多回路鋼管桿在城鎮110kV送電線路中的應用

施魯寧 張會欣 趙景陽 姜衛明

1,河南省鞏義市供電公司 451200；2, 鄭州供電公司 450006

多回路鋼管桿在城鎮110kV送電線路中的應用

施魯寧1張會欣1趙景陽1姜衛明2

1,河南省鞏義市供電公司 451200；2, 鄭州供電公司 450006

通過對110kV魯清線四回路鋼管桿架空送電線路設計方案、安全系數、耐雷水平、基礎設計、進站方式的研究，提出了解決城鎮建設規劃與架空送電線路建設這一矛盾的方案。

四回路;鋼管桿線路;防雷保護;灌注樁

隨著我國國民經濟高速發展，城鎮電網建設改造步伐加快，線路走廊日益緊張。線路走廊用地、拆遷費用更是日益昂貴 ,在線路投資中比例越來越大。

鞏義市回郭鎮作為全國綜合實力百強鄉鎮，大工業分布密集，為河南省三大鋁工業集聚區之一，年鋁加工能力達100萬噸，目前已有四座110kV變電站為該區供電。新建110kV清易變位于新增負荷中心， 220kV魯莊變到清易變新建線路通道選擇困難，僅能沿S207引線路旁綠化帶前進。為統籌規劃線路走廊，節約用地，新建線路采用四回路鋼管桿。

1、通道選擇

110 kV清易變位于回郭鎮東北，深入負荷中心；220k V魯莊變位于回郭鎮南部，兩站直線距離約5km，S207省道與該兩站相連接。清易變與魯莊變間為回郭鎮人口聚集區，民居、廠房密布，310國道橫亙其間。新建線路選擇沿S207省道前進，S207省道路旁綠化帶寬為2m，經過優化，本工程所用鋼管桿最大直徑為1. 8m，不會對該段交通造成影響。

2、鋼管桿相關參數的確定

2.1 氣象條件

根據《110-500kV架空送電線路技術規程》（以下簡稱規程）中附錄A的典型氣象區主要數據，取最大風速30m/s，覆冰厚度10mm。最高氣溫40℃，最低氣溫-20℃。

2.2 導線型號及回路數的確定

清易變最終規模為3×63MW，通過魯莊變雙回路對其供電。由于清易變所供用戶基本為大負荷用戶，對供電穩定性要求較高。考慮在一回路發生故障停運情況下不壓限負荷，導線選用2×LGJ-240/ 30鋼芯鋁絞線，最大傳輸功率187M W，能夠滿足要求。

新建線路沿途經過110kV衡興變，由小火電廠供電。考慮到小火電機組關停及該站負荷的發展以及回郭鎮線路走廊緊張的現實，需為該站預留兩回線路通道。新建線路前段選用四回路鋼管桿。

2.3 導地線安全系數的確定

本工程地線一根選用LHBGJ-70/40鋁包鋼絞線、一根選用OPGW-24芯復合光纜地線。考慮到本工程回路數多，導線截面大，如按常規安全系數設計（導線K=2.5），將對桿塔結構和基礎配置提出相當高的要求。故設計時提高了導、地線的安全系數，以減小使用張力。但是，根據弧垂計算公式：

式中 f－弧垂

g－架空線的比載

l－檔距

σ－架空線最低點應力

導地線的弧垂與應力成反比，也就是說，在檔距不變的情況下，隨著安全系數的增大，導地線的弧垂也將同時增大，因此，需在應力和弧垂之間應尋找一個最佳結合點。經過反復計算，最終確定導線安全系數為6.3，LHBGJ-70/40鋁包鋼絞線安全系數為7.98，OPGW-24芯復合光纜地線安全系數為9.13。

導地線安全系數加大以后，線路檔距不能放得太大，否則，需增加桿塔高度。經驗算，在桿塔超過一定高度后，因高度的增加所產生的費用將超過增加一基桿塔的費用，因此需合理確定線路平均檔距。本工程取120米，在保證安全性的前提下，又取得了較好的經濟效益。

