高壓、超高壓和特高壓輸變電工程防洪標(biāo)準(zhǔn)芻議

潘曉春，巫黎明，許 軼

（1. 江蘇省電力設(shè)計(jì)院，江蘇 南京 211102；2. 河南省電力勘測設(shè)計(jì)院，河南 鄭州 450007）

高壓、超高壓和特高壓輸變電工程防洪標(biāo)準(zhǔn)芻議

潘曉春1，巫黎明1，許 軼2

（1. 江蘇省電力設(shè)計(jì)院，江蘇 南京 211102；2. 河南省電力勘測設(shè)計(jì)院，河南 鄭州 450007）

摘要：從標(biāo)準(zhǔn)條文間的協(xié)調(diào)性、工程設(shè)計(jì)氣象重現(xiàn)期和結(jié)構(gòu)使用年限等因素出發(fā)，對高壓、超高壓和特高壓輸變電工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了審視與梳理。建議高壓、超高壓變電工程的防洪重現(xiàn)期分別取50年和100年，特高壓變電工程防洪重現(xiàn)期取100年及以上；各電壓等級大跨越工程防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與相應(yīng)等級的變電工程相同；高壓、超高壓以及特高壓一般線路工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)降低，建議重現(xiàn)期分別取30年、50年和100年。

關(guān)鍵詞：高壓；超高壓；特高壓；防護(hù)等級；設(shè)計(jì)氣象重現(xiàn)期；沖刷預(yù)測年限。

1　概述

為適應(yīng)我國國民經(jīng)濟(jì)各部門、各地區(qū)的防洪要求和防洪建設(shè)的需要，維護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)的防洪安全，原建設(shè)部于1994年6月發(fā)布了由水利部會(huì)同有關(guān)部門共同制訂的《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）（下文稱“94防洪標(biāo)準(zhǔn)”）。“94防洪標(biāo)準(zhǔn)”屬于強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，自1995年1月施行以來為我國各類工程的防洪建設(shè)發(fā)揮了重要的指導(dǎo)作用。

近年來，我國超高壓電網(wǎng)工程建設(shè)得以快速發(fā)展，西電東送、疆電外送、蒙電南送等跨區(qū)域長距離±800 kV或1000 kV特高壓輸變電工程正在規(guī)劃建設(shè)。為適應(yīng)和指導(dǎo)超高壓和特高壓輸變電工程的勘測設(shè)計(jì)，我國先后編制或修訂了多部國家或行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)涉及的電壓等級已超出“94防洪標(biāo)準(zhǔn)”所涵蓋的范圍，各技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)間的防洪標(biāo)準(zhǔn)的條文規(guī)定甚至存在不盡一致的現(xiàn)象，給實(shí)際勘測設(shè)計(jì)工作者帶來困惑；另一方面，受全球氣候變化影響，極端天氣導(dǎo)致洪澇災(zāi)害有頻繁發(fā)生之勢，對輸變電工程防洪工作提出新的挑戰(zhàn)。

為適應(yīng)新的形勢和新的要求，增強(qiáng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性與協(xié)調(diào)性，對高壓、超高壓和特高壓輸變電工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)予以重新審視與梳理非常必要。

2　現(xiàn)行輸配電設(shè)施防洪標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)現(xiàn)行“94防洪標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定，35 kV及以上的高壓和超高壓輸配電設(shè)施，根據(jù)電壓等級分為四級，各等級的防洪標(biāo)準(zhǔn)按表1確定。

表1　高壓和超高壓輸配電設(shè)施的等級和防洪標(biāo)準(zhǔn)

由表1可知，“94防洪標(biāo)準(zhǔn)”按照電壓等級確定防護(hù)等級，并采取高壓和超高壓輸電工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)與配電工程防洪標(biāo)準(zhǔn)一致的原則而制定的。該原則在輸變電工程防洪標(biāo)準(zhǔn)的修訂中應(yīng)該予以繼續(xù)堅(jiān)持。

