包興杰

（國網(wǎng)四川省電力公司資陽供電公司，四川 資陽 643100）

同塔多回高壓架空輸電線路的設(shè)計原則及其經(jīng)濟分析

包興杰

（國網(wǎng)四川省電力公司資陽供電公司，四川 資陽 643100）

經(jīng)濟的發(fā)展，中國城市化發(fā)展進程的加快，使城市周邊的地區(qū)被開發(fā)為工業(yè)區(qū)，或者建成了居住小區(qū)。人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚碾娔芄?yīng)情況也日趨緊張。隨著各種輸電線路問題的存在，使線路走廊問題日漸突出。要在降低輸電成本的情況下提高資源的有效利用率，就要將同塔多回架空輸電線路的優(yōu)越性充分地發(fā)揮出來。本文針對同塔多回高壓架空輸電線路的設(shè)計原則及其經(jīng)濟分析問題進行研究。

高壓架空輸電線路；同塔多回；設(shè)計原則；經(jīng)濟分析

城鎮(zhèn)化發(fā)展，特別是中心城市區(qū)劃范圍的擴大，使周邊的地區(qū)快速開發(fā)起來，包括工業(yè)企業(yè)和高校等等都陸續(xù)遷移到城市周邊。隨著開發(fā)區(qū)的建立，越來越多的城市居民選擇到這里居住。城市范圍的擴展，使電力高壓線路走廊所承受的輸電壓力越來越大，尤其是電磁輻射都周邊環(huán)境造成的各種電力設(shè)備和設(shè)施造成干擾，同時對人的身體也會產(chǎn)生一定的影響，加之林木破壞嚴重，導(dǎo)致環(huán)境保護已經(jīng)成為目前所需要直接面對的社會性問題。為了能夠在低成本情況下提高線路走廊的輸送能力，采用同塔多回路高壓架空輸電線路可以解決輸電問題。

一、同塔多回高壓架空輸電線路的建設(shè)情況

為了緩解城市架空電力走廊的電能傳輸壓力，一些地區(qū)將線路設(shè)計為同塔多回路，回路的高壓等級為220kV，不僅可以在一定程度上滿足電力傳輸?shù)男枨?，而且還降低了城市規(guī)劃的成本。目前中國的高壓架空輸電線路的設(shè)計和施工技術(shù)都已經(jīng)趨于成熟，可以確保架空輸電線路的有效運行。但是，其中的一些高壓架空輸電線路為500kV和220kV混合連接，以220kV的輸電線路為主。但是，從設(shè)計的角度而言，所遵循的規(guī)程均為常規(guī)的單回輸電線路和雙回輸電線路在輸電線路的設(shè)計以及安全因素的考慮上多會以單回輸電線路為主，并不會過多地考慮雙回輸電線。如果多回架空輸電線路線路受到天氣的影響，或者出現(xiàn)倒塔的現(xiàn)象，多回線路的安全措施沒有落實到位，就會引發(fā)故障，直接影響到了電力系統(tǒng)的正常運行。所以，在對輸電線路進行設(shè)計的時候，要對多回輸電線路的設(shè)計標(biāo)準以充分考慮，還要注重安全系數(shù)的設(shè)定，以在同塔多回架空輸電線路的設(shè)計和施工中，要對設(shè)計形式進行選擇，并將相應(yīng)的設(shè)計規(guī)程不斷完善。

在經(jīng)濟發(fā)達國家，輸電線路已經(jīng)普遍采用了同塔多回路架空線路的形式，而且多為四回數(shù)以上，甚至為八回路?？梢姡?jīng)濟發(fā)達國家對回路的應(yīng)用技術(shù)是較為成熟的。中國是土地資源稀缺的國家，輸電線路連接采用同塔多回架空輸電線路是一種必然。但是，在工程投資方面，線路走廊的資金使用會占有很大的比例。20世紀80年代，中國的電力傳輸開始采用同塔多回線架空輸電線路。220kV的輸電線路已經(jīng)普遍使用，且以雙回輸電線或者四回輸電線為主。隨著城市電能的使用量不斷增加，要提高供電質(zhì)量，就要對輸電線路的設(shè)計進行改善。采用同塔多回輸電線路是比較要的選擇，但是，使用的過程中，還要考慮到現(xiàn)實設(shè)計問題，以提高同塔多回高壓架空輸電線路的使用效率。

