寧武盤道梁風電場送出線路抗冰設(shè)計淺談

牛文軍

（國網(wǎng)忻州供電公司，山西忻州034000）

0 引言

寧武盤道梁風電場110 kV送出線路起于寧武縣盤道梁鄉(xiāng)，止于寧武縣陽方口鎮(zhèn)。線路的航空距離16.8 km。沿線海拔高度在1 350～2 030 m之間。本線路恰處在山西省中、重冰區(qū)范圍之內(nèi)。根據(jù)以往工程可知：1986年～2007年之間處于該區(qū)域內(nèi)的神頭－原平220 kV線路127#鐵塔扭曲傾倒，造成斷線，途徑南嶺的神忻線220 kV線路110#至140#四十基鐵塔約20 km長的范圍內(nèi)，瓷瓶導(dǎo)線嚴重覆冰，造成地線斷落，形成短路。神太Ⅰ、Ⅱ回500 kV線路、神原Ⅰ、Ⅱ220 kV線路共4條主網(wǎng)線路先后跳閘，據(jù)了解，導(dǎo)線普遍覆冰直徑約150 mm，最大導(dǎo)線覆冰直徑約300 mm。此次積冰根據(jù)寧武積冰觀測站記錄，積冰類型為雨淞，直徑為35 mm，厚度為21 mm。

1 線路覆冰厚度確定

發(fā)生嚴重覆冰地段屬于北岳恒山余脈－崞山地段上，從覆冰條件上分析，此段山勢呈東西走向，地理位置處在朔州、寧武、原平三縣交界處，海拔高度在1 900～2 200 m之間，氣溫在0℃以下持續(xù)時間在6個月以上，濕度在80％可達100 d左右，確屬極容易形成覆冰條件的地形，是典型的中、重冰區(qū)。

綜上所述，根據(jù)工程氣象水文報告，參考上述我省已建成的山區(qū)線路覆冰厚度采用值及多年來的運行經(jīng)驗，最后，確定本線路導(dǎo)線覆冰取15～20 mm（設(shè)計標準冰厚）。

2 線路路徑選擇

路徑方案選擇在保證安全的前提下，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，力求避開嚴重覆冰地段，沿起伏不大的地形走線；應(yīng)盡量避開橫跨埡口、風道和河流水庫等容易覆冰地帶；翻山越嶺時要避免大檔距、大高差、不平衡檔距，并縮短耐張段長度，桿塔使用條件應(yīng)適當留有裕度；乃耐張段一般不能超過3 km；對于相對高聳、山區(qū)風道、埡口、抬升氣流的迎風坡、較易覆冰等微地形區(qū)段，以及相對高差較大、連續(xù)上下山等局部地段的線路應(yīng)加強抗冰災(zāi)害能力。

3 導(dǎo)線選擇

導(dǎo)線是電力傳輸?shù)闹饕d體，既要具有輸送電能的主要功能，也要滿足線路的安全可靠性和環(huán)境保護的要求。根據(jù)輸送容量及經(jīng)濟電流密度計算，本工程線路導(dǎo)線截面初選300 mm2，再根據(jù)不同覆冰氣象組合條件下導(dǎo)地線機械特性計算，在標準冰厚為15 mm地段導(dǎo)線選用JL/G1A－300/40鋼芯鋁絞線，在標準冰厚為20 mm地段導(dǎo)線選用JL/G1A－300/50鋼芯鋁絞線。在驗算覆冰條件下，這兩種型號導(dǎo)線弧垂最低點的最大應(yīng)力不超過其拉斷力的70％，導(dǎo)線懸掛點的應(yīng)力不超過其拉斷力的77％，完全滿足中重冰區(qū)架空輸電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)定要求。

4 桿塔選型

在線路工程中，桿塔工程占線路本體造價的比重達30％左右。要設(shè)計一條技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠的輸電線路，必須結(jié)合該工程實際情況合理地規(guī)劃桿塔系列及設(shè)計條件。在中、重冰區(qū)桿塔導(dǎo)線應(yīng)對稱排列，導(dǎo)地線應(yīng)有合理的水平偏移，塔身斷面需為正方形。桿塔荷載計算需按實際覆冰厚度取相應(yīng)荷載增大系數(shù)進行驗算。本工程使用的桿塔是在國網(wǎng)典設(shè)通用設(shè)計的基礎(chǔ)上，按照新規(guī)程《110 kV～750 kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》GB 50545－2010，結(jié)合本工程的特點和設(shè)計條件進行驗算后使用到本工程中。直線塔選用風速為30 m/s，覆冰分別為15 mm和20 mm的貓頭塔和酒杯塔系列，耐張塔相應(yīng)選用風速為30 m/s，覆冰分別為15 mm和20 mm的轉(zhuǎn)角塔系列。上述桿塔合理布置了導(dǎo)地線位置，有效避免了不均勻脫冰引起的導(dǎo)地線短路。

5 絕緣配合

在覆冰、污穢、積雪、高海拔等因素綜合作用下，輸電線路絕緣子的絕緣性能將顯著降低。絕緣子覆冰閃絡(luò)是指外加電壓作用下，沿覆冰絕緣子和大氣交界面發(fā)生的復(fù)雜放電現(xiàn)象，在閃絡(luò)通道還可發(fā)生足夠強的電離以產(chǎn)生電弧。因此防止絕緣子冰凌的產(chǎn)生對冰閃具有重大意義。借鑒以往抗冰經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)冰區(qū)采用玻璃懸式絕緣子比瓷絕緣子和復(fù)合絕緣子具有較多優(yōu)勢，并在絕緣子組串時采用插花配置（即將同噸位的絕緣子按大小盤徑交叉組裝）可有效減少冰凌的形成，防冰閃的效果非常明顯。

6 防冰措施

輸電線路防止冰害的措施主要有：“避、抗、融、改、防”五項主要措施，對無法避讓和改道的線路宜抗、防結(jié)合。本工程對檔距較大的重冰地段，采取增加桿塔，縮小檔距的措施，以增加導(dǎo)地線的過載能力，減輕桿塔的荷載，減少不均勻脫冰時導(dǎo)地線的機遇。在重冰地段盡量避免大檔距，使檔距較為均勻，本線路檔距一般在300 m以下。對于懸垂角與垂直檔距較大的桿塔，采用雙線夾，以增加線夾出口處導(dǎo)線的抗彎強度。為防止或減少覆冰及脫冰跳躍時導(dǎo)線斷線，采用機械強度較高的鋼芯鋁絞線。冰閃頻發(fā)線段采用V型串或大小盤徑相間的插花布置等措施。