500kV输电线路直线杆塔规划研究.pdf

箜 q 鲞 型 2 0 0 6年 l 2月 湖 北 电 力 v o 1 3 o a d d d e c 2o o 6 5 0 0 k v输电线路直线杆塔规划研究 孙 彬 ( 湖 北省 电力勘 测设 计院 ，湖北 武汉4 3 0 0 2 4 ) 摘 要 对 5 0 0 k v输 电线路 直线杆塔规划进行 了研究， 介绍了杆塔规划设计的方法与思路。 关键词 输电线路 ；直线杆塔 ；规划 中图分类号 t m7 5 3 文献标识码 a 文章编号1 0 0 6 - 3 9 8 6 ( 2 o o 6 j 增- 0 0 1 6 -0 4 输 电线路杆塔规划的主要 内容是确定杆塔尺 寸、 使用条件及系列规划 ， 通过对杆塔构件布置的优 化及选型 ， 达到铁塔 设计 的科 学、 经济 、 合理 。恩 施一水布垭 回 5 0 0 k v输 电线路途经湖北省恩施 地区的宣恩县、 恩施市 、 建始县 、 巴东县、 长 阳县等 5 个县市 ， 黄海高程 为 5 0 01 5 0 0 m之间， 遍布高山 大岭 以及深沟峡谷 ， 单侧最大档距达 1 2 0 0 m； 设计 覆冰有 1 0 m m、 1 5 mm、 2 0 mm， 属于典型山区线路。 1 杆塔规划的基本条件 1 1 气 象条 件 本工程设计最大风速为 3 0 m s ， 根据高程不同 设计覆冰分别取 1 0 mm、 1 5 m m、 2 0 m m， 表 1为设计 气象条件表。 1 2导线 1 0 mm冰 区线 路 导 线采 用 l g j - 4 0 0 3 5钢 芯 铝 绞线 ， 1 5 mm、 2 0 m m 冰 区线 路 导线 采 用 l g j - 4 0 0 5 0 钢芯 铝绞线 。 表 1 设计气象条件表 1 3 绝缘子片数使用情况 悬垂绝缘子片数使用情况见下表 2 。 表 2 悬垂绝缘子片数使 用情 况表 冰区 1 6 o k n、 2 1 0 k n单双联 1 0 mm 1 5 mm 2 0 mm 2 8 ( 1 7 0 mil l 高) 2 8 ( 1 7 0 m m高) 2 8 ( 1 7 0 mm高) 收稿 日期 2 0 0 6 - l l - l 2 【 作者简介 孙彬( 1 9 7 5一) ， 男 ， 武汉 市人 ， 工程师。 1 6 2 基本塔型尺寸规划 2 1 基本塔 型选择 原则 2 0 0 5年底 ， 国家电网公司推 出了输变 电工程典 型设计， 并要求各设计单位在实际工程设计 中应用 典型设计。结合本工程导线使用情况、 设计气象条 件及地形条件 ， 本工程与典型设计 的 5 a山地模块 使用条件类似 ， 可参照其进 行杆塔 规划。对 于 1 5 m m、 2 0 m m冰区地段线路 ， 拟采用成熟塔型。 2 2导 、 地线 排列 方式 2 2 1 导线排 列方 式 目前 ， 5 0 0 k v线路的 自立直线杆塔一般常采用 导线水平排列的酒杯型塔和导线三角形排列的猫头 型塔， 该两种塔型各有优、 缺点 ， 需与工程的实际情 况相结合 ， 综合考虑设计 、 施工 、 运行等因素。 在相同的设计条件下， 酒杯塔导线水平排列， 走 廊相对较宽 ， 但其塔身较轻。约比猫 头塔轻 5 一 8 左右， 耐雷性能也好 ， 跳闸率低 ， 便于带电检修 ； 猫头塔导线呈三角排列， 走廊相对较窄 ， 多用于线路 走廊相对拥挤地方 ， 但其它方面较酒杯塔稍逊 。本 工程线路主要在 山区走线 ， 线路走廊不受限制 ， 故本 工程直线塔推荐采用导线水平排列的酒杯塔系列。 为解决 导线 水平 排列方 式线 间距 离要 求过 大 的 问题 ， 本工程主要塔型中相均采用“ v” 型串， 水平线 间距 离可 以缩 小 1 41 9 m。 2 2 2 子 导 线分 裂间距 四分裂子导线呈正方型布置， 间距 为 4 5 0 mm。 2 2 3地线 排列 方式 全线布置双根地线 ， 均为普通地线 ， 两根采用水 平 排列 方式 。 2 3塔头 尺寸控 制条 件 2 3 1 空气 间 隙 本工程线路所经过地区海拔高度大部分在 5 0 0 维普资讯 vo 1 3 0 ad d de e 2o o 6 湖 北 电 力 箜 鲞 擅型 2 0 0 6 年l 2 月 一 1 5 0 0 m左右 。 5 0 0 k v交流线路 的塔头空气 间隙一般考 虑最 高运行电压、 操作过电压、 雷电过电压 3种情况。空 气间隙见下表 3 。 