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摘要:偏远山区送电线路是一个综合性的问题,需要考虑到与之相关的许多方面,而设计标准也比平地的设计和丘陵地区的设计有所提高。本文结合山区送电线路工程的需求与特点,总结出110kV送电线路设计中的问题解决方案。
关键词: 送电线路；偏远山区；解决方案
1 引言
我国的大部分地区属于偏远山区,随着电力事业的飞速发展,近年来电网建设非常迅速。偏远山区送电线路的设计有着一些特殊的注意事项,由于山区地理条件和气候的特殊性,设计线路时必须综合考虑其具体路径的走向、线路导线的型号、机械施工的模式以及防雷具体措施等,都与普通地形的设计有着诸多不同之处,在设计初期就必须考虑到以上的问题。
2 偏远山区110kV送电线路设计主要问题分析
2.1 路径选择问题
处于山区的送电线路往往具有地形相对复杂多变,相对高差较一般地区偏大的特点,加上村庄往往位于山沟底部,房屋的分布比较松散,有些地区还有河流,这些因素都为送电线路的路径选择带来了难题。一些山区的送电线路设计具有曲折系数偏大、转角数量增多的特点,整个过程的线路路径走向复杂多变,不够科学。因此，可以在设计前期进行充分的线路路径优化措施(比如使用海拉瓦航测系统) 。
在三维数字地图界面上,通过对路径的对比与选择,最大程度地使线路缩短长度,达到优化的效果。同时注意尽量避开气候区以及地质危险区,并结合房屋拆迁计划进行合理的布局与选择。在三维数字地图进行线路选择和对比时,应优先选择高度差小、海拔低的区域,并使设计线路与公路、既存线路尽量靠近,从而进一步降低施工难度和工程量。以上的举措能够在尽量节约工程造价的同时保证线路的质量。
2.2 导线选型问题
一般来讲,山区的海拔高度均在800m～1200m之间,相对高度差值较大,可达二百米,而相对高差则可达300m以上。此外,有些地区属于荒芜地段,更多的山区则覆盖了各类杂树等。在进行送电线路设计时,应综合当地林业部门的意见,并充分考虑环境问题,将对环境的影响降至最低。针对大片林区,可以结合树木的平均高度进行跨越。《电力线路设计规程》规定“: 导线在弧垂最低点的应力不得超过导线瞬时破坏应力的40%,如果导线悬挂点比最低点高很多时,悬挂点的应力可较弧垂最低点应力高10%。”也就是说,在导线的应力设计方面,任意点的应力必须低于导线瞬时破坏应力的44%。在设计时应注意的是:若线路档距高于相应高差要求时的档距极限值,则必须严格依照《规程》的规定来放松导线应力。但是同时要考虑到的是,导线安全系数的放松会导致导线的弧垂增加,对于林区的跨越将产生不利影响。综合考虑之后,应该将导线的破断张力是否可以满足导线悬挂点应力即为首要考虑的因素。在此情况下，可以选择高强钢芯铝合金绞线,如JLHA2/G3A-300/40。此种导线的强度能够达到设计要求。具备较好的弧垂特性和过载能力,在山区线路送电工程中,可以满足大高差时导线悬点应力。此外,在线间距离较小时,此种导线的特性决定了导线弧垂大大减小,从而使因导线不同步摆动引起相间闪络的可能性大大降低,一旦投入运行后,线路的安全系数就增加了。
2.3 风偏距离的问题
风偏距离的问题属于电力设计的机电部分问题。在山区条件下的送电线路设计,当三相导线的排列方式为水平时,进行排杆位时,不但要考虑到中相导线的对地安全距离,在山区地形复杂的情况之下,还要充分考虑在风偏时,对地形凸出的山坡、岩石与边相导线之间的安全距离。结合工程勘测部门所提供的线路平断面图,在进行设计时一定要进行实测,尤其是针对地形凸出物的部分边线断面,一定要有准确的测量数据。对于一些雷击的危险点,在定位验算时应充分注意。此外,110kV送电线路在跨越铁路、高速公路时,应充分结合规程相关求,采用双联绝缘子串。由于山区地形复杂,杆塔承受的垂直档距很大,双联绝缘子串才能更好地满足其强度要求。
