引言
高壓輸電常見的方式有兩種,一是電纜輸電,二是架空輸電。雖然架空輸電線路的建設(shè)難度大,容易受到自然環(huán)境的影響,不過后期運行維護較為方便,因此在長距離電力輸送中,架空輸電依然是高壓輸電線路的首選。高壓輸電線路電氣設(shè)計關(guān)系到輸電線路的運行效果,如果電氣設(shè)計本身缺乏合理性,則必然會影響高壓輸電線路整體的運行穩(wěn)定可靠性,必須引起建設(shè)單位的高度重視。
1工程概況
赤道幾內(nèi)亞共和國吉布勞水電站輸變電工程的線路部分包括424.16km的220kV輸電線路(其中雙回路約176.98km,單回路約247.18km)、617.53km的110kV輸電線路(均為單回路)和73km的20kV輸電線路。該工程沿線地形除少部分為平地外,大部分為丘陵和山地,交通條件較好。從線路的施工和運行維護角度出發(fā),線路路徑基本上均是沿公路兩側(cè)500m范圍內(nèi)架設(shè),而不考慮從森林深處通過以縮短線路長度為目的的路徑架設(shè)。
2高壓輸電線路電氣設(shè)計存在的問題
2.1路徑選擇問題
當(dāng)前,在不少高壓輸電線路工程的電氣設(shè)計中,設(shè)計人員沒有充分重視路徑選擇,在缺乏現(xiàn)場考察分析的情況下,很容易影響路徑選擇的合理性,在提高設(shè)計成本的同時,也無法保證工程的安全性。
2.2桿塔選型問題
結(jié)合該工程線路沿線的自然條件,高壓輸電線路電氣設(shè)計采用架空敷設(shè)的方式,其中桿塔選型是一個非常重要的環(huán)節(jié),桿塔型號在保障高壓輸電線路質(zhì)量和安全方面發(fā)揮著非常重要的作用。但是部分設(shè)計人員在桿塔選型過程中,并沒有嚴格把控好設(shè)計流程,導(dǎo)致桿塔基礎(chǔ)型號的選擇不合理,影響電氣設(shè)計的質(zhì)量和安全。
2.3防雷接地問題
高壓輸電線路長度長,沿線環(huán)境復(fù)雜,建筑稀少,容易受到雷擊影響。如果在線路電氣設(shè)計過程中,沒有充分考慮上述情況,防雷接地設(shè)計不合理,那么在惡劣天氣的影響下,很容易出現(xiàn)線路短路或者漏電問題,導(dǎo)致設(shè)計成本增加的同時,也會造成后期運行維護工作量的增加。
3高壓輸電線路設(shè)計問題的改進對策
3.1優(yōu)化路徑選擇
由于赤道幾內(nèi)亞各城市之間的道路較少,基本是城市與城市之間的聯(lián)通公路,主要的居民集中地都分布在公路兩側(cè),公路兩側(cè)5~10m以外的地方基本都是茂密的熱帶雨林,因此將線路設(shè)置在公路兩側(cè)500m范圍內(nèi)。以工程中的220kV線路BATA~NKUE為例,從BATA變電站220kV門構(gòu)向東出線后,基本沿公路兩側(cè)架設(shè)。沿線經(jīng)過MACHINDA,到達NIEFANG以后線路轉(zhuǎn)向東北方向,最后從西南方向到達NKUE變電站220kV門構(gòu)。
3.2做好桿塔選型工作
(1)明確桿塔設(shè)計原則。本工程桿塔設(shè)計按照DL/T5092一1999《110~500kV架空送電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)程》,DL/T5154一2002《架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)定》,GB50009一2001《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》,GB50017一2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》,并參照《電力工程高壓送電線路設(shè)計手冊》等相關(guān)設(shè)計、施工、運行等方面的規(guī)程、規(guī)范、技術(shù)規(guī)定和技術(shù)要求進行設(shè)計。
(2)所有鐵塔構(gòu)件(包括角鋼和鋼板)、螺母、螺栓均采用o235和o345鋼。鐵塔構(gòu)件的厚度不小于3mm(橫擔(dān)下平面主材的最小厚度為5mm),鐵塔緊固螺栓采用6.8級鍍鋅粗制螺栓,螺栓直徑分別為16mm、20mm和24mm,螺栓孔比相應(yīng)的螺栓直徑大1.5mm,地腳螺栓材質(zhì)采用o235或35號優(yōu)質(zhì)碳素鋼,焊條材質(zhì)采用E43、E50。
