110kV及以下架空輸電線路初步設計過程常見問題與解決方法

110kV及以下架空輸電線路初步設計過程常見問題與解決方法本文來源于(論文網(wǎng))原文鏈接：/qita/0501252b2010.html摘要:初步設計是工程設計的重要階段,主要的設計原則都在初步設計中加以明確。著重對不同的線路路徑方案進行綜合的技術經(jīng)濟比較,選擇最佳設計方案,達成諸如線路路徑協(xié)議、土地使用、林木砍伐等相關協(xié)議。本文簡要介紹110kV及以下架空輸電線路初步設計的內(nèi)容、深度要求及在設計過程中遇到的常見問題與解決方法。關鍵詞:輸電線路;初步設計;水泥桿;鐵塔;導線;絕緣子1初步設計1.1線路路徑選擇輸電線路的路徑選擇是一項復雜的工作,社會的、經(jīng)濟的、環(huán)境的以及自然的因素等都對其有重要影響,是影響輸電線路投資、施工和運行是否方便的關鍵。因此,在整個設計過程中應給予高度的重視。路徑選擇分為圖上選線和現(xiàn)場選線兩個階段,圖上選線應做好事前準備如搜集1/1萬～1/5萬地形圖;了解電力系統(tǒng)規(guī)劃;城市、工礦發(fā)展、水利、鐵路、高等級公路等的規(guī)劃;森林及經(jīng)濟作物分布;軍事設施、導航臺、電臺、已有電力線路情況等。根據(jù)所掌握的情況,盡量避開有影響的范圍,讓線路交通方便,路徑最短,地形最好。擬定若干個路徑方案或局部小方案進行比較,一般保留兩個方案作為初勘方案。1.2導線、地線的確定根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃提供的負荷資料選定導線截面,其方法一般按經(jīng)濟電流密度來選擇,用電壓損失、電暈、機械強度及發(fā)熱條件加以校驗。由于我國國民經(jīng)濟發(fā)展速度較快,加上個別行業(yè)缺乏長遠規(guī)劃,往往當線路一建成,很快就達到滿負荷運行。因此在選擇經(jīng)濟電流密度時,須結(jié)合當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展規(guī)劃合理選擇,有條件的情況下應適當增大最大負荷利用小時數(shù),減少線路投運后,因?qū)Ь€截面選擇不合理,造成的超負荷運行。超負荷運行不僅損耗高,而且導線連接點容易發(fā)熱,對運行安全造成隱患。導線類型應根據(jù)使用環(huán)境及使用條件選擇,一般情況選擇普通鋼芯鋁絞線,對于重冰區(qū)線路可選擇鋁合金鋼芯鋁絞線,在舊線路改造為提高輸送容量可考慮采用耐熱鋁合金鋼芯鋁絞線,同時要重視鋁鋼截面比的選擇。必要時,還應通過技術經(jīng)濟比較確定。導線確定后根據(jù)規(guī)程要求選定地線截面并確定型號。普通地線的選擇應對其進行必要的熱穩(wěn)定校驗,對于污穢地區(qū)宜采用鋅鋁合金度層鋼絞線。1.3氣象條件的確定在進行輸配電線路設計時,首先要明確當?shù)氐臍庀髼l件。氣象條件應根據(jù)沿線的氣象臺、站的氣象資料和附近線路的運行情況進行綜合考慮。輸電線路設計主要考慮下列氣象條件:1.3.1最高溫度:用于計算導線的最大弧垂,保證線路對地面及建筑物的安全距離;1.3.2最低溫度:做為確定導線最大應力的基本條件;1.3.3最熱月份的平均氣溫:用于驗算導線的安全載流量;1.3.4最大風速:用于確定導線、電桿、拉線等受力部件的外負荷,以及驗算導線與所接近的建筑物的水平安全距離;1.3.5年平均氣溫:防震設計一般用年平均氣溫時導線的應力作為計算控制條件;1.3.6導線覆冰:用于計算導線、電桿等部件的機械強度;1.3.7雷電日數(shù):用于防雷保護方面的設計考慮。