3　變電工程防洪標(biāo)準(zhǔn)的修訂建議

對于35～110 kV變電站工程，現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：站址標(biāo)高宜在50年一遇高水位上，無法避免時(shí)，站區(qū)應(yīng)有可靠的防洪措施或與地區(qū)（工業(yè)企業(yè)）的防洪標(biāo)準(zhǔn)相一致，并應(yīng)高于內(nèi)澇水位。

對于220 kV及以上電壓的變電站工程，DL/T5218-2005規(guī)定：所址設(shè)計(jì)標(biāo)高宜高出頻率為1%的高水位之上，否則應(yīng)有可靠的防洪措施。而現(xiàn)行《220 kV～750 kV變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》是DL/T5218-2005的替代版，其第3.0.7條規(guī)定了站址防洪與防澇的原則性要求，即“站址選擇應(yīng)滿足防洪及防澇的要求，否則應(yīng)采取防洪及防澇措施。”并未涉及變電站的防洪標(biāo)準(zhǔn)，具體標(biāo)準(zhǔn)按《變電所總布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T5056-2007）執(zhí)行。

DL/T5056-2007第6.1.1條規(guī)定：220 kV樞紐變電站及220 kV以上電壓等級的變電站，站區(qū)場地設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)高于頻率為1%的洪水水位或歷史最高內(nèi)澇水位；其他電壓等級的變電站站區(qū)場地設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)高于頻率為2%的洪水水位或歷史最高內(nèi)澇水位。

DL/T5056-2007條文說明指出：110 kV變電站甚至一般的220 kV變電站，點(diǎn)多、面廣、量大，無法保證站區(qū)場地設(shè)計(jì)標(biāo)高在頻率為1%的洪水位或歷史最高內(nèi)澇水位以上，有些110 kV、220 kV變電站負(fù)荷中心所在地（或者整個(gè)城市）本身就在頻率為1%的洪水位或歷史最高內(nèi)澇水位以下，在負(fù)荷中心附近無法找到符合要求的站址，若要采取填土或其他方法防洪、防澇，費(fèi)用較高也難以實(shí)現(xiàn)；另一方面，隨著我國輸變電網(wǎng)架的完善與加強(qiáng)，各等級變電站在電網(wǎng)中的重要性已較以前相對下降。鑒于上述地區(qū)防洪與電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)實(shí)，DL/T5056-2007規(guī)定的防洪標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上已較“94防洪標(biāo)準(zhǔn)”有所降低。

DL/T5056-2007強(qiáng)調(diào)了220 kV樞紐變電站及220 kV以上電壓等級的變電站的防洪標(biāo)準(zhǔn)為1%，其他電壓等級或220 kV非樞紐變電站的防洪標(biāo)準(zhǔn)取2%。

綜上所述，兼顧歷史與現(xiàn)實(shí)，本文建議35 kV及以上的高壓、超高壓和特高壓變電工程，應(yīng)根據(jù)電壓分為三個(gè)防護(hù)等級，各防護(hù)等級的防洪標(biāo)準(zhǔn)按表2確定。有特殊要求的，應(yīng)按照相關(guān)規(guī)定確定。

表2　高壓、超高壓和特高壓變電工程的防護(hù)等級和防洪標(biāo)準(zhǔn)

表2電壓依據(jù)我國輸電網(wǎng)高壓、超高壓和特高壓相應(yīng)電壓等級來劃分。國際上，對于交流輸電網(wǎng)，高壓通常指35 kV及以上、220 kV及以下的電壓等級；超高壓通常指330 kV及以上、1000 kV以下的電壓等級；特高壓指1000 kV及以上的電壓等級。對于直流輸電，超高壓通常指±500 kV、±660 kV等電壓等級，特高壓通常指±800 kV及以上電壓等級。

