220kV四回路同塔架空輸電線路跨越高鐵方案研究及分析

蔣寧

摘要：220kV四回路同塔架空輸電線路在現(xiàn)代電力基礎(chǔ)建設(shè)與施工中，經(jīng)常會(huì)面臨要與高鐵交叉，跨越的實(shí)際現(xiàn)狀。目前對(duì)此輸電線路設(shè)計(jì)中解決方法為獨(dú)立耐張段形式。220kV同塔四回路線路設(shè)計(jì)的安全可靠性，同時(shí)，對(duì)同塔跨越高鐵對(duì)高鐵的運(yùn)行、輸電線路的檢修進(jìn)行研究及分析，為工程應(yīng)用提供實(shí)用的參考資料。

關(guān)鍵詞：跨越高鐵；輸電線路；方案；分析；

中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）01（b）-0000-00

1 引言

近年來，伴隨著我國對(duì)高鐵的大力投資與建設(shè)，包括對(duì)原有鐵路的全面化高速性改造，已經(jīng)逐步形成了龐大的、系統(tǒng)的高鐵網(wǎng)路。輸電線路跨越高鐵是不可避免的，由于高壓輸電線路線行緊張同塔四回路跨越是我們必須考慮的事情，潮州220千伏鄒魯輸變電工程中四回220千伏線路需跨越高鐵。

2 四回路線路跨越方案

根據(jù)潮州220千伏鄒魯輸變電工程本期4回220kV出線，出線后直接跨越高鐵；本線路方案有2種，一種為兩條雙回路出線跨越高鐵，另一種為一條四回路出線跨越高鐵。變電站位于火車站附近，線行用地緊張與當(dāng)?shù)卣畢f(xié)調(diào)采用同塔四回路設(shè)計(jì)。

按照規(guī)范要求的跨越高鐵的獨(dú)立耐張段要求，直線塔超過3基，本工程根據(jù)實(shí)際情況采用“耐-直-耐”的跨越方案，跨越檔距不大于300米。輸電線路與鐵路交叉角度在原則上79度，盡量減少輸電線路與高鐵的接觸面積。

3 桿塔選型

對(duì)現(xiàn)有南方電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，以及國內(nèi)桿塔形式資料進(jìn)行分析，常有的四回路桿塔導(dǎo)線布置形式為兩種：一種是三層導(dǎo)線橫擔(dān)掛六相導(dǎo)線（簡稱：水平排列塔型），每側(cè)橫擔(dān)掛兩相導(dǎo)線；另一種是六層導(dǎo)線橫擔(dān)掛六相導(dǎo)線（簡稱：垂直排列塔型），每側(cè)橫擔(dān)掛一相導(dǎo)線。

水平排列的四回路桿塔占用線路走廊較寬，并且在線路檢修中一回線路檢修需要至少2線路停電；考慮導(dǎo)地線在塔頭尺寸需滿足線路規(guī)范中大風(fēng)、過電壓、雷電過電壓的要求，該線路位于沿海地區(qū)均為平地，同時(shí)考慮桿塔基礎(chǔ)對(duì)高鐵中心線之間的水平距離不應(yīng)少于塔高加3.1米，220kV鄒魯站位于鐵路南面100米，因此本工程桿塔形式選擇圖2中四回垂直排列塔型，減少桿塔全高，滿足桿塔基礎(chǔ)對(duì)鐵路中心線的水平距離要求。

4 氣象條件選擇

根據(jù)氣象資料所知，潮州屬于亞熱帶地區(qū)，無覆冰，對(duì)輸電線路主要是大風(fēng)工況控制，220kV線路風(fēng)速為33m/s（30年一遇，10米高），收集了附近的金上甲線、上官線資料風(fēng)速均為33m/s，且多年沒發(fā)生事故；高鐵設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)設(shè)計(jì)風(fēng)速為取值為一百年一遇的風(fēng)速，因此，更好的保證輸電線路對(duì)高鐵的安全運(yùn)行，輸電線路風(fēng)速提高到50年一遇風(fēng)速，根據(jù)資料50年一遇基本風(fēng)速為35m/s。

5 絕緣配合

架空輸電線路外絕緣水平主要取決于架空送電線路的工頻電壓、操作過電壓和雷電過電壓。對(duì)輸電線路而言，絕緣子串長及形式的確定，是塔頭尺寸確定及塔頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，同塔四回路桿塔同樣可以按照此確定塔頭尺寸；絕緣子是線路主要元件之一，應(yīng)具有良好的電氣性能和足夠的機(jī)械強(qiáng)度。正確選擇導(dǎo)線絕緣子型號(hào)對(duì)保證線路在各種情況下安全運(yùn)行是十分重要的。

