摘要:從環(huán)境保護(hù)和節(jié)約土地資源等綜合社會效應(yīng)等方面統(tǒng)籌考慮,同塔多回路具有廣闊的應(yīng)用前景。本文對同塔多回路設(shè)計進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞:可靠性;線路設(shè)計;設(shè)計標(biāo)準(zhǔn);同塔多回路
Abstract: from the environmental protection and saving land resources comprehensive social effect of overall consideration, more towers circuit has wide application prospects. In this paper, the more towers circuit design is discussed in this paper.
Keywords: reliability; Circuit design; Design standards; More towers loop
中圖分類號:U212.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
1、提高線路設(shè)計安全可靠性
同塔多回路設(shè)計在發(fā)生事故時,對電力系統(tǒng)的影響是非常嚴(yán)重的。為了解決這個問題,我們必須提高工程設(shè)計的可靠性,適當(dāng)提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。我們目前的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)過多年的使用,積累了豐富的設(shè)計經(jīng)驗,也暴露了一些設(shè)計、建設(shè)和管理中的薄弱環(huán)節(jié)。因此,針對這些薄弱環(huán)節(jié),改善或保持適當(dāng)?shù)脑O(shè)計標(biāo)準(zhǔn),使同塔多回路設(shè)計更合理,更科學(xué)。
2、同塔多回路線路設(shè)計原則
2.1氣象條件取值
現(xiàn)行法規(guī)對設(shè)計的氣象條件針對線路電壓級別采取不同的重現(xiàn)期來確定。多回路線路,應(yīng)該按最高的回路中的電壓水平來確定重現(xiàn)期。其次,還必須根據(jù)系統(tǒng),以確定是否適當(dāng)增加取值,作為其在系統(tǒng)中的重要性已達(dá)到或超過上一級電壓等級,在多回路輸電線路的狀態(tài),應(yīng)適當(dāng)提高標(biāo)準(zhǔn)值。在不同地區(qū)也應(yīng)根據(jù)實際情況靈活應(yīng)用。
2.2導(dǎo)地線和金具安全系數(shù)取值
導(dǎo)地線安全系數(shù)不僅影響線體的運(yùn)行安全。而且關(guān)系到耐張桿塔的荷載大小。對于同塔多回線路。由于荷載巨大,所以導(dǎo)地線的安全系數(shù)選取應(yīng)更為合理,做到既能滿足線路的安全運(yùn)行,又能有效控制工程投資。
2.3絕緣配置[1]
線路的絕緣配合就是解決桿塔上和檔距中各種可能的放電途徑。使線路能在工頻電壓、操作過電壓、雷電過電壓等各種條件下安全可靠地運(yùn)行。
考慮到多回線路的重要性和停電檢修的困難,盡量減少維護(hù)工作量。延長絕緣子清掃周期,同塔多回路的泄漏比距可考慮提高一級進(jìn)行設(shè)計。
現(xiàn)行規(guī)程規(guī)定的相對地間隙和相間間隙是在理論研究和真型試驗的基礎(chǔ)上。結(jié)合多年的運(yùn)行經(jīng)驗所修訂,同塔多回路可參照執(zhí)行。
同塔多回路通常應(yīng)用在通道緊張地區(qū),懸垂串推薦采用V型串布置。這樣既可有效節(jié)約線路走廊。避免鐵塔大風(fēng)閃絡(luò)現(xiàn)象,而且在相同絕緣子片數(shù)時V型串工頻耐污電壓將比I串提高20%以上(國外試驗資料)。
