輸電線路交叉穿越方式研究

臧宏志，李　勇，李利生，張　寧

（1．國網山東省電力公司經濟技術研究院，濟南　250001；2．國網山東省電力公司聊城供電公司，山東　聊城　252000）

輸電線路交叉穿越方式研究

臧宏志1，李勇2，李利生1，張寧1

（1．國網山東省電力公司經濟技術研究院，濟南250001；2．國網山東省電力公司聊城供電公司，山東聊城252000）

隨著電網規模不斷擴大，各電壓等級線路回數越來越多，高電壓等級輸電線路之間的交叉穿越是電網建設高速發展的必然現象。如何實現電力線路交叉穿越，涉及投資、停電、運行維護等一系列問題。針對線路電壓等級、回路數及塔型的不同，研究了不同交叉穿越方式，并對工程造價進行詳細對比分析，提出了輸電線路交叉穿越的通用技術原則，可用于指導工程實踐。

交叉穿越；弧垂；對地距離；交叉跨越距離

0　引言

隨著社會的不斷發展以及城鎮化進程的加快，線路走廊在逐步壓縮。綜合考慮電力系統及城鎮規劃、交通條件等因素，線路交叉出現概率大大增加。根據“國家電網基建［2014］1131號《國家電網公司關于明確輸變電工程 “兩型三新一化”建設技術要求的通知》”中對輸電線路“兩型三新一化”建設技術要求，“采取同塔雙（多）回、緊縮型等技術，壓縮線路走廊，提高線路走廊利用率”，導致線路跨越及鉆越難度增大［5］。

在輸電線路設計中，35 kV、110 kV輸電線路鉆越220 kV、500 kV架空線路時，設計單位越來越多采用電纜鉆越方案。電纜線路具有投資大、運行維護費用高以及故障點不宜查找等特點。隨著地區負荷密度的不斷增大，線路走廊不斷減少，不同電壓等級輸電線路交叉穿越的概率越來越大，迫切需要有綜合的解決方案及技術原則，在開展電網規劃、線路工程設計時參照執行。

1　省內架空輸電線路現狀分析

山東省目前運行的220 kV線路中大多于20世紀80年代建設。受當時經濟水平限制，電力線路較少，線路走廊寬闊，線路路徑選擇裕度較大，基本上全線位于平地，桿塔普遍采用水泥桿單桿或雙桿，設計呼高14 m左右，線路平均檔距250 m，弧垂最低點對地的垂直距離6～7 m，設計標準普遍較低。

2000年以后，隨著社會經濟的不斷發展，電力建設步入快速發展軌道，電力線路安全可靠性要求不斷增大，設計標準逐步提高。架空線路開始使用角鋼塔，后來由于水泥桿占地面積大（需打拉線）、耐腐蝕差等缺點，逐步過渡到全線均使用角鋼塔。此時，地面上中低壓配網線路、通信線等增多，線路設計時對地距離裕度加大，桿塔設計呼高提高到21 m左右，線路平均檔距為300 m，弧垂最低點的高度也提高到10 m。特別地段，如需跨越10 kV及以上電力線路、高速鐵路、高等級公路時，桿塔設計呼高還要提高，具體數值視情況而定。

目前，220 kV、500 kV線路構成山東電網的主干網絡。根據“國家電網基建〔2012〕386號《關于印發國家電網公司輸變電工程提高設計使用壽命指導意見（試行）的通知》”，線路鐵塔、導地線、瓷或玻璃絕緣子、金具及接地材料使用壽命按40年考慮，合成絕緣子使用壽命按20年。照此計算，架空輸電線路壽命期為40年。線路一旦建成，在其壽命周期內，“三線”（電力線、通信線、電視線）、地面附著物（大棚、樹木、房屋等），甚至火災、施工等，都可能在線下出現，影響著架空線路的安全運行。因此，提高架空線路的設計標準，增加對地安全距離等，都非常有必要。

