穿越森林公園的電廠220 kV送出線路優化設計

歐 敏 任小龍 唐衛華 楊 力 張仕平

（中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司，湖南長沙 410007）

益陽南220 kV變電站位于益陽市高新區陳家村，東側緊鄰益陽高鐵新城核心城區，西側為益陽北峰山國家二級森林公園、西側約60 m為益陽繞城高速，北側300 m為益陽繞城高速收費站，南側800 m為常益長高鐵，益陽南變電站采用A3-4典型設計方案，220 kV往南出線8回，110 kV往北出線16回、10 kV線路出線32回，變電站出線制約因素較多、輸電線路可利用空間極為有限。

益陽電廠～復興雙回220 kV線路起于益陽電廠Ⅰ期（2×300 MW），止于復興500 kV變電站，全線僅跨益陽繞城高速跨越檔（耐-耐）采用雙回路共塔，其余部分采用兩個單回路架設，線路跨過益陽繞城高速后進入北峰山森林公園，以兩個單回路方式跨越繞城高速匝道。益陽電廠～復興Ⅱ回220 kV線路跨越匝道后向東走線剖入位于高鐵新城核心城區的國金硅變后回到北峰山森林公園，與益陽電廠～復興Ⅰ回并行走線。本工程需要將益陽電廠～復興雙回220 kV線路剖進益陽南變電站，統籌規劃遠期益陽南變電站線路出線。

北峰山森林公園系湖南省林業局主管，要求本期新建剖接線路盡量少在森林公園范圍內新立鐵塔，減少對森林公園生態環境及生物多樣性的破壞。為節約工程投資、使設計方案安全可靠，工程采用線路剖接方式、“三跨”改造方式、停電過渡及益陽南變電站穩控措施對穿越森林公園的電廠220 kV送出線路剖進益陽南變電站進行優化設計。

1 線路剖接方式優化

1.1 剖接線路路徑優化

（1）π進段。

起自益陽電廠～復興Ⅰ線#32+1/益陽電廠～復興Ⅱ線#37雙回路分支塔，利舊原益陽電廠～復興Ⅱ線#38雙回塔，接至原益陽電廠～復興Ⅱ線#39拆除重建轉角塔T1后線路左轉，向東跨越益陽繞城高速公路，經轉角塔T2左轉接入益陽南220 kV變電站。原益陽電廠～復興Ⅱ線#37-T1同塔雙回段重新更換導地線。

（2）π出段。

起自益陽南220 kV變電站，向南出線同塔雙回架設經終端塔T3，向南至原益陽電廠～復興Ⅱ線#41+10塔西側新建雙回路轉角塔T4，右轉向西跨越益陽高速公路，利舊原益陽電廠～復興Ⅱ線#41+11、#41+12段雙回塔至益陽電廠～復興Ⅱ線#41+13雙回路分支塔；雙回線路的南側線路在此停止，北側線路繼續向西單回路架設接至原益陽電廠～復興I線#36塔附近新建轉角塔T5止；T4-復興Ⅱ線#41+13塔同塔雙回段更換導地線。

1.2 剖接利舊段耐熱改造

220 kV益復Ⅰ線與益復Ⅱ線導線采用2×LGJ-400/50鋼芯鋁絞線，地線一根采用OPGW，另一根采用LHBGJ-95/55鋼芯鋁合金絞線。根據益陽南220 kV變電站潮流計算結果，復興～益陽南單回線路近期潮流為-468～＋468 MW，遠景潮流為-638～+638 MW，2×LGJ-400/50鋼芯鋁絞線導線運行溫度為70 ℃時，極限輸送容量為501 MW，不滿足遠景潮流要求。為避免線路遠期增容改造跨越益陽繞城高速公路，本期剖接線路利舊段按遠景輸送潮流要求進行增容改造。

導線輸送容量如表1所示。

表1 導線輸送容量計算

由表1可知，鋼芯耐熱鋁合金導線運行溫度為90 ℃時，可匹配2×JL3/G1A-630/45導線80 ℃的極限輸送容量，滿足最大輸送潮流668 MW的要求。

耐熱改造導線弧垂計算結果如表2所示。

表2 耐熱改造導線弧垂計算結果

采用耐熱導線進行增容改造時，導線運行溫度較高，弧垂增大，需校核增容改造段導線對地及對交叉跨越物之間的距離，增容改造段平均檔距約310 m，最大檔距365 m，更換JNRLH1/G1A-400/50導線后，按60 ℃校核弧垂，與原LGJ—400/50導線相比，弧垂約增大0.7～0.9 m。全線復核增容改造后滿足對地及交叉跨越物之間安全距離要求。