風速、覆冰厚度和大氣溫度的不同取值成為氣象條件組合。氣象條件的組合既要反映自然的變化規(guī)律以及它們同時出現(xiàn)的可能性,又要考慮技術經(jīng)濟上的合理性;既反映客觀實際的危險程度,保證線路的運行、施工、檢修工作等的安全,又要考慮經(jīng)濟上的合理及計算上的方便。在技術上要使線路在危險的情況下(大風、覆冰有風、低溫、持續(xù)高溫)能夠正常運行,在斷線情況下不倒桿,事故不擴大。在內(nèi)部過電壓、最大風速時,導線對地不發(fā)生閃絡事故,在最高溫度或覆冰時保證導線對地有足夠的安全距離,在施工過程中不發(fā)生人身、設備事故。為使設計標準化,除有特殊氣象因素外應盡量采用標準氣象區(qū),同時在調(diào)查中要注意微地形、微氣象的影響。1.4絕緣配合及防雷設計1.4.1絕緣配合設計絕緣配合設計一般從設備造價、維修費和事故造成的損失三方面進行考慮,選出經(jīng)濟、合理的絕緣水平。架空輸電線路的絕緣配合需要解決。桿塔上的絕緣配合設計:按運行電壓、操作過電壓、雷過電壓來確定絕緣子的類型、片數(shù),以及在相應風速下導線對桿塔的空氣間隙距離。檔距中央導線與地線間絕緣配合設計:按雷過電壓確定檔距中央導線與地線的空氣間隙距離。檔距中導線對地及各種被跨越物的絕緣配合設計:按操作過電壓級雷過電壓的要求,確定導線對地及各種被跨越物的最小允許間隙距離。檔距中央不同相導線間的絕緣配合設計:按正常運行電壓及導線震蕩的情況,確定不同相導線間的最小距離。以上四方面,在一般的線路設計中按設計規(guī)范中的相關要求進行計算即可。1.4.2絕緣配合設計應注意的問題對風速的取值。如正常工頻點壓:按最大風速計算;操作過電壓:按最大風速的50%計算,但不低于15m/s;雷電過電壓:按10m/s計算(氣候惡劣的地方也可以用15m/s);校驗帶電作業(yè)間隙時的氣象條件為:氣溫15℃,風速10m/s。絕緣子片數(shù)的選擇一般是指懸垂絕緣子串的片數(shù),耐張絕緣子串的片數(shù)應比垂絕緣子串多一片。全高超過40米有地線的桿塔,高度每增加10米,應增加一片絕緣子,此時,雷電過電壓的間隙也應相應增大。計算導線與導線間的最小距離(即線間距離)應注區(qū)分普通擋距、大檔距、大跨越的不同,應分別選用相應公式計算。一般普通擋距指1000m以下檔距;大檔距指1000-2000米不需要特殊考慮的檔距;大跨越指跨越通航大河流、湖泊和海峽,檔距在1000m以上或塔高在100m以上,導線和桿塔需要特殊考慮的檔距。1.4.3防雷設計按送電線路的電壓等級,通過地區(qū)雷電活動情況和已有線路運行經(jīng)驗來確定采用地線根數(shù),確定地線的保護角。架空送電線路最有效的防雷保護是采用接地的地線,并且地線的保護角越小,其遮蔽效果越好(一般應小于20°),對于同塔多回路線路應盡可能的采用負保護角,條件允許應提高絕緣水平,即采用平衡高絕緣。降低接地電阻是提高線路耐雷水平的有效手段,因此水泥電桿的地線、橫擔和絕緣子固定部分,應有可靠的連接和接地,設計時應加強對土壤電阻率的實測工作,合理設計桿塔接地裝置,盡可能的降低接地電阻,這對減小線路雷擊跳閘率,提高線路安全運行水平十分有意義。對于35kV線路一般不沿全線架設地線,只在發(fā)電廠、變電所進出線架設1～2km地線(如線路很短宜全線架設地線)。要正確認識《設計規(guī)范》規(guī)定的1～2km的進線段保護距離,這是指一般而言,不能死搬硬套。一般雷暴日超過40天的多雷地區(qū),進線段應達3km或更長一點,并且還要提高進線段桿塔的耐雷水平(降低接地電阻),盡量減少雷擊造成的閃絡。