但是，隨著桿塔的不斷提高，對地垂直距離增大，線路本體工程的造價也在不斷增加。根據統計，架空線路對地垂直距離每增加1 m，架空線路工程單公里造價增加約7萬元左右。因此，如何平衡安全和經濟兩方面的關系，需要結合具體工程分析論證。

2　架空輸電線路交叉穿越方式

2.1架空跨越

當新建線路電壓等級高于或等于現有線路電壓等級時，一般采用跨越方式［1］。采用跨越設計時，現有線路不需改造，新建線路需采用加高設計。一般采用在現有線路兩側各組立一基高塔（跨越塔），綜合考慮導地線弧垂特性、氣象條件、交叉跨越安全距離、組塔位置、倒塔安全性等方面因素，計算跨越處導線弧垂，使其達到新建線路最下層導線與跨越線路最上層地線之間的安全距離，并適當留有裕度即可。單回路架空跨越線路如圖1所示。

2.2架空鉆越

當新建線路電壓等級低于現有線路電壓等級時，一般采用鉆越方式。目前國網輸電線路桿塔通用設計中，35 kV、110 kV單回路角鋼塔，基本采用三角排列［2］。架空鉆越又細分為單回路鉆越、雙回路鉆越、多回路鉆越。當采用正常方式鉆越架空線路應用通用設計塔型不能滿足規程規范要求時，可采用水平排列塔［3］。雙回路架空鉆越線路如圖2所示。

圖1　單回路架空跨越

圖2　雙回路架空鉆越

圖3　電纜鉆越

2.3電纜鉆越

新建線路對現有線路進行鉆越時，首先應該選擇合適的鉆越處，比如空曠的平地，在現有線路下方無“三線”之處，需鉆越的架空線路對地垂直距離較高處等。當采用水平排列的桿塔進行鉆越時，若即使拆除地線（不架設地線），仍無法同時滿足現有線路最下層導線與新建線路最上層導線間距，以及新建線路最下層導線對地的垂直距離滿足安全要求，則只能采用電纜進行鉆越。即在現有線路兩側，由架空線路改為電纜線路，實施鉆越。電纜鉆越如圖3所示。

2.4加高跨越段桿塔

進行新建線路設計時，與現有線路交叉時，亦可將新建線路桿塔呼高降低，滿足基本對地安全距離要求，然后加高現有線路，滿足交叉跨越要求［4］。

3　不同工況下架空線路交叉穿越工程造價

以聊城110 kV將官屯輸電線路工程為研究對象，針對不同穿越方式進行工程造價分析，110 kV將官屯輸電線路為同塔雙回線路，線路鉆越聊城220 kV耿蔣線17～18號桿塔，耿蔣線原為水泥桿架設，鉆越點高度為24 m，如果按照正常線路架設，無法滿足110 kV線路對220 kV線路和對地安全距離要求，需在鉆越點進行特殊考慮。為計算簡單，取一個耐張段為研究對象，耐張段長度為1.35 km，全線雙回路架設，平地，地質條件按普通情況考慮，氣象條件設計風速為27 m/s，覆冰厚度為10 mm。不考慮跨越障礙物、拆遷賠償等因素的影響。全線基礎型式按板式基礎設計；桿塔按角鋼塔設計，鉆越桿等特殊桿型按鋼管桿設計；導線采用JL/G1A300/40鋼芯鋁絞線；耐張和懸垂絕緣子采用復合絕緣子FXBW4-110/100；金具采用97定型金具。

1）特殊桿塔鉆越。工程鉆越點220 kV導線高度為24 m，按照GB 50545—2010《110 kV～750 kV架空輸電線路設計規范》第13.0.11規定，輸電線路與各種架空線路交叉或接近的基本要求，220 kV至被跨越線路最小垂直距離為4 m，考慮夏季溫度高，線路弧垂尺度降低，工程按跨越最小安全距離6 m考慮，被跨越110 kV將官屯線路不應超過18 m，根據GB 50545—2010《110 kV～750 kV架空輸電線路設計規范》13.0.2-1規定，110 kV對地最小距離為7 m，考慮弧垂影響，設計呼稱高為9 m的雙回路鋼管桿，雙回線路桿身兩側布置，導線三角排列，滿足鉆越要求。