對(duì)于耐張塔，絕緣子串均采用縱向排列，無特殊布置方案；直線桿塔，通常采用“I”或“V”兩種形式的絕緣子串，減小桿塔單側(cè)橫擔(dān)長度，可以減少線路占用的線行寬度，就需減少導(dǎo)線風(fēng)偏角，通常采用“V”串絕緣子串；考慮220kV同塔四回路出線，如發(fā)生四回路塔故障，鄒魯站全站停電；為防止此類事故的發(fā)生，線路盡量減少檢修、清潔的次數(shù)，因此，采用“V”串形式，絕緣子斜掛在下雨或有風(fēng)情況下自潔能力較好；同塔多回路線路采用不平衡差異化絕緣設(shè)計(jì)，在雷電情況下，允許一回線路跳閘，其他線路正常允許；這樣即減少了線行占地，又避免了雷電及大風(fēng)情況下的閃絡(luò)故障的發(fā)生。

6 安全運(yùn)行分析

跨越高鐵區(qū)域的導(dǎo)地線的安全系數(shù)等于計(jì)算拉斷力/最大使用張力。導(dǎo)線的弧垂最低點(diǎn)不得小于2.5，懸掛點(diǎn)不得小于2.25，地線的設(shè)計(jì)安全系數(shù)不得小于導(dǎo)線的設(shè)計(jì)安全系數(shù)。

在220kV四回路同塔架空輸電線路跨越高鐵的設(shè)計(jì)中，耐張段的四基鐵塔導(dǎo)線都要采用雙聯(lián)雙掛點(diǎn)的形式；絕緣子和金屬構(gòu)件在最大荷載的情況下，其安全系數(shù)應(yīng)該分別為：棒形絕緣子3.0、盤型絕緣子2.7、金屬構(gòu)件2.5，在產(chǎn)生斷聯(lián)的情況下，安全系數(shù)要在1.5，兩基跨越塔的絕緣子串都要符合這一要求；懸垂、耐張要采用雙掛點(diǎn)的設(shè)計(jì)，掛點(diǎn)金屬構(gòu)件的強(qiáng)度要高于其它金屬構(gòu)件，并保持整體的轉(zhuǎn)向靈活、受力均勻，降低斷聯(lián)危險(xiǎn)。

220kV四回路同塔架空輸電線路跨越高鐵的導(dǎo)線要設(shè)計(jì)成雙分裂垂直式排列，跨越間距不超過500米；輸電線路上檔距兩端要安裝光纜防振錘，以防止220kV四回路同塔架空輸電線路跨越高鐵時(shí)產(chǎn)生附件掉落的可能。

由于220kV四回路同塔架空輸電線路跨越高鐵時(shí)的跨越耐張段均為獨(dú)立耐張段，因此跨越檔在為直線塔和耐張塔上的全高存在差異；塔基邊緣與高鐵線路軌道中心線的垂直距離也要分別保持其間距；跨越點(diǎn)的導(dǎo)線和地線要有所不同；跨越檔內(nèi)導(dǎo)地線不得存在接頭。

由于220kV四回路同塔架空輸電線路跨越高鐵時(shí)，跨高鐵塔都采用的是自立式結(jié)構(gòu)，因此我們要在設(shè)計(jì)方案時(shí)充分考慮以下的荷載組合：正常運(yùn)行情況下，包括最大風(fēng)速、復(fù)冰，最低氣溫。斷線情況下，任意一根地線或任意兩相導(dǎo)線，三相導(dǎo)線有無不平衡張力。安裝情況下，耐張塔，錨導(dǎo)、地線及緊導(dǎo)的實(shí)際狀況。對(duì)不均勻覆冰情況下，要考慮所有導(dǎo)地線同時(shí)同向，存在的不平衡張力現(xiàn)狀，以提高跨高鐵塔的整體縱向強(qiáng)度。

7 結(jié)論

隨著我國高鐵網(wǎng)路的全面建設(shè)和配套基礎(chǔ)電力輸送設(shè)施的完善，隨著鄒魯站220kV四回路同塔架空輸電線路跨越高鐵的是設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行，方案的安全性、可靠性也將日趨完善和全面。

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