对山区送电线路设计相关问题的分析

摘要:本文主要针对山区送电线路设计进行分析论述,仅供参考.

关键词:送电线路,线路设计

前言：

某送电线路工程其电压等级为110kV,单回路架设,线路全长80.7 km, 采用导线LGJ-300 /40, 地线GJX-80,由于该工程正地处于山区,地形地形起伏较大, 沿线地质条件相关来说也是非常复杂, 交通运输不便, 人抬运距较远, 施工难度大, 工期要求紧, 使设计具有较大的难度。

1 路径选择及边坡稳定处理

由于山区线路地质条件相对来说比较复杂,因此选择合理的线路路径为该工程设计最重要的问题和最大难题。设计选择路径既要考虑施工和运行相对方便, 又要保证塔位安全, 路径经济合理。所选塔位应尽量避开易发生塌方、滑坡、冲沟或其它地质灾害的不良地质段, 当线路与山脊交叉时, 尽量从平缓处通过,选择塔位时应同时确定基础形式, 减少土石方开挖量和水土流失的措施, 从而降低铁塔施工对环境的破坏影响。

因铁塔根开较大, 设计中采用全方位不等高腿与保坎护坡相结合, 尽可能减少对原始地貌的破坏,并严格规定施工弃土堆放位置, 避免因弃土跨塌引起塔基下侧浅层滑坡, 为此设计提出了严格的施工要求和处理措施。线路所经地段雨季明显, 雨水集中, 雨量大, 排水措施是否合理将对塔基稳定起到至关重要的作用。在现场定位过程中, 设计人员针对塔位地形情况, 充分考虑了塔基周边排水系统的设置,并对接地沟槽开挖布置方向也作了明确要求, 避免接地沟槽形成汇水沟冲刷塔基。对个别塔位采取在保坎外侧局部( 2～4 m) 用素混凝土封面, 以有效保护塔基下侧坡面不被冲刷而垮塌。对因降基面形成的坡面则补种草籽, 形成植被, 能起到很好的固土作用。

2 气象条件确定

线路设计中气象条件的选择是保证线路安全运行的关键之一, 收集准确的气象数据,合理划分气象区对线路的技术经济指标起着重要的作用。在初勘阶段, 设计人员要走访了线路所经过地区,并收集了沿线的大气温度、相对湿度、降雪及导线覆冰情况、最大风速、降雨量和雷暴日等与工程有关的气象条件参数, 因调查数据显示沿线地区极低温度均在零度以下, 线路走廊附近又无观冰站, 没有可靠的覆冰资料作为设计依据, 因此合理确定该线路的覆冰情况是设计中的难点和重点。确定覆冰情况主要由沿线各县市气象台站的记录资料所反映的该地区凝冻天气出现的基本规律, 以及通过对沿线已运行的其它电力线路和通信线路覆冰情况和风害的调查了解, 并对线路经过点的大量居民的调查访问来确定该线路的覆冰值取值, 其它气象参数根据收集气象数据, 经综合论证和计算确定出该线路设计气象参数。在施工图设计的外业终勘阶段, 对沿线作了进一步调查访问, 并注意对个别易形成严重微气象条件地形的调查, 在设计中采取了加强措施。

3 防雷设计

由于山区输电线路由于档距大, 杆塔所处地势高, 因此山区输电线路更容易遭受雷击, 设计尽量采用必要防雷措施以减少线路的跳闸率。该工程设计主要采取了以下防雷措施:

(1) 在选择高压送电线路路径时, 尽量避开了雷电多发区或对防雷不利的地方; 设计尽量减少大档距段的使用和在规程允许的范围内降低塔高。

(2) 全线架设双避雷线。为了提高避雷线对导线的屏蔽效果, 减小绕击率, 避雷线对边导线的保护角应做得小一些, 根据《110～750kV送电线路设计规程》规定110 kV 送电线路避雷线对边导线的保护角单回路保护角不宜大于15°,双回路保护角不宜大于10°，该线路属山区送电线路, 考虑到线路所处地区雷暴日接近100 雷暴日/年, 该工程所选用杆塔防雷保护角均小于15°。

(3) 提高线路的绝缘水平。高压送电线路的绝缘水平与耐雷水平成正比, 加强零值绝缘子的检测,保证高压送电线路有足够的绝缘强度是提高线路耐雷水平的重要因素。在设计时, 充分比较各种绝缘子的性能, 分析其特性, 认为玻璃绝缘子有较好的耐电弧和不易老化的优点, 并且绝缘子本身具有自洁性能良好和零值自爆的特点。特别是玻璃是熔融体,质地均匀, 烧伤后的新表面仍是光滑的玻璃体, 仍具有足够的绝缘性能, 该工程设计中耐张串采用玻璃绝缘子。

(4) 降低杆塔的接地电阻。高压送电线路的接地电阻与耐雷水平成反比, 根据各基杆塔的土壤电阻率的情况, 尽可能地降低杆塔的接地电阻, 这是提高高压送电线路耐雷水平的基础, 是最经济、有效的手段。