二、同塔多回架空輸電線路的設(shè)計參數(shù)以及設(shè)計原則

與單回線路和雙回線路的架空線路鐵塔的高度以及所承載的負荷相比，同塔多回架空輸電線路高度和荷載要更大一些。從設(shè)計的角度而言，如果輸電線路的輸電壓為500kV，如果采用同塔四回高壓架空輸電線路的方式，即便所有的導(dǎo)線均為雙回垂直布置，架空的高度也要超過100m。這對于設(shè)計人員而言是非常有難度的，特別是在輸電線路的設(shè)計上，要考慮到設(shè)計參數(shù)，并確保在設(shè)計中要嚴格履行設(shè)計原則。

（一）同塔多回架空輸電線路設(shè)計的氣象條件

現(xiàn)行同塔多回架空輸電線路設(shè)計的氣象條件是不超過330kV的電壓15年一遇進行設(shè)計。超過330kV且低于500kV的輸電線路，對多回路線路的設(shè)計，是要根據(jù)其在多回線路系統(tǒng)中的重要性進行設(shè)計。必要的時候，還需要提高取值。如果多回線路系統(tǒng)的重要性已經(jīng)遠遠超過了上一級的電壓等級水平，就有必要對氣象條件的取值標(biāo)準以提高。在具體操作中，還要根據(jù)同塔多回架空輸電線路所在的具體地理位置的氣候條件做出靈活調(diào)整。

（二）同塔多回架空輸電線路的鐵塔和基礎(chǔ)設(shè)計

同塔多回架空輸電線路在設(shè)計上與單回路的線路之間存在著不同。此時，鐵塔的塔身的電壓會不斷增加，而鐵塔外部荷載也會成倍數(shù)增加。所以，鐵塔自身的重量以及鐵塔所發(fā)揮的基礎(chǔ)性作用，都可以對線路的運行以控制，確保輸電線路的電能傳輸具有很高的可靠性。在對同塔多回線路的鐵塔部分和基礎(chǔ)部分進行設(shè)計的時候?qū)Π踩禂?shù)的設(shè)定可以采用工程乘系數(shù)的手法。如果輸電回路為220kV或者500kV，輸電線路導(dǎo)線的使用中，要求材料的形體系數(shù)要有所降低，且塔身的風(fēng)壓也要適當(dāng)?shù)刈龀稣{(diào)整鐵塔的設(shè)計采用鋼管桁架結(jié)構(gòu)的設(shè)計模式，可以提高鋼材的剛度。如果是四回線路，在高壓架空鐵塔的設(shè)計中，在采用鋼管桁架結(jié)構(gòu)的同時，還要對接地導(dǎo)線以考慮。通常在安裝的時候會產(chǎn)生鐵塔最大負荷。

在設(shè)計的過程中，很多的結(jié)構(gòu)材料都要受到工況的控制，同時還要從設(shè)計的角度對施工的程序以及需要采用的施工技術(shù)以合理設(shè)計。比如，在安裝施工中，對接地導(dǎo)線的安裝要采用分層安裝的模式。注意臨時拉線所的張力不超過施工中的安裝張的30%，由此而使鐵塔和基礎(chǔ)設(shè)施更為安全可靠。鐵塔的塔型設(shè)計要避免復(fù)雜化，更要避免存在計算上的誤差。對基礎(chǔ)的選擇則要參考同類地區(qū)的運行經(jīng)驗，選用具有較高可靠性的設(shè)計形式。如果同塔多回架空輸電線路的施工所在其余的地質(zhì)情況不良，則需要采用灌注樁的方式。

