多回路钢管杆在城镇110kV送电线路中的应用

施鲁宁 张会欣 赵景阳 姜卫明

1,河南省巩义市供电公司 451200；2, 郑州供电公司 450006

多回路钢管杆在城镇110kV送电线路中的应用

施鲁宁1张会欣1赵景阳1姜卫明2

1,河南省巩义市供电公司 451200；2, 郑州供电公司 450006

通过对110kV鲁清线四回路钢管杆架空送电线路设计方案、安全系数、耐雷水平、基础设计、进站方式的研究，提出了解决城镇建设规划与架空送电线路建设这一矛盾的方案。

四回路;钢管杆线路;防雷保护;灌注桩

随着我国国民经济高速发展，城镇电网建设改造步伐加快，线路走廊日益紧张。线路走廊用地、拆迁费用更是日益昂贵 ,在线路投资中比例越来越大。

巩义市回郭镇作为全国综合实力百强乡镇，大工业分布密集，为河南省三大铝工业集聚区之一，年铝加工能力达100万吨，目前已有四座110kV变电站为该区供电。新建110kV清易变位于新增负荷中心， 220kV鲁庄变到清易变新建线路通道选择困难，仅能沿S207引线路旁绿化带前进。为统筹规划线路走廊，节约用地，新建线路采用四回路钢管杆。

1、通道选择

110 kV清易变位于回郭镇东北，深入负荷中心；220k V鲁庄变位于回郭镇南部，两站直线距离约5km，S207省道与该两站相连接。清易变与鲁庄变间为回郭镇人口聚集区，民居、厂房密布，310国道横亘其间。新建线路选择沿S207省道前进，S207省道路旁绿化带宽为2m，经过优化，本工程所用钢管杆最大直径为1. 8m，不会对该段交通造成影响。

2、钢管杆相关参数的确定

2.1 气象条件

根据《110-500kV架空送电线路技术规程》（以下简称规程）中附录A的典型气象区主要数据，取最大风速30m/s，覆冰厚度10mm。最高气温40℃，最低气温-20℃。

2.2 导线型号及回路数的确定

清易变最终规模为3×63MW，通过鲁庄变双回路对其供电。由于清易变所供用户基本为大负荷用户，对供电稳定性要求较高。考虑在一回路发生故障停运情况下不压限负荷，导线选用2×LGJ-240/ 30钢芯铝绞线，最大传输功率187M W，能够满足要求。

新建线路沿途经过110kV衡兴变，由小火电厂供电。考虑到小火电机组关停及该站负荷的发展以及回郭镇线路走廊紧张的现实，需为该站预留两回线路通道。新建线路前段选用四回路钢管杆。

2.3 导地线安全系数的确定

本工程地线一根选用LHBGJ-70/40铝包钢绞线、一根选用OPGW-24芯复合光缆地线。考虑到本工程回路数多，导线截面大，如按常规安全系数设计（导线K=2.5），将对杆塔结构和基础配置提出相当高的要求。故设计时提高了导、地线的安全系数，以减小使用张力。但是，根据弧垂计算公式：

式中 f－弧垂

g－架空线的比载

l－档距

σ－架空线最低点应力

导地线的弧垂与应力成反比，也就是说，在档距不变的情况下，随着安全系数的增大，导地线的弧垂也将同时增大，因此，需在应力和弧垂之间应寻找一个最佳结合点。经过反复计算，最终确定导线安全系数为6.3，LHBGJ-70/40铝包钢绞线安全系数为7.98，OPGW-24芯复合光缆地线安全系数为9.13。

导地线安全系数加大以后，线路档距不能放得太大，否则，需增加杆塔高度。经验算，在杆塔超过一定高度后，因高度的增加所产生的费用将超过增加一基杆塔的费用，因此需合理确定线路平均档距。本工程取120米，在保证安全性的前提下，又取得了较好的经济效益。