同時,也要重視無地線的桿塔接地。無地線的水泥電桿、金屬桿塔的接地電阻雖然一般不受限制,但在年均雷暴日超過40天的地區(qū),接地電阻也不宜超過30Ω。1.5桿塔和基礎型式1.5.1桿塔設計在工程設計中,一般應盡量選用典型設計或經(jīng)過施工、運行考驗過的成熟桿塔型式。對新型桿塔的設計,需要充分研究設計理由,一般經(jīng)過科學試驗后再選用。桿塔型式的選擇確定,要結(jié)合導線選型,線路通過地區(qū)的地質(zhì)、氣象情況以及運行單位的運行經(jīng)驗等來合理選擇確定。桿塔高度的確定要根據(jù)具體線路是否有林木跨越要求和經(jīng)濟指標等確定?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)對安全要求越來越高,因此在桿塔的使用上應適當留有裕度。1.5.2基礎設計基礎型式的選擇要按照全線地形、地質(zhì)、水文等情況,以及基礎受力條件,來確定基礎型式。鋼筋混凝土桿和鐵塔的基礎按其受力型式劃分,可分為:上拔、下壓類基礎和傾覆類基礎。前者主要承受上拔力和下壓力,如電桿的拉線盤、底盤,均屬于這種基礎;后者主要承受傾覆力矩,如卡盤,就屬于這種基礎。鐵塔基礎一般采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土立柱式基礎,特殊情況采用灌注樁基礎。1.6通信保護設計電力線路與通信線交叉跨越時,其交叉角應符合“線路設計規(guī)程”規(guī)定,跨越Ⅰ級通信線路時,交叉角應不小于45°;跨越Ⅱ級通信線時,交叉角應不小于30°;跨越Ⅲ級通信線時不作規(guī)定。1.7初步設計應提供圖紙資料初步設計應提供設計說明書、線路路徑方案圖、變電所進出線平面圖、導線力學特性表、地線力學特性表、絕緣子串及金具組裝一覽圖、接地裝置圖、桿塔形式一覽圖、基礎形式一覽圖;設備材料估算表;巖土工程報告;水文氣象報告(必要時);概算書。2110kV輸電線路工程設計中遇到的問題及注意事項2.1設計中應注意線路相位的對應,尤其是T接線路,一定要調(diào)查清楚原線路起止端的相位情況及線路中是否有相位改變的情況;另外是不同的用電系統(tǒng)相連接時一定要注意相位的變化,可能和電力系統(tǒng)的習慣不一致,如鐵路牽引變。2.2線路導線排列方式改變的地方,如水平變垂直排列,三角變垂直排列等,必須要校驗線間距離是否滿足絕緣配合的要求。一旦發(fā)生電氣距離不夠的問題,解決起來將十分困難。同時要注意防止35kV架空線變電站進出線檔終端桿塔比變電站構(gòu)架高出太多的情況,這往往會導致中導線對塔身電氣距離不夠。2.3加強初步設計的野外踏勘工作,設計人員一定要親臨現(xiàn)場,對輸電線路沿線地質(zhì)、地貌、水文等情況詳細勘測,即看即記,不能過后補記。2.4當使用的耐張轉(zhuǎn)角塔為船型橫擔,當轉(zhuǎn)角度數(shù)大于50度時應校驗邊導線對橫擔的電氣距離是否滿足要求。2.5“T”接的輸電線路,需設計出該“T”接點采用的桿型,并應具體說明連接布置方法。2.6當高差很大時,一般不要采用干字型耐張轉(zhuǎn)角塔,容易發(fā)生桿塔跳線對塔身距離不夠的問題,如確需采用須進行校驗;耐張塔一定要提供掛板火曲度數(shù);采用的塔型為杯型或貓型塔還需校驗中導線對瓶口的電氣距離。2.7耐張塔前后側(cè)掛有不同型號導線時,注意導線產(chǎn)生的張力差是否影響桿塔,特別是拉線耐張水泥桿應進行特殊處理。2.8嚴格執(zhí)行先勘察、后設計、再施工的原則,嚴禁違反基建程序,邊勘察、邊設計、邊施工的