據(jù)此，總體看來，本文建議高壓、超高壓變電工程的防洪重現(xiàn)期分別取50年和100年，特高壓變電工程防洪重現(xiàn)期取100年及以上。當(dāng)特高壓變電工程位于表2所列的防洪不利的地區(qū)時(shí)，其重現(xiàn)期取200年。

4　輸電工程防洪標(biāo)準(zhǔn)的修訂建議

4.1現(xiàn)行防洪標(biāo)準(zhǔn)的問題

原則上，架空輸電線路防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)基于“94防洪標(biāo)準(zhǔn)”的相關(guān)規(guī)定制訂并執(zhí)行。然而，現(xiàn)行輸電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范中已根據(jù)工程實(shí)踐等因素予以調(diào)整。

現(xiàn)行《110 kV～750 kV架空輸電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》第12.0.8條條文說明規(guī)定：500 kV大跨越桿塔基礎(chǔ)可采用50年一遇；500 kV輸電線路和110～330 kV大跨越桿塔基礎(chǔ)可采用30年一遇；其他電壓等級輸電線路和無沖刷、無漂浮物的內(nèi)澇積水地區(qū)的桿塔基礎(chǔ)可采用5年一遇；當(dāng)有特殊要求時(shí)，應(yīng)遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定。該條文說明對750 kV線路及直流線路的防洪標(biāo)準(zhǔn)未作規(guī)定。

上述規(guī)定較“94防洪標(biāo)準(zhǔn)”第7.0.5條的防洪標(biāo)準(zhǔn)（見前文表1）整體上降低甚多。筆者認(rèn)為，即便考慮到近年來電網(wǎng)快速發(fā)展110～220 kV線路重要性相對下降，上述規(guī)定亦仍顯偏低。

那么，如何審視、梳理并修訂各電壓等級架空輸電線路防洪標(biāo)準(zhǔn)呢？筆者認(rèn)為可以基于線路設(shè)計(jì)氣象的重現(xiàn)期等方面予以審視。

4.2參考設(shè)計(jì)氣象重現(xiàn)期取值

鑒于洪水本質(zhì)上也屬自然界的氣象災(zāi)害，理應(yīng)具有相同等級的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。然而考慮到洪水對塔基造成的損害相對較難修復(fù)，防洪重現(xiàn)期可以與線路防御大風(fēng)、覆冰的設(shè)計(jì)氣象的重現(xiàn)期參照確定，且不宜低于氣象條件設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)行輸電線路工程設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定基本風(fēng)速、設(shè)計(jì)冰厚等氣象條件的重現(xiàn)期為：1000 kV、±800 kV線路及其大跨越重現(xiàn)期為100年，500 kV、750 kV等級的線路及其大跨越重現(xiàn)期為50年，110～330 kV等級的線路及其大跨越重現(xiàn)期為30年。

根據(jù)上述條文，一般線路和大跨越線路的設(shè)計(jì)氣象的重現(xiàn)期是相同的。然而，實(shí)際上，對于輸電線路大跨越工程的基本風(fēng)速與設(shè)計(jì)冰厚，設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：大跨越基本風(fēng)速，當(dāng)無可靠資料時(shí)，宜將附近陸上輸電線路的風(fēng)速統(tǒng)計(jì)值換算到跨越處歷年大風(fēng)季節(jié)平均最低水位以上10 m處，并增加10%，然后考慮水面影響再增加10%后選用。大跨越基本風(fēng)速不應(yīng)低于相連接的陸上輸電線路的基本風(fēng)速；大跨越設(shè)計(jì)冰厚，除無冰區(qū)段外，宜較附近一般輸電線路的設(shè)計(jì)冰厚增加5 mm。因此，大跨越基本風(fēng)速、設(shè)計(jì)冰厚實(shí)質(zhì)上高于相連陸上線路，亦即其防范大風(fēng)、覆冰的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)質(zhì)上高于一般輸電線路。