2.4 导线布置方式及线间距离

本工程导线排列形式如图图1～2所示（图1为直线杆、图2为90°转角杆）。

此种导线排列方式优点是线路走廊小、回路清晰、便于维护检修；缺点是杆塔全高较高。由于本工程大部分沿S207引线前进，道路两边民房较多，故采用此种导线排列方式。

根据规程规定，直线杆塔同一回路垂直线间距离110kV不小于3.5米，不同回路不同相间垂直距离不小于4米。

3、防雷保护

3.1 线路雷击次数

线路雷击次数与雷暴日、地面落雷密度（ɣ）以及线路遭受雷击的面积（等值受雷面积）有关。对一般高度的线路，根据1997年的《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）其等值受雷面积的宽度取为4hav（hav为避雷线的平均高度，m），当年雷暴日数T=40，地面落雷密度ɣ=0.07次/km2·雷暴日,每年每百公里线路的雷击次数为

式中，b表示两根地线之间的距离,已知为2.4m；h表示地线在杆塔上的悬挂点高度，已知为42米（以直线塔为例）；f表示地线的弧垂，已知为6m。

3.2 线路绕击率计算

防止雷直击导线最有效的方法就是采用全线架设避雷线，但避雷线对导线的防护并非绝对安全，仍存在一定的雷绕击导线的可能性。雷绕过避雷线直击导线的概率与避雷线对导线的保护角、杆塔高度以及线路经过的地区、地貌、地质条件有关。

避雷线对边导线的保护范围按保护角来确定，并按下列公式计算绕击率。

本线路经过平原地区，lgP=(θ√h)/ 86-3.9

式中，Pθ表示平原线路的绕击率；θ表示杆塔上地线对外侧导线的保护角，已知为16°；h表示地线在杆塔上的悬挂点高度，已知为42米。

4、基础设计

图1

图2

回郭镇紧临伊洛河，土质松软，地下水位高，地耐力仅为80KPa。且线路基本位于S207旁绿化带内。考虑到地质条件较差，同时兼顾施工方便，钢管杆基础采用钻孔灌注桩。通过对钻孔灌注桩的抗拔稳定性及下压承载力的计算，对于承受水平力和弯矩的单桩，还计算了桩身的最大弯矩及其作用位置。对于转角、终端杆塔，长期承受下压力作用的单桩，对沉降量有特殊要求的，还进行了地基的沉降量计算。在保证安全的基础上，尽量优化基础设计，做到了安全性与经济型的统一。

5、四回路架空线进站研究

四回路架空线进站时，受限于龙门架夹角、线间距离等诸多因素，不能在站外同时进站。如果变电站外比较开阔，四回路架空线可提前分成两条双回路，根据经验，可将同侧导线接至同一基双回路杆塔上。220kV鲁庄变外地势比较开阔，新建线路在鲁庄变侧即采用此种方式。如果变电站外线路通道紧张，则需考虑两回架空进线、两回电缆进线。且电缆需接至下层横担上。110kV清易变深入负荷区，周围厂房密集，且紧邻310国道，故进站采用架空线加电缆的方式。

在进线终端采用钢管杆的情况下，重点考虑以下两个问题：

a)连接电缆的横担，其垂直距离按传统的3.5米不太合适。由于电缆连接时，避雷器、电缆终端头需安装在两层横担中间，为使电缆终端头尽量垂直，减少其受力，两层横担距离加大到4.8米。

b)电缆上杆的方法，力求做到安全、实用、美观。

6、结束语

鲁庄变到清易变同塔四回路钢管杆线路已建成投运一年，彻底解决了回郭镇工业园区的用电瓶颈，取得了较好的经济效益和社会效益。

从电网建设的远景来看，线路不断增多，走廊越来越紧张，特别是由于规划部门对土地审批越来越严格，线路通道在很多地区已经成为影响电网建设的主要因素。

由于采用同塔多回路钢管杆可充分利用线路走廊、减少占地，其应用必然不断增加。从环境保护和节约土地资源等综合社会效应方面统筹考虑，同塔多回路钢管杆具有广阔的应用前景。