4 大高差档的杆塔定位问题

大高差档是指两杆位之间档距、高差之比H /L>0.25, 在山区线路设计中, 大高差档时常会出现的, 做好大高差档设计是山区送电线路设计难点所在,也是重点所在。该工程有4 处为大高差档, 对此从以下两方面作重点考虑:

(1) 对于大高差档要求勘测人员测量更精细, 对每个控制点都必须测量清楚, 并在图上逐一标明。应力弧垂计算采用斜抛物线方程, 选用大模板, 用模板绘制切地线后, 再按斜抛物线方程人工计算出各控点处导线弧垂和对地距离以作校验, 避免出现在控制点处漏设杆塔, 造成不必要的经济损失。

(2) 对于大高差档设计, 导线悬点应力是否满足要求, 设计时也予以重视。规程规定导线悬点应力不得超过导线最大设计应力的110%, 否则应对该档作导地线张力放松设计。该工程设计时对4 处大高差档均进行了放松计算。

根据以往对山区送电线路设计的经验, 认为遇到大档距大高差情况时, 必须使用大高差模板, 如有可能尽量考虑在档内较适合立杆塔位处, 增加一或二基杆塔。既可减少杆塔的档距和高差, 调整导线弧垂, 保证导线对地距离要求, 又能满足导线悬点应力的要求, 更增加了线路的安全可靠性。从长远经济效益来看, 是完全值得的、必要的。

5 山区线路基础设计环境保护

近年来, 随着人们环保意识的增强, 送电线路基础设计环境保护越来越得到重视, 山区线路基础设计环境保护显得尤其重要。设计时我们以“创建环保型送电线路”为目标, 设计重点考虑做好水土保持工作, 设计时通过采用铁塔全方位长短接腿、调节基础主柱高度、进行基面的综合治理和提出合理的施工方案等措施以达到水土保持的目的。

5.1 铁塔全方位长短接腿和使用加高基础

由于地形高低起伏的原因, 输电线路铁塔各个塔腿所在的地面往往高低不一, 通过开挖土方平基可以使铁塔各个塔腿处于同一高程平面, 但如果开挖土方量过大, 既耗费了大量的工时劳力, 又对自然环境造成了不利影响, 因为大面积的开挖破坏了原有的植被, 开挖后的余泥如处理不当极易造成水土流失, 甚至危及铁塔的安全。为保护自然环境, 减少植被受损和水土流失, 所有塔型均设计了全方位长短腿。各塔四条腿可根据实际地形自由调节组合, 并配合高低基础使用以适应塔位原地形。这样基本上不需降低基础的施工基面, 改善了以往工程中根据根开大小平整一块场地而造成大量土石方开挖和水土严重流失的情况, 能节约大量的基面土石方开挖费用及水土流失赔偿费, 使送电线路铁塔施工对塔位附近植被的损坏程度降到最低。另外还配合使用加高基础, 在施工完毕后地面原地形回填后仍外露一定高度,这样可将水土流失减少到最低程度。

5.2 基面的综合治理

基面综合治理是针对山区线路铁塔按传统的方法大量平基所带来的问题, 应采用相应的预防和治理措施。这些措施除合理选定塔位、采用全方位长短塔腿、选择适宜的基础型式外, 还包括要求施工时尽量不开挖或少开挖施工基面, 基坑直接下挖, 基面挖方按规定要求放坡、基面排水、护坡、护面及人工植被等, 此外还可以因地制宜采取一些有效的治理措施, 如个别特殊塔位出现较多的余土堆填时, 需作砌挡土墙或余土外运处理等。

基坑直接下挖是对位于山地的塔位, 在保证塔腿露出地面的前提下, 要求基坑开挖时尽量不开挖或少开挖施工基面, 基坑直接下挖, 保留原有的地形和植被。

基面排水也是基面的综合治理的一种主要方法。通畅良好的基面排水, 有利于基面挖方边直通主基础保护范围外临空面的土体稳定。为防止上山坡侧的雨水、山洪及其它地表水对基面的冲刷影响, 山坡立塔的塔位除塔位位于面包形山顶或山脊外, 均需在塔位上坡侧( 如果基面有降基挖方, 距挖方坡顶水平距离≥4 m 外) 依山势设置环关排洪沟, 以拦截和排除周围山坡汇水面内的地表水。同时, 要求基面开挖周边排水沟, 并引向实土区排水。

对塔位地形陡峭, 边坡不满足基础稳定要求或塔基周围土质松散, 无植被或植被稀疏, 开挖余土较多的塔位, 还应采取砌挡土墙或砌护坡的方法进行综合治理, 保持边坡稳定, 减少水土流失。

6 结束语

该工程早已进入施工阶段, 经施工过程检验,铁塔设计、基础设计、塔基处理措施等比较合理, 但还需通过运行过程来验证。