2.4 防震问题
微风振动是一种经常发生在架空电力线路、静止线条的涡流回流现象。微风振动的机械原理是稳定分层的风通过圆柱形如导线时发生的。当风吹向圆柱形物体时,在它的后面分层交错的涡流形成一定的压力差,这样就使圆柱形物体在与风吹动方向相垂直的方向产生移动的趋势。导线发生微风振动的条件:涡流的频率与导线的自然频率相一致,一般为30～ 120Hz；持续长时间的风作用与电线垂直方向1。
对于山区的送电工程,由于普遍存在电线张力大、悬挂点高、档距长的特性,因此防震问题比较复杂,而微风震动的频率范围也比较广。在这种情况之下,假如只采用一种单一类型的防震锤,由于其响应频率范围是固定的,因此效果不太理想。在大档距的山区线路中,可以采用综合化的方针方法,如将护线条、防振锤、阻尼线等混合使用,可以达到较大的响应频率范围和较好的防振效果。
2.5 接地问题
山区110kV电力线路所经地段的土壤电阻率一般为大于1000Ω•m。因此,要使得线路铁塔的接地电阻符合要求,必然需要放射形接地装置,每一根射线的长度可以达到数十米。山区还有一个特点就是坡度大、地形陡,容易为加长接地体施工带来困难,在这种情况之下,可以适当缩短放射形射线长度,并使用降阻剂使接地电阻进一步下降。在很多山区送电工程中都使用了降阻剂,取得了不错的效果。降阻剂首先通过与金属接地体的密切接触,使接触电阻得到降低,此外,还可以渗透到附近的土层里,使附近土层的电阻得到抑制,从而形成一个低电阻区域。另外,降阻劑还能起到良好的防腐蚀的保护作用。在使用降阻剂时应有以下注意事项:首先注意降阻剂的性态,若已经失效、结块,则应停止使用；其次,降阻剂的使用应结合当地土壤电阻率、地理条件等实际情况；第三,降阻剂使用前应搅拌均匀,按照说明书与注意事项严格进行。
3 结束语
除去上文所论述的设计要点之外,还应在以下几个方面加以注意,如杆塔上拔、导地线弧垂配合、导线悬垂串悬垂角等,均需要在设计前期进行计算和确认。设计人员应该进一步熟悉专业知识,结合山区的特点和电力安全需求,使设计能够达到可靠安全、经济适用。
关键词: 送电线路；偏远山区；解决方案
1 引言
我国的大部分地区属于偏远山区,随着电力事业的飞速发展,近年来电网建设非常迅速。偏远山区送电线路的设计有着一些特殊的注意事项,由于山区地理条件和气候的特殊性,设计线路时必须综合考虑其具体路径的走向、线路导线的型号、机械施工的模式以及防雷具体措施等,都与普通地形的设计有着诸多不同之处,在设计初期就必须考虑到以上的问题。
2 偏远山区110kV送电线路设计主要问题分析
2.1 路径选择问题
处于山区的送电线路往往具有地形相对复杂多变,相对高差较一般地区偏大的特点,加上村庄往往位于山沟底部,房屋的分布比较松散,有些地区还有河流,这些因素都为送电线路的路径选择带来了难题。一些山区的送电线路设计具有曲折系数偏大、转角数量增多的特点,整个过程的线路路径走向复杂多变,不够科学。因此，可以在设计前期进行充分的线路路径优化措施(比如使用海拉瓦航测系统) 。
在三维数字地图界面上,通过对路径的对比与选择,最大程度地使线路缩短长度,达到优化的效果。同时注意尽量避开气候区以及地质危险区,并结合房屋拆迁计划进行合理的布局与选择。在三维数字地图进行线路选择和对比时,应优先选择高度差小、海拔低的区域,并使设计线路与公路、既存线路尽量靠近,从而进一步降低施工难度和工程量。以上的举措能够在尽量节约工程造价的同时保证线路的质量。
2.2 导线选型问题
