福廈特高壓線路工程架設(shè)方式選擇研究

唐自強(qiáng)

（國網(wǎng)福建省電力有限公司 福建福州 350003）

0 引言

山地1 000 kV 特高壓線路是采用2 個(gè)并行單回路架設(shè)還是采用1 個(gè)同塔雙回路架設(shè)，是特高壓交流線路工程的一個(gè)重大設(shè)計(jì)原則［1］。在工程中應(yīng)從社會整體效益出發(fā)，在提高資源利用率的同時(shí)兼顧環(huán)境因素，遵守經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的合理配置的原則。本篇借助福州—廈門1 000 kV 特高壓交流輸電線路（以下簡稱“福廈特線路”）工程，從系統(tǒng)安穩(wěn)、塔材構(gòu)件、工程投資和對環(huán)水保影響等方面，對1 000 kV 福廈特線路工程全線的單、雙回路架設(shè)進(jìn)行比較和分析，從設(shè)計(jì)角度提出推薦意見。

1 工程簡況

1 000 kV 福廈特線路長度約2×238.5 km，沿線海拔高度在10 m～1200 m，丘陵占5.7%、山地占64.5%、高山占29.8%。途經(jīng)福州市的閩侯縣、閩清縣、永泰縣，泉州市的德化縣、永春縣、安溪縣，漳州市的長泰縣等7 個(gè)縣市行政區(qū)。設(shè)計(jì)基本風(fēng)速為29 m/s、30 m/s、32 m/s、33 m/s，設(shè)計(jì)覆冰為0 mm、10 mm、15 mm。單回路段導(dǎo)線推薦采用8×JL/G1A—500/45 型鋼芯鋁絞線，雙回路段導(dǎo)線推薦采用8×JL/G1A－630/55 型鋼芯鋁絞線［2］。

2 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則

根據(jù)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》（GB38755—2019），在發(fā)電廠或變電站出線、進(jìn)線同桿架設(shè)的桿塔基數(shù)合計(jì)不超過20基，且同桿架設(shè)的長度不超過該線路全長10%的情況下，允許將同桿線路故障歸入第三級穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)［3］。1 000 kV 福廈特線路主要采用2 個(gè)并行單回路架設(shè)，可提高電網(wǎng)的供電可靠性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3 單雙回路架設(shè)的主要影響因素

3.1 塔材對單雙回路架設(shè)影響分析

目前已運(yùn)行和正在建設(shè)的交流特高壓雙回路鐵塔基本采用鋼管塔，單回路采用角鋼塔。根據(jù)已有特高壓桿塔的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，鋼管塔單件重量2 t～3 t 的居多、管徑300 mm～700 mm 的居多、長度6 m～12 m 的居多、壁厚多為8 mm～14 mm；角鋼塔可選用Q420 材質(zhì)L250×35 大規(guī)格角鋼，單件長度不超過12 m、單件重量不超過1 t［4］。

鋼管塔從受力、塔重、變形、外觀上等均優(yōu)于角鋼塔，但因其單件形大、量重，不易捆綁、裝卸，尤其山區(qū)地形及道路條件限制，小運(yùn)輸、吊裝及組立更為困難，常規(guī)的人力或牲畜運(yùn)輸及普通的抱桿吊裝、組立很難完成，要借助特種工機(jī)具進(jìn)行運(yùn)輸、吊裝及組立，同時(shí)需要投入大量資金進(jìn)行施工道路和場地作業(yè)面的修整，以保證鋼管塔運(yùn)輸、吊裝、組立的安全施工。鋼管塔的運(yùn)輸及組裝難度大、費(fèi)用較高。

3.2 工程投資對單雙回路架設(shè)影響分析

（1）本體費(fèi)用影響分析。以3010 氣象區(qū)為例，采用單雙回路架設(shè)是主要工程量如表1 所示。

表1 單雙回路架設(shè)主要工程量比較表

導(dǎo)線單價(jià)500 mm2為15 205 元/t、630 mm2為15 125 元/t、混凝土綜合單價(jià)4 000 元/m3、塔材綜合單價(jià)角鋼塔為9 330 元/t、鋼管塔為12 000 元/t［5］，因此3010 氣象區(qū)雙回路架設(shè)比并行單回路架設(shè)單公里本體費(fèi)用增加約207.5 萬元。

（2）其他費(fèi)用影響分析。輸電線路采用高跨植被設(shè)計(jì)時(shí)，影響并行單回路架設(shè)和雙回路架設(shè)的其他費(fèi)用主要是塔位占地青賠費(fèi)和房屋等構(gòu)筑物拆遷補(bǔ)償費(fèi)。本工程并行單回路架設(shè)塔位占地青賠費(fèi)約2×41.5 萬元/km，雙回路架設(shè)塔位占地青賠費(fèi)約63.5 萬元/km。