表 3风速为 1 0 m s 时空气 间隙 工 况 对杆塔 构件最小间隙 m 雷电过电压 k v 3 3 0 3 4 7 操作过电压0 5 u k v 2 7 2 8 4 工频电压 u k v 1 3 0 1 3 7 备注 5 0 01 0 0 0 m范围 1 0 0 01 5 0 0 m范围 2 3 2导线线 间距 离 规程规定导线问水平 线间距离按 公式 ( 1 ) 计 算 。 d =0 4 z k +u 1 1 0+0 6 5 厂+a ( 1 ) 式中 d导线水平排列线间距离 ， m； z 悬垂绝 缘子 串长度 ， m； 线路 电压 ， k v； ，导线最大弧垂， m； a 重冰区水平距离增大常数 ， 取 0 5 m。 按公式 各档距 的最小 线 间距离 见下表 4 5 。 表 4 最小水 平线 间距离 ( 1 0 m i l l 、 1 5 m i l l 冰区) 档 距 m 4 o o 5 0 0 6 0 0 7 o 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 2 0 0 l 片 7 0 8 8 9 9 4 7 l o 0 5 l o 6 3 l 1 2 0 l 1 7 8 l 2 3 6 l 2 9 3 l 3 51 垂直线问距离不小于上表数值的 7 5 。 2 3 3地 线布 置 根据线路设计规程 ， 导地线关系一般要满足以 下 要求 ： ( 1 ) 为使地线与导线在发生不均匀覆冰和不均 匀 脱冰 跳跃及静 止 后 ， 二 者 之间 的接 近距 离 不 发生 鞭击、 闪络 ， 相邻导、 地线问水平位移在 1 0 m n l 、 1 5 m m、 2 0 m m 冰 区要 应 分 别 不 小 于 1 7 5 m、 2 5 m、 3 0 i n。 ( 2 ) 按 防雷要 求 ， 气 温 1 5 且 无 风条件 下 ， 档距 中央地线与导线间距离 ， 保持 s0 0 1 2 z+ 1 0 m。 ( 3 ) 杆 塔 上两 根 地 线 间 的距 离 ， 不应 超 过 地线 与导线问垂直距离的 5倍。 ( 4 ) 地线 对 导线 的保护 角不大 于 1 0 。 。 2 3 4 风压 不均 匀 系数 的选取 电气计算 用风 压不 均匀 系数 ， 根 据规程 规定 ， 在 3种工况风速下， 取表 6中数据。 表 6风速不均匀 系数 注 ： 为加 强 5 0 0 k v输 电线路 的 安 全 运 行 ， 减 少 线路 因 风 偏 网络 引起跳 闸事故 ， 国家电 网公 司要 求风压不均 匀 系数按 0 6 1取值 ， 实 际 工 程按 0 7 5进行 枝 棱 。 3 直线塔 系列规划 直线杆塔规划包括杆塔的水平荷载 、 垂直荷载、 塔高等规划。杆塔规划设计常用方法是对已有工程 的杆塔使用情况进行统计分析， 并在统计分析的基 础上进行杆塔规划。本工程设计在航测生成的初步 断面图上进行了优化排杆定位， 并将结果与该地区 已建 2 2 0 k v线路杆塔使用情况进行 比较分析。 3 1水 平档 距 对 2 2 0 k v线路及本工程各冰 区水平档距统计 见表 7 。 表 7 水平档距分布表 1 5 0 0 o 0 1 5 0 2 o o 0 4 8 0 4 8 2 0 o2 5 0 0 2 5 o 7 3 o 5i o 5i 2 5 0 3 o o 2 6 6 3 3 9 2 7 0 3 2l 2 9 5 2 9 5 4 1 6 4 1 6 3 o o 3 5 0 u 1 4 l 4 5 3 9 3 5 l 2 5 6 7 9 2 1 0 8 7 2 3 7 6 2 7 9 2 3 5 0 4 o o 3 5 u 4 9 6 4 2 9 7 2 4 2 2 8 3 o 6 5 41 5 2 1 5 94 43 8 6 4 0 0 4 5 0 31 4 7 8 1 u l o 2 9 5 2 5 7 9 5 7 51 0 9 1 6 4 6 6 0 3 2 45 0 5 o 0 1 4 2 9 9 5 4 0 1 4 1 4 6 6 7 1 1 4 6 2 6 5 7l l 6 8 7 7 7 1 9 5 o o 5 5 0 2 1 8 9 7 5 8 4 7 2 7 1 4 3 3 8l 6 9 5 2 l 3 2 3 9 0 4 2 5 5 0 6 o o 1 4 5 9 9 o3 9 1 l 8 o 5 4 8 8 6 7 8 3 8 6 9 4 9 7 3 6 6 0 0 6 5 0 0 2 4 9 9 2 7 7 o 2 8 7 5 6 7 0 