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高压输电线路专用杆塔规划及应用研究

2019-10-15

关键词:跳线字型校验

谢 涛

(国网安徽省电力有限公司, 安徽 合肥 230022)

0 引言

随着我国电网网架结构逐步完善,电网由送出主导型的单一结构向送、受结合型综合网架过渡,输电线路T接、开断等工程逐年增长,根据2014~2016年安徽电网建设情况统计,占安徽电网建设总量的45%左右,成为电力行业研究关注的重点。

传统杆塔采用猫头型、酒杯型、一字型的二维横担布置系统。基于传统横担的二维传统转接体系虽然具备受力清晰、接线简单、施工方便的优点[1],但存在方向固定、功能单一的局限性,难以满足“多向、紧凑”的功能需求,而且传统输电线路杆塔在开断、T接等线路工程中存在杆塔新建数量较多、立塔位置受限等问题。

因此,本文通过优化横担结构和转接方式,提出多元横担结构和空间转接体系,针对T接、开断等工程需要,提出了高压输电线路专用杆塔系列方案,并且进行了杆塔规划设计,在实际工程中推广应用。

1 高压输电线路专用杆塔方案总体规划

本文基于输电线路传输的空间特点,提出输电线路多元横担结构和导线空间转接体系,克服传统杆塔的局限性,并据此规划高压输电线路专用杆塔。

1.1 多元横担结构

考虑到输电线路位于三维空间体系内,增加决定线路前进方向的第三维度,建立三维横担布置体系,进一步加强对输电线路传输路径的控制。

基于三维横担布置体系,结合角钢塔的桁架结构及钢管杆的管状、箱型结构受力特点,形成了多元横担结构体系[2]。多元横担结构包括“T字型”、“Y字型”、“十字型”等三维横担结构,其中,“T字型”横担结构,自塔身由侧面布置三边横担,或自塔身由侧面布置一边横担,再由横担梢部布置两边横担,适用于角钢塔结构;“Y字型”横担结构,自塔身由侧面布置三边横担,适用于钢管杆结构;“十字型”横担结构,自塔身由侧面布置四边横担,适用于角钢塔或钢管杆结构等。多元横担的长度及横担夹角,由导地线布置、防雷保护、电气绝缘等决定,满足杆塔规划设计要求。

1.2 导线空间转接体系

基于多元横担结构,利用杆塔构件、绝缘设施和导线金具等设施,构造空间转接体系,由多元横担及杆塔塔身组成的杆塔构件决定了线路路径,维持相邻杆塔的导线布置方式;由绝缘串、避雷器等构成绝缘设施决定杆塔的直耐特性,决定杆塔周边线路的传输路径,确保了绝缘特性;由导线金具负责线路的导通,确保电力的有效传输,通过三者的共同作用,实现了输电线路的空间转接。

1.3 总体方案规划思路

基于实际工程情况,以T接、开断等为功能目标,以“电压等级、回路数”为既定条件,确定合适的多元横担组合,配置相当的转接设施,构建空间转接系统,制定专用杆塔的基本结构。

综合考虑导地线布置、绝缘、防雷等要求,考虑到专用杆塔主要位于已建线路下方,为降低对相邻线路的影响,横担尺寸及间距设计还需考虑已建线路相邻杆塔,参照已建线路设计图纸及国网通用设计图纸确定,再通过校验线间距离、跳线风偏等,最终确认杆塔塔头尺寸。

根据实际需要,现已形成单、双回路T接、开断等20余种高压输电线路专用杆塔方案,其中部分如图1所示,图1(1)为双回路单侧电缆开断杆,采用“十字型”横担,利用垂直输电线路的横担悬挂原线路导线耐张串,利用平行输电线路的横担悬挂电缆终端,利用跳线实现导线连通;图1(2)为双回路单侧架空开断杆,采用“Y字型”横担,利用相邻的两边横担悬挂一侧线路的耐张串,利用跳线实现导线连通。

图1 高压输电线路专用杆塔方案

2 试点应用分析

基于高压输电线路专用杆塔的规划研究成果,依托潜云933线T接浩村变、潜口-浩村110kV线路工程开展试点应用分析。

2.1 工程概况

依托工程位于安徽省黄山市境内,110kV潜云933线T接点选取在110kV潜云933线#26塔与#27塔之间,T接点两侧均为单回路直线猫头塔,距T接点距离分别为128m和122m。

