220kV四回路同塔架空輸電線路跨越高鐵方案研究及分析

蔣寧

摘要：220kV四回路同塔架空輸電線路在現代電力基礎建設與施工中，經常會面臨要與高鐵交叉，跨越的實際現狀。目前對此輸電線路設計中解決方法為獨立耐張段形式。220kV同塔四回路線路設計的安全可靠性，同時，對同塔跨越高鐵對高鐵的運行、輸電線路的檢修進行研究及分析，為工程應用提供實用的參考資料。

關鍵詞：跨越高鐵；輸電線路；方案；分析；

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）01（b）-0000-00

1 引言

近年來，伴隨著我國對高鐵的大力投資與建設，包括對原有鐵路的全面化高速性改造，已經逐步形成了龐大的、系統(tǒng)的高鐵網路。輸電線路跨越高鐵是不可避免的，由于高壓輸電線路線行緊張同塔四回路跨越是我們必須考慮的事情，潮州220千伏鄒魯輸變電工程中四回220千伏線路需跨越高鐵。

2 四回路線路跨越方案

根據潮州220千伏鄒魯輸變電工程本期4回220kV出線，出線后直接跨越高鐵；本線路方案有2種，一種為兩條雙回路出線跨越高鐵，另一種為一條四回路出線跨越高鐵。變電站位于火車站附近，線行用地緊張與當地政府協調采用同塔四回路設計。

按照規(guī)范要求的跨越高鐵的獨立耐張段要求，直線塔超過3基，本工程根據實際情況采用“耐-直-耐”的跨越方案，跨越檔距不大于300米。輸電線路與鐵路交叉角度在原則上79度，盡量減少輸電線路與高鐵的接觸面積。

3 桿塔選型

對現有南方電網標準設計，以及國內桿塔形式資料進行分析，常有的四回路桿塔導線布置形式為兩種：一種是三層導線橫擔掛六相導線（簡稱：水平排列塔型），每側橫擔掛兩相導線；另一種是六層導線橫擔掛六相導線（簡稱：垂直排列塔型），每側橫擔掛一相導線。

水平排列的四回路桿塔占用線路走廊較寬，并且在線路檢修中一回線路檢修需要至少2線路停電；考慮導地線在塔頭尺寸需滿足線路規(guī)范中大風、過電壓、雷電過電壓的要求，該線路位于沿海地區(qū)均為平地，同時考慮桿塔基礎對高鐵中心線之間的水平距離不應少于塔高加3.1米，220kV鄒魯站位于鐵路南面100米，因此本工程桿塔形式選擇圖2中四回垂直排列塔型，減少桿塔全高，滿足桿塔基礎對鐵路中心線的水平距離要求。

4 氣象條件選擇

根據氣象資料所知，潮州屬于亞熱帶地區(qū)，無覆冰，對輸電線路主要是大風工況控制，220kV線路風速為33m/s（30年一遇，10米高），收集了附近的金上甲線、上官線資料風速均為33m/s，且多年沒發(fā)生事故；高鐵設計規(guī)范中對設計風速為取值為一百年一遇的風速，因此，更好的保證輸電線路對高鐵的安全運行，輸電線路風速提高到50年一遇風速，根據資料50年一遇基本風速為35m/s。

5 絕緣配合

架空輸電線路外絕緣水平主要取決于架空送電線路的工頻電壓、操作過電壓和雷電過電壓。對輸電線路而言，絕緣子串長及形式的確定，是塔頭尺寸確定及塔頭結構設計的基礎，同塔四回路桿塔同樣可以按照此確定塔頭尺寸；絕緣子是線路主要元件之一，應具有良好的電氣性能和足夠的機械強度。正確選擇導線絕緣子型號對保證線路在各種情況下安全運行是十分重要的。

對于耐張塔，絕緣子串均采用縱向排列，無特殊布置方案；直線桿塔，通常采用“I”或“V”兩種形式的絕緣子串，減小桿塔單側橫擔長度，可以減少線路占用的線行寬度，就需減少導線風偏角，通常采用“V”串絕緣子串；考慮220kV同塔四回路出線，如發(fā)生四回路塔故障，鄒魯站全站停電；為防止此類事故的發(fā)生，線路盡量減少檢修、清潔的次數，因此，采用“V”串形式，絕緣子斜掛在下雨或有風情況下自潔能力較好；同塔多回路線路采用不平衡差異化絕緣設計，在雷電情況下，允許一回線路跳閘，其他線路正常允許；這樣即減少了線行占地，又避免了雷電及大風情況下的閃絡故障的發(fā)生。

6 安全運行分析

跨越高鐵區(qū)域的導地線的安全系數等于計算拉斷力/最大使用張力。導線的弧垂最低點不得小于2.5，懸掛點不得小于2.25，地線的設計安全系數不得小于導線的設計安全系數。

在220kV四回路同塔架空輸電線路跨越高鐵的設計中，耐張段的四基鐵塔導線都要采用雙聯雙掛點的形式；絕緣子和金屬構件在最大荷載的情況下，其安全系數應該分別為：棒形絕緣子3.0、盤型絕緣子2.7、金屬構件2.5，在產生斷聯的情況下，安全系數要在1.5，兩基跨越塔的絕緣子串都要符合這一要求；懸垂、耐張要采用雙掛點的設計，掛點金屬構件的強度要高于其它金屬構件，并保持整體的轉向靈活、受力均勻，降低斷聯危險。

220kV四回路同塔架空輸電線路跨越高鐵的導線要設計成雙分裂垂直式排列，跨越間距不超過500米；輸電線路上檔距兩端要安裝光纜防振錘，以防止220kV四回路同塔架空輸電線路跨越高鐵時產生附件掉落的可能。

由于220kV四回路同塔架空輸電線路跨越高鐵時的跨越耐張段均為獨立耐張段，因此跨越檔在為直線塔和耐張塔上的全高存在差異；塔基邊緣與高鐵線路軌道中心線的垂直距離也要分別保持其間距；跨越點的導線和地線要有所不同；跨越檔內導地線不得存在接頭。

由于220kV四回路同塔架空輸電線路跨越高鐵時，跨高鐵塔都采用的是自立式結構，因此我們要在設計方案時充分考慮以下的荷載組合：正常運行情況下，包括最大風速、復冰，最低氣溫。斷線情況下，任意一根地線或任意兩相導線，三相導線有無不平衡張力。安裝情況下，耐張塔，錨導、地線及緊導的實際狀況。對不均勻覆冰情況下，要考慮所有導地線同時同向，存在的不平衡張力現狀，以提高跨高鐵塔的整體縱向強度。

7 結論

隨著我國高鐵網路的全面建設和配套基礎電力輸送設施的完善，隨著鄒魯站220kV四回路同塔架空輸電線路跨越高鐵的是設計、施工及運行，方案的安全性、可靠性也將日趨完善和全面。

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