從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)來看，大跨越工程和變電站均屬于電網(wǎng)中的重要節(jié)點(diǎn)，兩者的重要性相當(dāng)，兩者防洪標(biāo)準(zhǔn)亦應(yīng)大體相當(dāng)，亦即各電壓等級的大跨越線路防洪標(biāo)準(zhǔn)與表1所示應(yīng)保持一致，而一般線路的防洪標(biāo)準(zhǔn)可在此基礎(chǔ)上逐級適當(dāng)降低。

4.3由塔基沖刷預(yù)測年限來審視

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為確定可變作用等的取值而選用的時(shí)間參數(shù)，確定可變荷載代表值時(shí)應(yīng)采用50年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期；設(shè)計(jì)使用年限為設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需要進(jìn)行大修即可按預(yù)定目的使用的年限。

防洪標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。洪水現(xiàn)象為隨機(jī)事件，并無固定的周期，所謂100年一遇是指大于或等同于這樣的洪水在很長時(shí)期內(nèi)平均每100年出現(xiàn)一次，而不能理解為恰好每隔100年出現(xiàn)一次。用作設(shè)計(jì)防范的是洪水這樣的一個(gè)不確定的概率事件；另一方面，河（海）床演變、塔基沖刷預(yù)測年限與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限或塔基壽命相對應(yīng)，防范的是一個(gè)與壽命有關(guān)的相對確定的事件。

工程使用壽命和防洪重現(xiàn)期雖屬兩個(gè)不同的概念，但是工程使用壽命是一個(gè)相對確定的期限，而防洪標(biāo)準(zhǔn)防范的是不確定的概率事件。架空輸電線路防洪標(biāo)準(zhǔn)事關(guān)線路運(yùn)行安全，一般而言重現(xiàn)期不宜低于其使用工程使用壽命。

根據(jù)相關(guān)勘測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，各級高壓、超高壓和特高壓架空輸電線路的河（海）床演變、塔基沖刷預(yù)測年限或工程壽命的規(guī)定如下：

DL/T 5076-2008第12.1.3條條文說明：根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要求，對于220 kV及以下架空線路，預(yù)測河床演變發(fā)展趨勢的年限，一般按線路壽期30年考慮，在此期間，應(yīng)保證塔位的穩(wěn)定；GB50548-2010第21.1.1條條文說明：河（海）床穩(wěn)定性判定和塔基處最大沖刷深度計(jì)算應(yīng)考慮未來30～50年為預(yù)測期限，主要考慮到330～750 kV線路工程使用壽命一般為30～50年；GB 50741-2012第3.3.1條規(guī)定：1000 kV架空輸電線路河（海）床穩(wěn)定性分析應(yīng)預(yù)測未來50年內(nèi)河（海）床演變趨勢。

據(jù)此，各電壓等級一般輸電線路防洪重現(xiàn)期可分別取30～50年不等。

4.4結(jié)論與修訂建議

綜上，分別由輸電線路設(shè)計(jì)氣象的重現(xiàn)期、工程使用壽命以及塔基沖刷預(yù)測年限等方面來審視，35 kV及以上的架空輸電線路，應(yīng)根據(jù)其電壓分為三個(gè)防護(hù)等級，各防護(hù)等級的防洪標(biāo)準(zhǔn)按表3確定。有特殊要求的，應(yīng)按照相關(guān)規(guī)定確定。

表3　高壓、超高壓和特高壓輸電工程的防護(hù)等級和防洪標(biāo)準(zhǔn)

由表3，筆者建議高壓、超高壓大跨越線路工程防洪重現(xiàn)期與相應(yīng)等級的變電工程相同；而高壓、超高壓以及特高壓一般線路工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)降低，其重現(xiàn)期分別取30年、50年和100年。

5　結(jié)語

（1）隨著我國輸變電網(wǎng)架的完善與加強(qiáng)，各等級輸變電工程在電網(wǎng)中的重要性已較以前相對下降，這為適當(dāng)降低防洪標(biāo)準(zhǔn)提供了可能。