一般来讲,山区的海拔高度均在800m～1200m之间,相对高度差值较大,可达二百米,而相对高差则可达300m以上。此外,有些地区属于荒芜地段,更多的山区则覆盖了各类杂树等。在进行送电线路设计时,应综合当地林业部门的意见,并充分考虑环境问题,将对环境的影响降至最低。针对大片林区,可以结合树木的平均高度进行跨越。《电力线路设计规程》规定“: 导线在弧垂最低点的应力不得超过导线瞬时破坏应力的40%,如果导线悬挂点比最低点高很多时,悬挂点的应力可较弧垂最低点应力高10%。”也就是说,在导线的应力设计方面,任意点的应力必须低于导线瞬时破坏应力的44%。在设计时应注意的是:若线路档距高于相应高差要求时的档距极限值,则必须严格依照《规程》的规定来放松导线应力。但是同时要考虑到的是,导线安全系数的放松会导致导线的弧垂增加,对于林区的跨越将产生不利影响。综合考虑之后,应该将导线的破断张力是否可以满足导线悬挂点应力即为首要考虑的因素。在此情况下，可以选择高强钢芯铝合金绞线,如JLHA2/G3A-300/40。此种导线的强度能够达到设计要求。具备较好的弧垂特性和过载能力,在山区线路送电工程中,可以满足大高差时导线悬点应力。此外,在线间距离较小时,此种导线的特性决定了导线弧垂大大减小,从而使因导线不同步摆动引起相间闪络的可能性大大降低,一旦投入运行后,线路的安全系数就增加了。
2.3 风偏距离的问题
风偏距离的问题属于电力设计的机电部分问题。在山区条件下的送电线路设计,当三相导线的排列方式为水平时,进行排杆位时,不但要考虑到中相导线的对地安全距离,在山区地形复杂的情况之下,还要充分考虑在风偏时,对地形凸出的山坡、岩石与边相导线之间的安全距离。结合工程勘测部门所提供的线路平断面图,在进行设计时一定要进行实测,尤其是针对地形凸出物的部分边线断面,一定要有准确的测量数据。对于一些雷击的危险点,在定位验算时应充分注意。此外,110kV送电线路在跨越铁路、高速公路时,应充分结合规程相关求,采用双联绝缘子串。由于山区地形复杂,杆塔承受的垂直档距很大,双联绝缘子串才能更好地满足其强度要求。
2.4 防震问题
微风振动是一种经常发生在架空电力线路、静止线条的涡流回流现象。微风振动的机械原理是稳定分层的风通过圆柱形如导线时发生的。当风吹向圆柱形物体时,在它的后面分层交错的涡流形成一定的压力差,这样就使圆柱形物体在与风吹动方向相垂直的方向产生移动的趋势。导线发生微风振动的条件:涡流的频率与导线的自然频率相一致,一般为30～ 120Hz；持续长时间的风作用与电线垂直方向1。
对于山区的送电工程,由于普遍存在电线张力大、悬挂点高、档距长的特性,因此防震问题比较复杂,而微风震动的频率范围也比较广。在这种情况之下,假如只采用一种单一类型的防震锤,由于其响应频率范围是固定的,因此效果不太理想。在大档距的山区线路中,可以采用综合化的方针方法,如将护线条、防振锤、阻尼线等混合使用,可以达到较大的响应频率范围和较好的防振效果。
2.5 接地问题
山区110kV电力线路所经地段的土壤电阻率一般为大于1000Ω•m。因此,要使得线路铁塔的接地电阻符合要求,必然需要放射形接地装置,每一根射线的长度可以达到数十米。山区还有一个特点就是坡度大、地形陡,容易为加长接地体施工带来困难,在这种情况之下,可以适当缩短放射形射线长度,并使用降阻剂使接地电阻进一步下降。在很多山区送电工程中都使用了降阻剂,取得了不错的效果。降阻剂首先通过与金属接地体的密切接触,使接触电阻得到降低,此外,还可以渗透到附近的土层里,使附近土层的电阻得到抑制,从而形成一个低电阻区域。另外,降阻劑还能起到良好的防腐蚀的保护作用。在使用降阻剂时应有以下注意事项:首先注意降阻剂的性态,若已经失效、结块,则应停止使用；其次,降阻剂的使用应结合当地土壤电阻率、地理条件等实际情况；第三,降阻剂使用前应搅拌均匀,按照说明书与注意事项严格进行。
3 结束语
除去上文所论述的设计要点之外,还应在以下几个方面加以注意,如杆塔上拔、导地线弧垂配合、导线悬垂串悬垂角等,均需要在设计前期进行计算和确认。设计人员应该进一步熟悉专业知识,结合山区的特点和电力安全需求,使设计能够达到可靠安全、经济适用。