同塔多回路導(dǎo)線相間距離除應(yīng)滿足《技術(shù)規(guī)程DL/T5092-1999》的計算公式外,在特定的導(dǎo)線布置形式情況下,不同回路間的相導(dǎo)線可能在同側(cè)橫擔(dān)上相鄰布置,其回路間水平距離還應(yīng)比上述要求增加0.5m。
2.4防雷特性[2]
根據(jù)送電線路設(shè)計手冊推薦,線路遭受雷擊的次數(shù)為:
N=γhT,h=hg—2ƒ/3
式中,γ為地面落雷密度;h為避雷線平均高度;T為年雷暴日數(shù);hg為避雷線懸掛點高度;ƒ為避雷線弧垂。
公式表明,線路遭受雷擊次數(shù)隨著地線的平均高度增高而增多,例如500kV同塔四回路(導(dǎo)線雙回垂直布置)導(dǎo)線的平均高度比雙回路增加約30m,比單回路增加約50m,因而雷擊次數(shù)為雙回路的1.6~2.0倍,為單回路的3.1~3.5倍:其次是繞擊,當(dāng)?shù)鼐€保護(hù)角相同時,塔高增加20m,繞擊率增大l倍;至于反擊,同塔多回路塔高增加,鐵塔的波阻和電感隨之增大,雷擊塔頂時,沿鐵塔傳播至接地裝置所引起的反射波返回塔頂或上橫擔(dān)所需時間相對延長。電位升高值較大,因此反擊引起的絕緣閃絡(luò)跳閘率比單、雙回路高。
針對以上分析,提高同塔多回路的耐雷水平的主要方式有:
(1)塔頭布置時盡可能減少橫擔(dān)層數(shù),降低塔高。減少雷擊次數(shù);
(2)減小地線保護(hù)角,降低繞擊率;
(3)采取懸掛耦合地線、加裝消雷器、降低接地電阻等綜合防雷措施;
(4)改變導(dǎo)線相序排列方式,避免同層橫擔(dān)出現(xiàn)同名相導(dǎo)線;
(5)采用平衡高絕緣,降低線路總跳閘次數(shù)。
2.5鐵塔和基礎(chǔ)
同塔多回路由于鐵塔的外部荷載及塔身風(fēng)壓與單回線路相比,將成倍增加,鐵塔的自重、基礎(chǔ)作用力均將大幅度增加。為保證可靠性要求,多回路鐵塔和基礎(chǔ)設(shè)計可參照大跨越工程的重要工程乘重要系數(shù)的做法。對多回路結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全系數(shù)適當(dāng)加強(qiáng)。
對500kV或220kV大截面導(dǎo)線的同塔多回路,為降低材料的體形系數(shù)和塔身風(fēng)壓,可考慮采用鋼管桁架結(jié)構(gòu),對跨越塔等特殊型式也可采用高強(qiáng)度鋼材。由于多回路塔的導(dǎo)地線很多,因此設(shè)計中可能很多結(jié)構(gòu)材料受安裝工況控制。在設(shè)計中如適當(dāng)限制施工作業(yè)工序,采用合理的施工手段,甚至加大施工臨時拉線的平衡張力,則可以有效降低塔重。
同塔多回路的鐵塔和基礎(chǔ)設(shè)計還應(yīng)該遵循安全可靠的原則。塔型選擇時,盡量采用結(jié)構(gòu)傳遞清晰、簡單的型式,以防止計算誤差:基礎(chǔ)選擇則應(yīng)該選擇同類地區(qū)運(yùn)行經(jīng)驗豐富及可靠性高的型式,在地質(zhì)條件差的地區(qū)應(yīng)優(yōu)先采用灌注樁基礎(chǔ)。
3、同塔多回路的電磁環(huán)境
同塔多回路由于通常深入到人口密集地區(qū),線路附近的房屋、通信等設(shè)施眾多,因此要著重研究多回線路的電磁環(huán)境影響,其主要內(nèi)容應(yīng)包括:線路對通信線路的干擾和危險影響:對無線電、廣播電視的干擾影響;可聽噪聲的影響;高壓靜電場的環(huán)境影響;接地裝置的地電位升高影響。
近年來由于光纜通信的發(fā)展,線路對通信線路的影響已經(jīng)逐步降低,并且采用良導(dǎo)體地線或加裝耦合線的措施,通常能使沿線的通信線路的危險影響水平滿足要求。
無線電干擾的實質(zhì)是在電暈過程中出現(xiàn)一些有害的、頻帶相當(dāng)寬的電磁波,干擾無線電通信,同塔多回線路的無線電干擾(RI)同樣取決于導(dǎo)線的電暈放電。根據(jù)無線電干擾的形成機(jī)理,多回路的綜合RI值可以由各回路值進(jìn)行合成:
N∑=201g(El2+ E22,+…+En2)0.5
式中,El、E2、…En分別為同塔l回、2回、…n回線的導(dǎo)線表面最大電位梯度有效值,kV/m。
經(jīng)計算分析,多回路無線電干擾頻譜與單回路是一致的。一般距邊導(dǎo)線20m處的干擾電平比雙回路(同電壓等級)大3~4dB,干擾影響范圍比雙回路也大一些,但都低于50dB的限值。
高壓線路的地面場強(qiáng)是考察電磁環(huán)境的一個重要指標(biāo),表l為國外的一些要求。
表1部分國家線路下離地1m處最大場強(qiáng)kv/m
國家 日本(500 kV ) 法國(400 kV )
居民區(qū) 3 5.1
非居民區(qū) 5
日本對高壓線路下場強(qiáng)限制非常嚴(yán)格,規(guī)定途經(jīng)非居民區(qū)的500kV線路導(dǎo)線對地距離不得小于17m,以確保場強(qiáng)控制在允許范圍內(nèi);法國認(rèn)為線路在保證對跨越物正常絕緣的條件下,場強(qiáng)已不會高到影響人體健康。
根據(jù)歐共體(EG)委員會現(xiàn)行的EMV標(biāo)準(zhǔn),對電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度限值的規(guī)定為:公眾電場強(qiáng)度極限值10kV/m。裝配工人的電場強(qiáng)度極限值30kV/m(頻率50Hz):公眾磁感應(yīng)強(qiáng)度極限值約600μT,裝配工人磁感應(yīng)強(qiáng)度極限值l100μT。
對比我國的電磁場計算結(jié)果,多回路線下電場強(qiáng)度與歐共體要求相當(dāng),而我國多回路磁感應(yīng)強(qiáng)度的峰值僅46μT,遠(yuǎn)小于歐共體要求極限值。
4、同塔多回路技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
當(dāng)路徑狀況和其他設(shè)計條件相同時,同塔四回路和2個雙回路的導(dǎo)線耗量相同,地線節(jié)約2根。但多回路增加了一部分絕緣子,因此電氣工程量基本相同,主要差異取決于鐵塔和基礎(chǔ)。
由于多回路鐵塔重量和所承受的荷載增加,在大多數(shù)情況下,其基礎(chǔ)工程量比2個雙回路要多。通過分析比較得出,四回路的本體造價高于2個雙回路。只有在走廊費(fèi)用超過或接近線路本體造價的增量時,四回路才顯出經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性。
5、同塔多回路的應(yīng)用展望
同塔多回路在國內(nèi)一些地區(qū)已得到關(guān)注和運(yùn)用。從已建成的同塔多回路的運(yùn)行情況分析,省內(nèi)、省外的大量同塔多線路均未發(fā)生安全事故,包括雷擊跳閘、絕緣閃絡(luò)等線路故障也沒有比常規(guī)線路明顯增加的跡象。
從電網(wǎng)建設(shè)的遠(yuǎn)景來看,線路不斷增多,走廊越來越緊張。特別是由于規(guī)劃部門對土地審批越來越嚴(yán)格,線路通道在很多地區(qū)已經(jīng)成為影響電網(wǎng)建設(shè)的主要因素。由于采用同塔多回線路可充分利用線路走廊,其應(yīng)用必然不斷增加,因此同塔多回線路也不斷增加。從環(huán)境保護(hù)和節(jié)約土地資源等綜合社會效應(yīng)等方面統(tǒng)籌考慮,同塔多回路具有廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn):
[1] 110kV-750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范 GB 50545-2010 [s]北京:中國計劃出版社,2010-07-01。
[2]張殿生。倪宗德,張洞明。等。電力工程高壓送電線路設(shè)計手冊[S]。長春:水利電力出版社。1989。
[3]竇飛。李討森。500kV同塔四回架空送電線路電場分布的研究[J]。江蘇電機(jī)T程。2004。23(1):ll-16。