2.2 方案比选

若采用常规的单回路T接方案,如图2所示,利用1基双回路耐张塔一侧横担挂线,由于导线排列方式变化造成潜云933线#26塔与#27塔悬垂串偏离铅直状态,经校验,其塔头电气间隙不满足规程要求,须将#26、#27两基直线塔改为耐张塔,经济性较差。

针对常规单回路T接方案新建杆塔数量较多、以大代小等问题,提出一种架空输电线路T接专用塔。

将T字型横担、一字型横担组合,于塔顶处布置T字型地线横担,用于悬挂原线路和T接线路的地线以及中相导线带支撑管的跳线串;于T字型地线横担下方设置导线挂孔,用于悬挂原线路和T接线路的中相导线;于中相导线挂点下方设置平行原线路方向的中层导线横担,用于悬挂原线路边相导线;于原线路边相导线下方设置垂直原线路方向的下层导线横担,用于悬挂T接线路边相导线,构成专用杆塔的多元横担结构。

将跳线串、跳线组合,中相导线的跳线利用悬挂于地线支架上的跳线串实现导通,一侧边相导线的跳线利用悬挂于导线横担处的跳线串实现导通,另一侧边相导线利用跳线直接导通,构成空间转接体系。

基于多元横担结构和空间转接体系的成果,完成了架空输电线路T接专用塔的总体规划,接线示意如图3所示。

图2 传统T接方案示意图

图3 T接专用杆塔方案示意图

2.3 杆塔规划及校验

(1)参照安徽省黄山地区典型气象条件和近期新建输电线路设计条件,风速取25m/s,覆冰取10mm,导线采用JL/G1A-300/25钢芯铝绞线,安全系数取2.5,地线采用GJ- 80镀锌钢绞线,安全系数按与导线配合计算,其他杆塔规划条件如表1所示,初步确定杆塔尺寸。

表1 规划条件一览表

(2)专用杆塔原线路与T接线路的边相导线跳线参照常规单跳跳串进行校验。专用杆塔中相导线跳线采用带支撑管的双跳串,考虑到跳串的支撑管与T接侧中相耐张串通过跳线相连,跳串晃动基本忽略,参照常规双跳跳串进行校验。

(3)根据杆塔规划条件,下导线挂点按15m考虑,分别计算不同情况下悬垂串、跳线的风偏角,计算结果如表2所示。

表2 风偏角一览表(°)

(4)耐张串绝缘子串金具参考国网典设串图1ND21Y- 0040- 07P(H)[3],选用10片玻璃绝缘子,绝缘子串总长度取2.6m,直跳(无跳串)跳线弧垂取1.7m,单跳跳线绝缘子串长取1.8m,单跳跳线弧垂取0.5m,杆塔的跳串与跳线的水平偏移近似取值情况如表3所示。

表3 水平偏移一览表(m)

(5)根据初步制定尺寸,分别完成杆塔的正式和俯视校验,确认杆塔最终尺寸。

图4 铁塔的正视校验

(1)中层导线横担 (2)下层导线横担

2.4 实际应用情况

单回路T接塔已在潜云933线T接浩村变、潜口-浩村110 kV线路工程中应用,现场情况如图6所示。

图6 现场应用情况

3 应用效益分析

目前,高压输电线路专用杆塔的研究成果已在安徽省内广泛推广,解决了工程中面临的技术瓶颈和难题,实现了设计的精细化。

根据2014~2016年的工程统计情况,已在安徽省内六十余项输电线路工程中整体应用1年以上,与早期设计相比,累计节约造价1591.5万元,占地1347m2,建设时间411.5天,停电时间142.2天,经济效益显著。

同时,有效缩减了高压走廊,提高了土地利用率,有利于解决土地资源紧张的现状;有效减少了新建杆塔数量和占地面积减少,节省了建设时间,节省投资,降低电网建设成本;有效减少了停电时间,有利于电网安全可靠运行,减少对用户生产和生活的影响,社会效益显著。

4 结论

(1)针对传统方案的不足,开展输电线路多元横担、空间转接体系和总体规划思路的研究,提出高压输电线路专用杆塔设计方案。

(2)依托潜云933线T接浩村变、潜口-浩村110 kV线路工程,开展专用杆塔规划和试点应用分析,为高压输电线路专用杆塔的推广提供依据。

(3)通过工程应用及效益分析,专用杆塔的经济效益显著。

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