1.3 益陽電廠-益陽南溫升改造

益陽電廠一期為兩臺300 MW機組，通過益陽電廠～復興Ⅰ、Ⅱ回220 kV線路送出到500 kV復興變電站，益復Ⅰ、Ⅱ線剖進益陽南后，益陽電廠兩臺機組電源通過益陽電廠～益陽南兩回220 kV線路送入到益陽南變電站，扣除5%廠用電，益陽電廠外送容量為570 MW。益復Ⅰ線與益復Ⅱ線導線采用2×LGJ-400/50鋼芯鋁絞線。

導線輸送容量如表3所示。

表3 導線輸送容量計算

設計運行溫度為70 ℃時，極限輸送容量為501 MW，不滿足“N-1”的運行要求，按80 ℃運行時，單回線路極限輸送容量為600 MW，滿足益陽電廠“N-1”的運行要求。

溫升改造導線弧垂計算結果如表4所示。

表4 溫升改造導線弧垂計算結果

原線路地形基本為平原、緩丘，檔距為300～450 m，溫升改造后，弧垂增大為0.3～0.4 m，經全線復核斷面，滿足對地及交叉跨越物安全距離，無須升高或增加原線路桿塔。

2 “三跨”改造

根據《架空輸電線路“三跨”反事故措施》要求，“新建“三跨”應采用獨立耐張段跨越，桿塔結構重要性系數應不低于1.1，“三跨”的懸垂絕緣子串應采用獨立雙串設計，耐張絕緣子應采用雙聯及以上結構形式”。目前，湖南省內工程“三跨”耐張串多采用獨立雙聯。

益復Ⅰ、Ⅱ線為老線路，建設時未按最新的三跨反措要求執行，剖接線路跨益陽繞城高速匝道部分為“耐-耐”獨立耐張段，耐張串為單掛點雙聯耐張串，對應的桿塔掛線孔為單孔，兩側80 mm處各有一個施工孔。

為避免因掛線板不滿足雙聯雙掛點耐張串掛串要求而更換橫擔主材，在桿塔荷載驗算合理的情況下，將原施工孔改造為雙掛點雙聯耐張串金具掛孔，配合新掛孔金具重新設計梯形連板。

老塔耐張掛線板改造方案如圖1所示。梯形連板設計方案如圖2所示。“三跨”耐張串整串組裝如圖3所示。

圖1 老塔耐張掛線板改造方案

圖2 梯形連板設計方案

圖3 “三跨”耐張串整串組裝

根據ANSYS有限元分析計算，改造后的掛線板與新設計梯形連板在各種工況下受力合理。

3 電廠出線的停電過渡方案優化

在雙回線路剖接期間，將電廠送出機組全停的時間壓縮至5 d。

（1）斷開北側益復Ⅱ線#37與益復Ⅱ線#38之間導地線，益復Ⅰ、Ⅱ線同停1 d，恢復西側的益復Ⅰ線單線路運行。完成東側益復線的新建塔及導線的更換建設，包括鐵塔基坑開挖、澆筑基礎、組塔、雙回路導線與OPGW光纜的放線，工期約45 d。

（2）完成益復Ⅱ線#37-益復Ⅱ線#38架線，益復Ⅰ、Ⅱ線需同時停電2 d，恢復東側的益復Ⅱ線單線路運行。新建西南側T5鐵塔，拆除益復Ⅰ線#33-益復Ⅰ線#36鐵塔，用時約35～40 d。

（3）在益復Ⅱ線#41+13～新建T5鐵塔掛導地線，在益復Ⅱ線#37～益復Ⅱ線#38掛益陽電廠-益陽南Ⅰ回導線，同時進行，益復Ⅰ、Ⅱ線同停2 d。

4 結論

位于環境敏感點內的老線路剖接時可采用“耐熱導線增容”及“溫升改造”方案充分利舊原線路剖接，減小對環境敏感點的影響，減小環評風險。老線路“三跨”改造中，在滿足桿塔荷載要求的情況下，盡量避免因掛線板尺寸原因更換鐵塔橫擔主材，盡量利用原掛線板施工孔進行擴孔，配合設計特殊金具串的方式實施“三跨”改造。電廠雙回出線剖解進新建變電站施工期間的停電過渡方案，應盡量避免220 kV線路雙回路全停，縮短電廠停電時間。