同塔多回高壓架空輸電線路的設計原則及其經濟分析

包興杰

（國網四川省電力公司資陽供電公司，四川 資陽 643100）

同塔多回高壓架空輸電線路的設計原則及其經濟分析

包興杰

（國網四川省電力公司資陽供電公司，四川 資陽 643100）

經濟的發展，中國城市化發展進程的加快，使城市周邊的地區被開發為工業區，或者建成了居住小區。人們日常生活中必不可少的電能供應情況也日趨緊張。隨著各種輸電線路問題的存在，使線路走廊問題日漸突出。要在降低輸電成本的情況下提高資源的有效利用率，就要將同塔多回架空輸電線路的優越性充分地發揮出來。本文針對同塔多回高壓架空輸電線路的設計原則及其經濟分析問題進行研究。

高壓架空輸電線路；同塔多回；設計原則；經濟分析

城鎮化發展，特別是中心城市區劃范圍的擴大，使周邊的地區快速開發起來，包括工業企業和高校等等都陸續遷移到城市周邊。隨著開發區的建立，越來越多的城市居民選擇到這里居住。城市范圍的擴展，使電力高壓線路走廊所承受的輸電壓力越來越大，尤其是電磁輻射都周邊環境造成的各種電力設備和設施造成干擾，同時對人的身體也會產生一定的影響，加之林木破壞嚴重，導致環境保護已經成為目前所需要直接面對的社會性問題。為了能夠在低成本情況下提高線路走廊的輸送能力，采用同塔多回路高壓架空輸電線路可以解決輸電問題。

一、同塔多回高壓架空輸電線路的建設情況

為了緩解城市架空電力走廊的電能傳輸壓力，一些地區將線路設計為同塔多回路，回路的高壓等級為220kV，不僅可以在一定程度上滿足電力傳輸的需求，而且還降低了城市規劃的成本。目前中國的高壓架空輸電線路的設計和施工技術都已經趨于成熟，可以確保架空輸電線路的有效運行。但是，其中的一些高壓架空輸電線路為500kV和220kV混合連接，以220kV的輸電線路為主。但是，從設計的角度而言，所遵循的規程均為常規的單回輸電線路和雙回輸電線路在輸電線路的設計以及安全因素的考慮上多會以單回輸電線路為主，并不會過多地考慮雙回輸電線。如果多回架空輸電線路線路受到天氣的影響，或者出現倒塔的現象，多回線路的安全措施沒有落實到位，就會引發故障，直接影響到了電力系統的正常運行。所以，在對輸電線路進行設計的時候，要對多回輸電線路的設計標準以充分考慮，還要注重安全系數的設定，以在同塔多回架空輸電線路的設計和施工中，要對設計形式進行選擇，并將相應的設計規程不斷完善。

在經濟發達國家，輸電線路已經普遍采用了同塔多回路架空線路的形式，而且多為四回數以上，甚至為八回路。可見，經濟發達國家對回路的應用技術是較為成熟的。中國是土地資源稀缺的國家，輸電線路連接采用同塔多回架空輸電線路是一種必然。但是，在工程投資方面，線路走廊的資金使用會占有很大的比例。20世紀80年代，中國的電力傳輸開始采用同塔多回線架空輸電線路。220kV的輸電線路已經普遍使用，且以雙回輸電線或者四回輸電線為主。隨著城市電能的使用量不斷增加，要提高供電質量，就要對輸電線路的設計進行改善。采用同塔多回輸電線路是比較要的選擇，但是，使用的過程中，還要考慮到現實設計問題，以提高同塔多回高壓架空輸電線路的使用效率。

二、同塔多回架空輸電線路的設計參數以及設計原則

與單回線路和雙回線路的架空線路鐵塔的高度以及所承載的負荷相比，同塔多回架空輸電線路高度和荷載要更大一些。從設計的角度而言，如果輸電線路的輸電壓為500kV，如果采用同塔四回高壓架空輸電線路的方式，即便所有的導線均為雙回垂直布置，架空的高度也要超過100m。這對于設計人員而言是非常有難度的，特別是在輸電線路的設計上，要考慮到設計參數，并確保在設計中要嚴格履行設計原則。

（一）同塔多回架空輸電線路設計的氣象條件

現行同塔多回架空輸電線路設計的氣象條件是不超過330kV的電壓15年一遇進行設計。超過330kV且低于500kV的輸電線路，對多回路線路的設計，是要根據其在多回線路系統中的重要性進行設計。必要的時候，還需要提高取值。如果多回線路系統的重要性已經遠遠超過了上一級的電壓等級水平，就有必要對氣象條件的取值標準以提高。在具體操作中，還要根據同塔多回架空輸電線路所在的具體地理位置的氣候條件做出靈活調整。