三、同塔多回架空輸電線路的經(jīng)濟分析

（一）同塔多回架空輸電線路的材料成本

在同塔多回架空輸電線路的材料成本費用中，鋼材成本是需要重點考慮的。如果是同塔四回架空輸電線路，輸電線路的直線塔單比重介于2.1～2.6之間主要的原因在于，與同塔雙回架空輸電線路相比，同塔四回架空輸電線路要高很多，鋼材料的使用量就必然會增加。隨著塔身的增高，就要考慮到彎矩和扭矩。在設(shè)計中，要對這兩項參數(shù)又做增加，而鋼材料上則選取鋼管或者角鋼。塔身的重量就必然會增加。

鐵塔基礎(chǔ)材料成本也是需要考慮的項目。輸電線路的鐵塔所采用的基礎(chǔ)材料為鋼筋、水泥。多回架空輸電線路在鐵塔所能夠承受的負荷會有所增加。多數(shù)情況下，四回線路的鐵塔所使用的基礎(chǔ)材料量要多于雙回架空輸電線路的2倍之多。

（二）同塔多回架空輸電線路的施工費用

同塔多回架空輸電線路的施工費用與工程施工有關(guān)，主要關(guān)乎到3個方面的內(nèi)容，即施工人員費用、施工技術(shù)具有一定的難度而需要投入的費用、施工進度調(diào)整中的施工費用調(diào)整情況。與同塔雙回架空輸電線路相比，四回架空輸電線路對施工技術(shù)的要求是比較高的，而且隨著難度的加大，對施工人員的技術(shù)水平也會提出更高的要求。具有較高技術(shù)水平的施工人員費用也會相對較高，加之施工進度加快而需要采用先進的技術(shù)設(shè)備，都使四回架空輸電線路所投入的資金會更多一些。

（三）同塔多回架空輸電線路的安全運行

輸電線路經(jīng)濟性分析的重要評價指標(biāo)是安全運行。中國同塔多回架空輸電線路在運行中，并沒有產(chǎn)生重要的事故，包括自然環(huán)境下對輸電線路所造成的影響，諸如雷擊、絕緣子遭到破壞等等線路故障都沒有發(fā)生。很有可能是由于同塔多回架空輸電線路的長度比較短，處于短時間運行狀態(tài)。但是，如果處于電網(wǎng)運行狀態(tài)，同塔多回架空輸電線路如果受到不可抗拒的力量而引發(fā)故障，就會嚴重干擾電力系統(tǒng)的正常運行。

結(jié)語

綜上所述，目前供電公司開始架設(shè)同塔多回高壓架空輸電線路，可以對線路走廊的輸電壓力有所緩解。特別是人口密集獨較高的中心城市和經(jīng)濟發(fā)展較快的地區(qū)，線路走廊的建設(shè)情況日趨緊張。城市電網(wǎng)不斷擴容以通過擴大輸電覆蓋面而滿足城市日漸緊張的供電需求，并采用同塔多回高壓架空輸電線路，可以解決電能傳輸供需不平衡的問題，使城市架空電力走廊正常運行。

［1］李都紅，李雪剛，王勁松.淺談變電站綜合自動化技術(shù)的應(yīng)用［J］.電氣應(yīng)用，2011（10）：2-5.

［2］蔣紹科，彭思義.同塔多回路架空輸電線路的設(shè)計探討［J］.能源環(huán)境，2012（18）：86-88.

［3］蔣寧.淺析同塔架空輸電線路設(shè)計要點［J］.科技咨詢，2011（5）：130-131.

［4］潘廣亮.架空輸電線路同塔多回架設(shè)的設(shè)計初探［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（15）：139-139.

［5］丁書文，黃訓(xùn)誠，胡宇宙.變電站綜合自動化原理及應(yīng)用［M］.北京：中國電力出版社，2012：125-131.

TM726

A