結(jié)合單雙回路架設(shè)導(dǎo)線、塔重、基礎(chǔ)及塔位占地等費(fèi)用，在總投資相當(dāng)?shù)那闆r下，并行單回路架設(shè)單公里民房拆遷量可比雙回路多752 m2。

根據(jù)以上分析，由于本工程線路屬于福建山區(qū)線路，線路已經(jīng)避讓了密集居民區(qū)，整體上線路沿線只有零星分布民房。因此從工程投資的角度考慮，并行單回路架設(shè)比雙回路架設(shè)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)。

3.3 單雙回路架設(shè)對環(huán)水保影響分析

（1）塔位占地面積比較。塔位占地面積含永久占地面積和施工臨時(shí)占地面積。本工程單回路鐵塔塔基永久占地按17×17 m2/基計(jì)算，雙回路鐵塔塔基永久占地按23×23 m2/基計(jì)算；本工程單回路鐵塔平均單基塔重約134.3 t，雙回路鋼管塔平均單基塔重約283.2 t［4］。根據(jù)目前國內(nèi)山區(qū)線路鐵塔組裝工藝并征詢施工單位，按一次運(yùn)輸?shù)轿磺覞M足文明施工要求，本工程單回路塔占地按30×40 m2/基、雙回路鋼管塔按40×50 m2/基考慮。因此雙回路架設(shè)塔基占地面積比并行單回路架設(shè)減少約400 m2/基，對植被破壞及可能產(chǎn)生的水土流失減少約400 m2/基。

（2）塔材運(yùn)輸。根據(jù)特高壓交流輸電線路建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，1 000 kV雙回路鋼管塔構(gòu)件單件重量近4 t、單件長度近9 m，1 000 kV單回路角鋼塔構(gòu)件單件長度不超過12 m 且大角鋼單件重量不超過1 t。

鑒于其單件重量及角鋼的外形特征，單回路角鋼塔構(gòu)件容易多構(gòu)件捆綁一起，便于零散裝卸及運(yùn)輸，較為適合人力或牲畜短距離搬運(yùn)；雙回路鋼管塔構(gòu)件人力或牲畜難于搬運(yùn)，需考慮修路采用車運(yùn)。

考慮車輛通行要求，施工運(yùn)輸?shù)缆穼挾劝? m 考慮，全線平均人力運(yùn)距1.08 km，因此采用雙回路鋼管塔架設(shè)修筑施工運(yùn)輸?shù)缆氛嫉孛娣e比并行單回路架設(shè)多約4 320 m2/基，對植被破壞及可能產(chǎn)生的水土流失多約4 320 m2/基。

根據(jù)以上分析，采用雙回路架設(shè)對線路沿線環(huán)水保影響大大于采用并行單回路架設(shè)。

4 單、雙回路架設(shè)方式選定原則

通過以上分析并結(jié)合交流特高壓工程經(jīng)驗(yàn)，本工程擬定的單、雙回路選定原則如下［4］：

（1）單、雙回路的架設(shè)方案需要從局部地段的比選著手，但同時(shí)也要結(jié)合整條線路、兩變電站之間甚至全線路的整體架設(shè)方案來確定，保證后期運(yùn)行、維護(hù)的便利。

（2）在密集村落和密集植被分布區(qū)，應(yīng)綜合比較單雙回架設(shè)方式的房屋拆遷費(fèi)、植被砍伐費(fèi)、本體工程費(fèi)、生態(tài)效益。

（3）運(yùn)輸困難地段，為避免大量水土流失，建議優(yōu)先采用2個(gè)單回路架設(shè)方案。

（4）線路需穿越采動(dòng)影響區(qū)時(shí)，建議優(yōu)先采用2 個(gè)單回路架設(shè)方案。

（5）線路路經(jīng)不良地質(zhì)區(qū)時(shí)，建議優(yōu)先采用2 個(gè)單回路架設(shè)方案。

（6）協(xié)議中明確要求“必須使用雙回路架設(shè)”時(shí)，或受協(xié)議控制時(shí)，應(yīng)采用雙回路架設(shè)。

（7）電力走廊擁擠，且線路路徑還需為后續(xù)電力線路預(yù)留走廊的，宜采用雙回路架設(shè)。

5 結(jié)論

1 000 kV 福廈特線路在對植被采用高跨設(shè)計(jì)的前提下，并行單回路架設(shè)在電力系統(tǒng)穩(wěn)定、工程靜態(tài)投資、環(huán)水保等方面均優(yōu)于雙回路同塔架設(shè)。

因此推薦1 000 kV 福廈特線路除了榕城（福州）變出線約0.6 km 和德化彭村水庫段約6.4 km 采用雙回路架設(shè)外，其余段長約2×231.5 km 線路采用并行單回路架設(shè)。航空距離218.4 km，曲折系數(shù)1.09。