2）加高被鉆越線路。對220 kV線路進行加高改造，使220 kV線路滿足110 kV線路鉆越的要求。

3）電纜鉆越。電力電纜鉆越220 kV線路，需在220 kV線路兩側立2基電纜終端桿，并保證一定的安全距離。電力電纜經兩側電纜終端桿與架空導線連接。

根據《電網工程建設預算編制與計算規定（2013版）》、《電力建設工程預算定額（2013版）第四冊輸電線路工程》等標準，并結合電力建設工程裝置性材料預算價格和近期地方材料信息價格等信息，估算上述3種不同鉆越方式的靜態投資與無交叉的輸電線路正常架設相比較，如圖4所示。

圖4　工程單位造價對比

由投資分析得知，架空線路無法正常鉆越，優先采用特殊塔型鉆越方式。如導線水平排列，三角排列等。采用此方法鉆越是最經濟合理的方式，減少了對220 kV線路停電改造；采用特殊桿型無法滿足對地和對被鉆越線路安全距離要求，優先選用加高被鉆越線路方案；采用電纜鉆越方式投資最大。

4　結語

首先在規劃層面，盡量避免輸電線路的交叉跨越，綜合考慮變電站供電范圍，出線方向，電源進線方向、站間聯絡線路走向，合理規劃變電站出線間隔排列。

設計層面，在可研及初步設計階段，遠近結合，結合未來規劃庫項目線路路徑，提前在預留鉆越段抬高上一電壓等級線路桿塔呼稱高。在設計線路路徑的選擇上，盡量避免線路交叉。

在穿越點位置的選擇上，選擇合適的鉆越點。選擇多個穿越的跨越點進行技術經濟比較。

采用特殊桿（塔）鉆越。在與高電壓等級或者同一電壓等級輸電線路發生交叉時，需根據鉆越點的弧垂高度來確定采用何種方式實現鉆越。弧垂高度足夠可直接實現正常鉆越；弧垂高度不夠，可采用鉆越段不架設地線的方式實現鉆越；進一步可采用特殊桿（塔）實現鉆越。在穿越同電壓等級電鐵供電線路等重要線路時，不允許采用跨越，只能采用鉆越。

采用電纜鉆越應是設計單位最后的選擇。采取電纜鉆越方式，不但投資建設費用成倍增長，而且電纜運行維護工作量較大。

［1］GB 50061—201066 kV及以下架空電力線路設計規范［S］.

［2］GB 50545—2010110 kV～750 kV架空輸電線路設計規范［S］.

［3］田雷，張子引，劉顥.輸電線路跨（鉆）越高速鐵路設計技術［J］.電力建設，2012，33（12）：27-31.

［4］陳錫陽.一種新的架空輸電線路安全限距計算模型［J］.電力科學與工程，2015，31（2）：60-65.

［5］胡守松.±1 100 kV特高壓直流輸電線路對地及交叉跨越距離［J］.電力建設，2012，33（10）：25-28.

Study on Power Transmission Line Crossing Modes

ZANG Hongzhi1，LI Yong2，LI Lisheng1，ZHANG Ning1
（1．Economic&Technology Research Institute，State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China；2．State Grid Liaocheng Power Supply Company，Liaocheng 252000，China）

With the continuous expansion of power grid，more and more transmission lines are constructed.Line crossings among high voltage transmission lines are inevitable because of the power grid construction high-speed development.The investment，power outages，operation and maintenance，and other factors affect realizing power line crossing.In view of different voltage levels，line circuit numbers and tower types，different line crossing modes are studied，and the project cost are compared and analyzed in detail.Series of general technical principles on transmission lines crossing are proposed to guide the engineering practice.

crossing；line sag；ground clearance；crossing clearance

TM726.3

A

1007－9904（2016）08－0042－04

2016-03-13

臧宏志（1971），男，高級工程師，從事電網規劃及電力設計工作。