（二）同塔多回架空輸電線路的鐵塔和基礎設計

同塔多回架空輸電線路在設計上與單回路的線路之間存在著不同。此時，鐵塔的塔身的電壓會不斷增加，而鐵塔外部荷載也會成倍數增加。所以，鐵塔自身的重量以及鐵塔所發揮的基礎性作用，都可以對線路的運行以控制，確保輸電線路的電能傳輸具有很高的可靠性。在對同塔多回線路的鐵塔部分和基礎部分進行設計的時候對安全系數的設定可以采用工程乘系數的手法。如果輸電回路為220kV或者500kV，輸電線路導線的使用中，要求材料的形體系數要有所降低，且塔身的風壓也要適當地做出調整鐵塔的設計采用鋼管桁架結構的設計模式，可以提高鋼材的剛度。如果是四回線路，在高壓架空鐵塔的設計中，在采用鋼管桁架結構的同時，還要對接地導線以考慮。通常在安裝的時候會產生鐵塔最大負荷。

在設計的過程中，很多的結構材料都要受到工況的控制，同時還要從設計的角度對施工的程序以及需要采用的施工技術以合理設計。比如，在安裝施工中，對接地導線的安裝要采用分層安裝的模式。注意臨時拉線所的張力不超過施工中的安裝張的30%，由此而使鐵塔和基礎設施更為安全可靠。鐵塔的塔型設計要避免復雜化，更要避免存在計算上的誤差。對基礎的選擇則要參考同類地區的運行經驗，選用具有較高可靠性的設計形式。如果同塔多回架空輸電線路的施工所在其余的地質情況不良，則需要采用灌注樁的方式。

三、同塔多回架空輸電線路的經濟分析

（一）同塔多回架空輸電線路的材料成本

在同塔多回架空輸電線路的材料成本費用中，鋼材成本是需要重點考慮的。如果是同塔四回架空輸電線路，輸電線路的直線塔單比重介于2.1～2.6之間主要的原因在于，與同塔雙回架空輸電線路相比，同塔四回架空輸電線路要高很多，鋼材料的使用量就必然會增加。隨著塔身的增高，就要考慮到彎矩和扭矩。在設計中，要對這兩項參數又做增加，而鋼材料上則選取鋼管或者角鋼。塔身的重量就必然會增加。

鐵塔基礎材料成本也是需要考慮的項目。輸電線路的鐵塔所采用的基礎材料為鋼筋、水泥。多回架空輸電線路在鐵塔所能夠承受的負荷會有所增加。多數情況下，四回線路的鐵塔所使用的基礎材料量要多于雙回架空輸電線路的2倍之多。

（二）同塔多回架空輸電線路的施工費用

同塔多回架空輸電線路的施工費用與工程施工有關，主要關乎到3個方面的內容，即施工人員費用、施工技術具有一定的難度而需要投入的費用、施工進度調整中的施工費用調整情況。與同塔雙回架空輸電線路相比，四回架空輸電線路對施工技術的要求是比較高的，而且隨著難度的加大，對施工人員的技術水平也會提出更高的要求。具有較高技術水平的施工人員費用也會相對較高，加之施工進度加快而需要采用先進的技術設備，都使四回架空輸電線路所投入的資金會更多一些。

（三）同塔多回架空輸電線路的安全運行

輸電線路經濟性分析的重要評價指標是安全運行。中國同塔多回架空輸電線路在運行中，并沒有產生重要的事故，包括自然環境下對輸電線路所造成的影響，諸如雷擊、絕緣子遭到破壞等等線路故障都沒有發生。很有可能是由于同塔多回架空輸電線路的長度比較短，處于短時間運行狀態。但是，如果處于電網運行狀態，同塔多回架空輸電線路如果受到不可抗拒的力量而引發故障，就會嚴重干擾電力系統的正常運行。

結語

綜上所述，目前供電公司開始架設同塔多回高壓架空輸電線路，可以對線路走廊的輸電壓力有所緩解。特別是人口密集獨較高的中心城市和經濟發展較快的地區，線路走廊的建設情況日趨緊張。城市電網不斷擴容以通過擴大輸電覆蓋面而滿足城市日漸緊張的供電需求，并采用同塔多回高壓架空輸電線路，可以解決電能傳輸供需不平衡的問題，使城市架空電力走廊正常運行。

［1］李都紅，李雪剛，王勁松.淺談變電站綜合自動化技術的應用［J］.電氣應用，2011（10）：2-5.

［2］蔣紹科，彭思義.同塔多回路架空輸電線路的設計探討［J］.能源環境，2012（18）：86-88.

［3］蔣寧.淺析同塔架空輸電線路設計要點［J］.科技咨詢，2011（5）：130-131.

［4］潘廣亮.架空輸電線路同塔多回架設的設計初探［J］.中國新技術新產品，2012（15）：139-139.

［5］丁書文，黃訓誠，胡宇宙.變電站綜合自動化原理及應用［M］.北京：中國電力出版社，2012：125-131.

TM726

A