2.4 導線布置方式及線間距離

本工程導線排列形式如圖圖1～2所示（圖1為直線桿、圖2為90°轉角桿）。

此種導線排列方式優點是線路走廊小、回路清晰、便于維護檢修；缺點是桿塔全高較高。由于本工程大部分沿S207引線前進，道路兩邊民房較多，故采用此種導線排列方式。

根據規程規定，直線桿塔同一回路垂直線間距離110kV不小于3.5米，不同回路不同相間垂直距離不小于4米。

3、防雷保護

3.1 線路雷擊次數

線路雷擊次數與雷暴日、地面落雷密度（?）以及線路遭受雷擊的面積（等值受雷面積）有關。對一般高度的線路，根據1997年的《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》（DL/T620-1997）其等值受雷面積的寬度取為4hav（hav為避雷線的平均高度，m），當年雷暴日數T=40，地面落雷密度?=0.07次/km2·雷暴日,每年每百公里線路的雷擊次數為

式中，b表示兩根地線之間的距離,已知為2.4m；h表示地線在桿塔上的懸掛點高度，已知為42米（以直線塔為例）；f表示地線的弧垂，已知為6m。

3.2 線路繞擊率計算

防止雷直擊導線最有效的方法就是采用全線架設避雷線，但避雷線對導線的防護并非絕對安全，仍存在一定的雷繞擊導線的可能性。雷繞過避雷線直擊導線的概率與避雷線對導線的保護角、桿塔高度以及線路經過的地區、地貌、地質條件有關。

避雷線對邊導線的保護范圍按保護角來確定，并按下列公式計算繞擊率。

本線路經過平原地區，lgP=(θ√h)/ 86-3.9

式中，Pθ表示平原線路的繞擊率；θ表示桿塔上地線對外側導線的保護角，已知為16°；h表示地線在桿塔上的懸掛點高度，已知為42米。

4、基礎設計

圖1

圖2

回郭鎮緊臨伊洛河，土質松軟，地下水位高，地耐力僅為80KPa。且線路基本位于S207旁綠化帶內。考慮到地質條件較差，同時兼顧施工方便，鋼管桿基礎采用鉆孔灌注樁。通過對鉆孔灌注樁的抗拔穩定性及下壓承載力的計算，對于承受水平力和彎矩的單樁，還計算了樁身的最大彎矩及其作用位置。對于轉角、終端桿塔，長期承受下壓力作用的單樁，對沉降量有特殊要求的，還進行了地基的沉降量計算。在保證安全的基礎上，盡量優化基礎設計，做到了安全性與經濟型的統一。

5、四回路架空線進站研究

四回路架空線進站時，受限于龍門架夾角、線間距離等諸多因素，不能在站外同時進站。如果變電站外比較開闊，四回路架空線可提前分成兩條雙回路，根據經驗，可將同側導線接至同一基雙回路桿塔上。220kV魯莊變外地勢比較開闊，新建線路在魯莊變側即采用此種方式。如果變電站外線路通道緊張，則需考慮兩回架空進線、兩回電纜進線。且電纜需接至下層橫擔上。110kV清易變深入負荷區，周圍廠房密集，且緊鄰310國道，故進站采用架空線加電纜的方式。

在進線終端采用鋼管桿的情況下，重點考慮以下兩個問題：

a)連接電纜的橫擔，其垂直距離按傳統的3.5米不太合適。由于電纜連接時，避雷器、電纜終端頭需安裝在兩層橫擔中間，為使電纜終端頭盡量垂直，減少其受力，兩層橫擔距離加大到4.8米。

b)電纜上桿的方法，力求做到安全、實用、美觀。

6、結束語

魯莊變到清易變同塔四回路鋼管桿線路已建成投運一年，徹底解決了回郭鎮工業園區的用電瓶頸，取得了較好的經濟效益和社會效益。

從電網建設的遠景來看，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。

由于采用同塔多回路鋼管桿可充分利用線路走廊、減少占地，其應用必然不斷增加。從環境保護和節約土地資源等綜合社會效應方面統籌考慮，同塔多回路鋼管桿具有廣闊的應用前景。