（2）架空輸電線路工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)體現(xiàn)整體的防洪能力要求，包括基礎(chǔ)防沖、防浪、靜水和動(dòng)水壓力，以及弧垂凈高，宜統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不應(yīng)相互割裂而出現(xiàn)不同的標(biāo)準(zhǔn)。

（3）洪水災(zāi)害本質(zhì)上亦屬氣象災(zāi)害，輸變電工程防洪重現(xiàn)期應(yīng)與大風(fēng)、覆冰等的設(shè)計(jì)氣象重現(xiàn)期相互協(xié)調(diào)，同時(shí)考慮到水毀后工程的修復(fù)難度，各電壓等級工程防洪標(biāo)準(zhǔn)不宜低于相應(yīng)的氣象設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。

（4）本文建議高壓、超高壓變電工程的防洪重現(xiàn)期分別取50年和100年，特高壓變電工程防洪重現(xiàn)期取100年及以上，當(dāng)特高壓變電工程位于防洪不利地區(qū)時(shí)，其重現(xiàn)期取200年。

（5）從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)來看，大跨越工程和變電站均屬于電網(wǎng)中的重要節(jié)點(diǎn)，兩者的重要性相當(dāng)，兩者防洪標(biāo)準(zhǔn)亦應(yīng)大體相當(dāng)，亦即各電壓等級大跨越工程防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與相應(yīng)等級的變電工程相同，高壓、超高壓以及特高壓一般線路工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)降低，建議重現(xiàn)期分別取30年、50年和100年。

參考文獻(xiàn)：

［1］ GB 50201-94，防洪標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］ GB 50059-2011，35 kV～110 kV變電站設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］ DL/T 5218-2005，220 kV～500 kV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程［S］.

［4］ DL/T 5218-2012，220 kV～750 kV變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程［S］.

［5］ DL/T 5056-2007，變電站總布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程［S］.

［6］ 劉振亞.特高壓交直流電網(wǎng)［M］.北京：中國電力出版社，2013.

［7］ GB 50545-2010，110 kV～750 kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［8］ GB 50790-2013，±800 kV直流架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［9］ GB 50665-2011，1000 kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［10］ GB 50153-2010，工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［11］ GB 50009-2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范［S］.

［12］ DL/T 5076-2008，220 kV及以下架空送電線路勘測技術(shù)規(guī)程［S］.

［13］ GB 50548-2010，330 kV～750 kV架空輸電線路勘測規(guī)范［S］.

［14］ GB 50741-2012，1000 kV架空輸電線路勘測規(guī)范［S］.

中圖分類號：TV12

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1671-9913（2015）02-0020-04

* 收稿日期：2014-09-02

作者簡介：潘曉春（1970- ），男，江蘇姜堰人，高級工程師，主要從事電力工程水文氣象勘測設(shè)計(jì)及風(fēng)電規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。

Discussions on Flood Control Standards of High Voltage，Extra-high Voltage and Ultra-high Voltage Power Transmission and Transformation Project

PAN Xiao-chun1， WU Li-ming1， XYU Yi2
（1. Jiangsu Electric Power Design Institute， Nanjing 211102， China；2. Henan Electric Power Survey & Design Institute， Zhengzhou 450007， China）

Abstract：Based on the coordination between different standard provisions， engineering design return period of meteorology and the useful life of the structure， the standard for flood control of HV （High Voltage）， EHV （Extra-High Voltage） and UHV （Ultra-High Voltage） power transmission and transformation project were classified and examined. It is recommended that the control flood return period of HV and EHV power transformation project should be taken as 50 years and 100 years respectively， and the UHV transformation project be taken not less than 100 years； the standard for flood control of large crossing overhead transmission project should be the same as the transformation project with the same voltage grade. The standard for flood control of the non-large crossing overhead transmission project could be reduced properly， which is recommended to be taken as 30 years， 50 years and 100 years for HV， EHV and UHV power transmission project respectively.

Key words：high voltage； extra-high voltage； ultra-high voltage； protection grade； design return period of meteorology； years of erosion prediction.