(3)鐵塔的全部構(gòu)件,在鋸、剪、鉆、銼、彎曲加工標識完成之后,應(yīng)通過熱浸工藝進行鍍鋅。鍍鋅層應(yīng)光潔、厚度均勻,無缺陷。所有的螺栓或螺桿(包括絲扣部分)及螺母應(yīng)進行熱鍍鋅,或采用其他認可的工藝進行鍍鋅。
(4)鐵塔的所有構(gòu)件通過螺栓和螺母進行固定,所有的螺母下方應(yīng)使用彈簧墊圈(即防松墊圈)和平墊圈,所有的螺栓頭和螺母應(yīng)為六邊形,在防攀保護裝置以下采取防偷盜螺栓和螺母,鐵塔接地的連接螺栓裝防盜螺母套。螺栓的絲扣不進入所連接構(gòu)件間的剪切面,螺栓的最小直徑為16mm。
(5)每座鐵塔配備釘齒式防攀保護裝置。每座鐵塔在一條腿上配備登塔腳釘,腳釘位于轉(zhuǎn)角方向的對面。登塔腳釘伸出鐵塔構(gòu)件130mm,且中心相隔不超過380mm,交叉裝在塔腿主材的兩個面上,從防攀保護裝置開始直到地線。防攀保護裝置下的塔腿主材兩面留有可拆除登塔腿釘?shù)目?中心間隔不超過380mm。
3.3關(guān)注防雷接地
高壓輸電線路電氣設(shè)計中,防雷接地的設(shè)計主要體現(xiàn)在地線選擇和接地電阻控制兩個方面。在實踐中,設(shè)計人員需要明確地線選擇的基本原則:(1)根據(jù)規(guī)程要求,地線的安全系數(shù)不應(yīng)小于2.5,并且應(yīng)大于導(dǎo)線的設(shè)計安全系數(shù)。地線的平均運行應(yīng)力不得超過破壞應(yīng)力的25%,并且要保證在各種工況下,在檔距中央地線的弧垂小于導(dǎo)線弧垂。(2)根據(jù)防雷要求,在15℃、無風(fēng)、無冰條件下,導(dǎo)線與地線在檔距中央應(yīng)保持不小于(0.012L＋+)1的間距。(3)根據(jù)線路設(shè)計技術(shù)規(guī)程規(guī)定,按地形情況、年均雷電日以及以往的運行經(jīng)驗來選擇地線截面。(4)滿足熱穩(wěn)定要求。同時,從提升線路本身耐雷水平,降低雷擊跳閘率的角度出發(fā),可以采取如下措施:1)對220kV和++0kV電壓等級的架空線路,全線架設(shè)雙地線,且地線對外側(cè)導(dǎo)線的保護角小于+5o:2)桿塔上兩根地線之間的距離不超過地線與導(dǎo)線間垂直距離的5倍:3)為避免雷擊檔距中央閃絡(luò),導(dǎo)線與地線在檔距中央的距離s應(yīng)滿足s≥0.0+2L＋+:4)根據(jù)考察收集的資料,線路沿線大部分塔位處的土壤電阻率約在50~+000Ω·1范圍內(nèi)。根據(jù)規(guī)程的要求,線路接地裝置的工頻電阻值應(yīng)滿足表+要求。
另外,在線路每基桿塔均設(shè)有接地裝置,桿塔的接地裝置擬采用水平放射型式。對于土壤電阻率特別高的地段,考慮采用一定的降阻劑。接地體采用熱鍍鋅圓鋼,其直徑為+211,接地引下線應(yīng)熱鍍鋅。接地體的埋設(shè)深度為0.61。桿塔的地腳螺栓與基礎(chǔ)接地鋼筋牢固焊接,可作為垂直接地體使用,從而有效降低桿塔的接地電阻。
4結(jié)語
總而言之,面對新的發(fā)展環(huán)境,在開展電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)過程中,應(yīng)該高度重視電氣設(shè)計工作,促進電氣設(shè)計質(zhì)量和水平的提高。從設(shè)計人員的角度,應(yīng)該立足高壓輸電線路的實際情況,從整體上把握電氣設(shè)計全過程,做好路徑選擇、桿塔選型以及防雷接地等設(shè)計工作,運用自身掌握的專業(yè)知識,提升高壓輸電線路電氣設(shè)計的有效性,切實保障高壓輸電線路電氣資源的合理使用,保證輸電線路的運行安全,減少電能傳輸過程中的損耗,為電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。
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