4 8 5 4 2 2 6 4 l o o 6 5 0 7 o o 0 9 9 2 7 4 7 8 9 2 3 4 7 9 9 9 3 4l 7 0 0 7 5 0 0 5 0 9 9 7 7 3 6 6 o o 1 8 2 9 5 2 3 7 5 0 8 5 0 0 2 3 l o o 4 l o o 4 7 7 l o o 从上述统计可以看出， 2 2 0 k v线路及本工程线 路水平档距 4 0 0 m以下所 占比例相差不大 ， 但 2 2 0 k v线路水平档距在 4 0 05 0 0 m之间的比例较本工 程高， 而本工程水平档距超过 5 0 0 m的较 2 2 0 k v线 路多 ， 主要原 因是 2 2 0 k v线路采用拉线塔较多 ， 档 距相对要小。从统计资料看 ， 可得 出以下结论 ： ( 1 ) 在 1 0 m m 及 1 5 h i m冰 区， 其 中值分 别为 4 1 0 m及 4 0 7 m， 最佳值 ( 0 6 1 8 ) 分别 为 4 6 5 m及 4 6 1 l rn ； 在 2 0 mi l l冰 区， 其 中值 为 4 0 4 l rn ， 最佳 值 ( 0 6 1 8 ) 为 4 5 3 m， 此 值反 映了恩 施 山区 的特点 。 ( 2 ) 在 1 0 m m及 1 5 m m 冰 区 ， 小 于 4 0 0 m 水平 档距 的 累计 频率 分别 为 4 2 2 8 及 4 1 5 2 ， 且 主要 1 7 维普资讯 篁 鲞 型 2 0 0 6年 1 2月 湖 北 电 力 v o 1 3 o a d d d e c 2o o 6 集中在 3 5 0 4 0 0 m段 ， 此段的最大频率在 4 0 0 m附 近 ， 在此规 划水 平 档 距 非 常 重 要 ， 恩施一 水 布 垭 i、 回 5 0 0 k v输 电线 路就规划了 s z 1 、 s z 2两种 4 0 0 m水平档距塔型， 但在使用中因考虑高跨树木 ， 在满 足使用条件下 ， 往往使用的塔高超过了该塔型最高 呼高， 所 以实际使用量较小 ， 建议取消此水平档距塔 型。在 2 0 m m冰区， 小于 4 0 0 m水平档距的累计频 率为 4 3 8 6 ， 需 要在 此 规划一 个水平 档距 。 ( 3 ) 水 平 档 距 从 4 5 05 5 0 m 段 ， 1 0 m m 及 1 5 m m冰区使用频率分别为 1 8 8 6 及 1 8 4 3 ； 对 于 2 0 mm冰区， 水平档距从 4 0 0 5 0 0 m段 ， 使用频率 为 3 3 3 3 ， 这些 区段水平档距 的规划对最终的优 化结 果影 响较 大 。 为合理确定本工程 1 0 mm、 1 5 m m、 2 0 m m冰区 直线塔系列。就 1 0 mm、 1 5 m m冰区拟定 的 4套直 线塔系列 ， 2 0 m m冰区拟定的两套杆塔系列 ， 分别采 用计算机进行优化排杆， 综合排杆结果见表 81 0 。 表 8 1 0 mil l 冰 区直线塔统计 表 1 8 表 1 o 2 0 mil l 冰 区直线塔统计 从上述各表可以看出， 1 0 mm、 1 5 mm冰区系列 杆塔单位指标最重 ， 系列杆塔指标最轻 ， 系列 i 与系列 杆塔指标相差不大。每一 系列 内塔型划分 越多 ， 则单位指标越低， 但塔型划分太多， 对施工、 运 行带来很大不便 ， 同时也增加了设计工作量 ， 故在 1 0 mm、 1 5 m m冰区 ， 设计推荐 i系列塔型。 从 2 0 m m冰区2个系列排杆结果看 ， i系列塔 型指标较轻 ， 故设计推荐 i 系列塔型。 2 0 0 5年春节期间， 华 中地区发生了大面积线路 冰闪跳闸及倒塔 断线事 故， 国家 电网公 司下 发 了 “ 关于印发华中电网冰害事故防治措施的通知” ， 要 求今后规划设计的 1 5 m m冰区输 电线路 ， 覆冰工况 要考 虑纵 向不平衡张力影响 ， 按此要求我们在 1 5 m m冰区 i系列塔型基础上 又增加规划 了 4种塔 型， 其覆冰工况考虑了纵向不平衡张力影响 ， 用于档 距不均匀或大高差地段 。因此 1 5 mm冰区共规划 8 种直线塔， 水平档距分布更加 均匀 ( 3 8 08 0 0 m) ， 单位指标更优。 3 2垂 直档距 3 2 1 垂 直档距使 用情 况 工程优化排杆后的垂直档距使用情况见表 l l 。 表 1 1 垂直档距分布表 维普资讯 vo 1 3 0 ad d de c 20 0 6 湖 北 电 力