的特 点 ，采用垂直 排列的挂线方式 ，塔头尺 寸尽量 压缩 ，铁塔根 开尺寸受地形限制亦不能过大。 ( 2 )根据现场定位后 的档距 分布情况 ，控 制铁塔的最大使用档距不宜超过 4 0 0 m，水平档 距使用条件按 2 5 0 m和 4 0 0 m两种设计 ，垂直档 距按 3 5 0 m和 5 0 0 m设计。 ( 3 )控制塔高 ，适 当考虑 高跨 电力线及其 他建筑物，铁塔过高 时须采取其它方法特殊处 理 ( 如在塔身中装设独立爬梯和休息平台) ，以 减少电气距离而不增加铁塔高度和宽度等。 ( 4 )靠 近城市周边 ，注意环保意识 ，根据 地形条件采用不同高低塔腿，尽量不破坏 自然 原状地形，三 回路塔造型尽量美观 ，减少 对周 边的景观影响 ，于环境相协调。 1 1 2 单 线布 置 单线布置采用了 3 个方案进行比较 ( 见图 1 ) 。 表 1 走廊宽度对 比 一 个双 回路和 塔型 三个单回路 三 回路 一 个单 回路 参数 走廊宽度 m 3l 2+1 4= 5 0 l 4+l 2+ 7= 3 3 1 4 4 ( 1 5 4 ) 表 中数据不包括基础工程 ，实际作经济比较 时还应 考虑拆迁建筑物线路走廊 内的青苗赔偿费用等 。三回 备注 路 中的 1 4 2米适用 于风速较小 的地 区，边 相采用新 型 l串的走廊宽度，中相采用 v型串；1 5 4 米表示 三相全部采用 v型串的走廊 宽度 1 1 3 塔身主材及构件的采用形式 对各塔型进行多方案 比较 ，以达到经济合 v、 v y 图 1 三回路铁塔单线图 理的目标 ，对各种塔型都做 了多种 口宽和塔身 坡度的比较 ，以得 出经济合理 的指标。直线塔 塔头采用酒杯 型加三层横担 。方型塔身 可提高 整塔的稳定性 ，增加塔 的纵 向刚度。上述塔 头 结构 ，外型上较美观 ，从全塔的外型来看亦较 协调 ，而不会出现突变现象。 三回线路导线多 ，对塔本体钢材强度要求 高，用 q一 2 3 5和 q一 3 4 5时，用钢量较多 ，给 施工 、运输带来一些不便 ，因此必须开展高强 度钢材和不等边角钢的应用工作。对高塔而言 ， 自身风荷载 比重相 当可观。由于钢管结构塔塔 身风荷载体型系数 比角钢塔要小 4 0 左右 ，因 此 ，在输 电线路铁塔选型上 ，也 可采 用钢管结 构塔可以有效地降低塔重、减小基础作用力 。 1 2 电气部分的设计 主要研 究 内容包 括缩短 导、地线 横担 后， 导地线及相邻 回路之 间的间距 ；采用短横担后， 采取特殊措施满足 电气 间隙要求方面；增加三 回线路的绝缘配合和防雷措施等方面。 1 2 1 导线间距选择 ( 1 )子导线分裂间距 ：近年来 随着经济的 快速发展 ，输电负荷 不断增加 ，由于供 电形式 紧张 ，部分线路 的实际负荷远大于设计值 ，长 期过负荷运行导致分裂导 线间距变小 ，运行 维 护人员发现部分输 电线路的导线存在 不同程度 的接近和粘结现象 ，对截面在 26 3 0 ra m 及以 上的导线垂直排列 间距适 当调大 ，可采用满 足 6 0 0 m m要求实施 。 ( 2 )与相邻回路 的导线间距 ：在 高压走廊 一 侧 ，有 1条 双 回 同杆 2 2 0 k v 晋 江 山 峰 电力勤测设计 2 0 9 7 年d b 月 第3 期 6 7 维普资讯 2 2 o v缕堕三回固 ( 扦i塔的设计及应用 2 2 0 k v送电线路 已建成投运 ，新建 的 回送电 线路在狭窄高压走廊 内，不仅要压缩 自身的水 平线间距离，而且要压缩与相邻杆塔边线问的 水平线间距离，才能满足城市规划部 门划定的 走廊 内建设多回路送 电线路的要 求。但 由于客 观 条件的限制，新建 的杆塔和 已运行线路的杆 塔不可能完全 同步定位，而产生前后 错落的情 况。义由于新设计 的三 回路直线塔和耐张塔采 用 v形悬垂串和跳线串，虽然横担仅 比一般双 回路塔稍长，在压缩 了相邻杆塔问的水平线 间 距离的情况下 ，还是要特别注意校验导线在最 大风偏情况下 ，对相邻线路杆塔的电气距离应 当满足规程要求。通过进一步工作可发现 ，在 上述情况下 ，新建线路杆塔定位时 ，塔位除应 尽量与已建线路杆塔保持 同步外 ，且 呼高也应 力求与 已建线路杆塔相同，以在导线 最大风偏 时，保证对相邻杆塔 的电气距离 ，同时减少 导 线不同步摆动造成档距中央碰线的可能性。 1 2 2 提 高电气 间隙的措施 为提高电气间隙，本次设计 三回路塔 为紧 凑型线路 ，边相采用新设计 的 l型横支撑绝缘 子串 ( 如图 2所示) ，中相 ( 边相也可)采用 v 型绝缘子串把 相导线悬挂在杆塔上 ( 如图 3 所示 ) 。 ( 1 )l型横支撑绝缘子 串：设计思路 是用 两个互相垂直 的绝缘棒分别承担导线 产生的荷 载 ，悬垂绝缘棒承担导线产生 的垂直荷 载，水 平绝缘棒承担导线产生的水平风荷载。由于水 平绝缘棒起着支撑导线的作用 ，因此杆塔横担 宽度仅取决于电气安全间隙要 求，不受导线规 格 、风速大小 、垂直档距 与水平档距 比值 等因 素的影响。采用 l型绝缘子 串限制其风偏摆动， 在满足电气安 全间隙的情况下 ，将杆塔横担尺 寸缩小，但从杆塔 的结构形式来讲 ，其杆塔形 状与常规垂直排列的双回路塔型形状没有本质 的区别 ，电气安全 间隙也符合现行 规范要 求， 对运行维护 、检修亦未突破现行运行规范 的要 求 ，冈此不需 改 变或重 新 制定运 行 检修 操作 程序 。 ( 2 )v形悬垂绝缘子 串：在 国内外的超高 送电工程中已广泛地应 用 ，它具有减少塔头 尺寸 、降低耗钢量；减少线路走廊宽度 、节省 6 8 力勤测设计 rj 年9 月 笫3 期 i 广 1 i n i 图 2 l形悬垂绝缘子串组装图 线路走廊费用 ；绝缘子污秽积存量 少、自清洗 能力较强 、污闪性能较悬垂 串好及 当发生绝缘 子中断裂时可防止事故扩大等众多优点 ，部分 地段走廊 比较拥挤 ，福 建地 区经济树木较 多 ， 为减少线路走径难度 ，减少房屋拆迁和经济树 木的砍伐费用 ，拟使用 v形悬垂 绝缘子 串。图 3为拟使用的 v形悬垂绝缘子 串组装 图。v形 串夹角为 9 0 。 左右 ，塔头宽度 比使用常规 i 形 串 减少 2 3 m ，每基节省 l o 0 0 k g钢材左右。 v形串夹角 的大小直接 影响塔头尺寸和绝 缘子串受力情况及作用 于悬挂点 的力。国内外 对 v形串的实验研究表明，可在 8 0 。 1 1 0 。 的范 围内确定绝缘子 串之间的最合适 的角度 ，此时 是可靠 的；而且 在许 多情 况下 、导线这样悬挂 在直线塔上也是 比较经济 的。在设计 中，可根 据 v形串的夹角的一半大于导线 的最大风偏角， 来确定 v形 串的夹角。确 定 v形 串的夹角后 、 画出直线塔间隙圆图，根据 间隙圆图来确定塔 头尺寸和 v形串两边的长度。 图中方案 2适用于风速 、档距小 的路径拥 挤地区线路 ，方案 3适用范 围更 大，还可用 于 档距大的山区，风速大及污秽高的沿海地 区。 导线跳线串及跳线型式 线路的导线跳线在大转角常规采用，双 串 带角钢双挂点型式 ，考虑到三 回路 的间距较小 ， 三回路跳线 串改用采用横担式 支柱绝缘子双 串 组装成串 ，同时在大转角 ( 6 0 。9 0 。 )塔 的中 维普资讯 - i 囫 圈 一 i 兰 v 堡 三 一 f j 一 鲎 堡计 垦 应用 图3 v形悬垂绝缘子串组装图 相跳线 ，为防止输 电线路跳线部分 出现 间隙不 够问题 ，或者在特殊情况下 出现间隙放 电现象， 可采用硬跳线减少软跳线的挠度和风偏 。 2 还应考虑的 问题 三回路应用在我 国尚处在初始 阶段 ，今后 随着投资主体的多元化 ，不 可避 免 出现更 多的 需求 ，为使多 回路更安全 、更经济 ，还应继续 做好 以下几点工作 ： ( 1 )铁塔 主材 采用高强 钢材 的优 化设计 ， 如拼合角钢 ( 双拼或四拼 )和钢管 ，考虑缩短 导 、地线横担，减小 铁塔 根开以及优化爬梯位 置的设计等。 ( 2 )工频 电磁影 响与相序选择。上海市辐 射环境监督站 曾经对 2 2 0 k v泗春 4 1 2 7 4 1 2 8双 回路同塔架设 的输 电线路 ，把原来 的双 回路从 上到下相序 由原来的 a、b、c与 a、b 、c改变 为 a、b 、c与 c、b、a后 ，或 当线路对楼定平 台高度达到 1 5米 ，电场强度可由4 4 1 k v m降 为 3 k v m，磁感应强度约为 1 1 u t，均满 足 h j t 2 4 1 9 9 8推荐评价标准限值 。所以，我们还须 在线路的相序排列 方面及对建筑物净距适当预 留高度 ，同时对三 回路紧凑型输 电线路 的工频 电场强度加以监测。 ( 3 )优化三回路相导线 绝缘 配置方案，采 用多种措施 ，同层横担不同 回路相导线采用 异 相序排列 ，突出工频过 电压对耐雷水平 的影响， 从而降低 同时跳闸率。同层横担不同 回路相导 线采用 不 同类型绝缘 子或不 同类型绝 缘子 串， 利用它们雷 电闪络 特性 的差异 ，提高同塔多 回 路耐雷水平 ，降低同n ,-l l 闸率。 ( 4 )多回路 间直通不平衡带来 的电压升高 也必须控制在此允 许范围内 ，研究 同压、混压 多回路对 电网保 护的影响和解 决措施 ，线 路保 护方式与故障差别，包括回路问的相互耦合对 两端设备选择的影响。 ( 5 )考虑 同杆 ( 塔 )多 回紧凑