宁武盘道梁风电场送出线路抗冰设计浅谈

牛文军

（国网忻州供电公司，山西忻州034000）

0 引言

宁武盘道梁风电场110 kV送出线路起于宁武县盘道梁乡，止于宁武县阳方口镇。线路的航空距离16.8 km。沿线海拔高度在1 350～2 030 m之间。本线路恰处在山西省中、重冰区范围之内。根据以往工程可知：1986年～2007年之间处于该区域内的神头－原平220 kV线路127#铁塔扭曲倾倒，造成断线，途径南岭的神忻线220 kV线路110#至140#四十基铁塔约20 km长的范围内，瓷瓶导线严重覆冰，造成地线断落，形成短路。神太Ⅰ、Ⅱ回500 kV线路、神原Ⅰ、Ⅱ220 kV线路共4条主网线路先后跳闸，据了解，导线普遍覆冰直径约150 mm，最大导线覆冰直径约300 mm。此次积冰根据宁武积冰观测站记录，积冰类型为雨淞，直径为35 mm，厚度为21 mm。

1 线路覆冰厚度确定

发生严重覆冰地段属于北岳恒山余脉－崞山地段上，从覆冰条件上分析，此段山势呈东西走向，地理位置处在朔州、宁武、原平三县交界处，海拔高度在1 900～2 200 m之间，气温在0℃以下持续时间在6个月以上，湿度在80％可达100 d左右，确属极容易形成覆冰条件的地形，是典型的中、重冰区。

综上所述，根据工程气象水文报告，参考上述我省已建成的山区线路覆冰厚度采用值及多年来的运行经验，最后，确定本线路导线覆冰取15～20 mm（设计标准冰厚）。

2 线路路径选择

路径方案选择在保证安全的前提下，通过技术经济比较，力求避开严重覆冰地段，沿起伏不大的地形走线；应尽量避开横跨垭口、风道和河流水库等容易覆冰地带；翻山越岭时要避免大档距、大高差、不平衡档距，并缩短耐张段长度，杆塔使用条件应适当留有裕度；乃耐张段一般不能超过3 km；对于相对高耸、山区风道、垭口、抬升气流的迎风坡、较易覆冰等微地形区段，以及相对高差较大、连续上下山等局部地段的线路应加强抗冰灾害能力。

3 导线选择

导线是电力传输的主要载体，既要具有输送电能的主要功能，也要满足线路的安全可靠性和环境保护的要求。根据输送容量及经济电流密度计算，本工程线路导线截面初选300 mm2，再根据不同覆冰气象组合条件下导地线机械特性计算，在标准冰厚为15 mm地段导线选用JL/G1A－300/40钢芯铝绞线，在标准冰厚为20 mm地段导线选用JL/G1A－300/50钢芯铝绞线。在验算覆冰条件下，这两种型号导线弧垂最低点的最大应力不超过其拉断力的70％，导线悬挂点的应力不超过其拉断力的77％，完全满足中重冰区架空输电线路设计技术规定要求。

4 杆塔选型

在线路工程中，杆塔工程占线路本体造价的比重达30％左右。要设计一条技术先进、经济合理、安全可靠的输电线路，必须结合该工程实际情况合理地规划杆塔系列及设计条件。在中、重冰区杆塔导线应对称排列，导地线应有合理的水平偏移，塔身断面需为正方形。杆塔荷载计算需按实际覆冰厚度取相应荷载增大系数进行验算。本工程使用的杆塔是在国网典设通用设计的基础上，按照新规程《110 kV～750 kV架空输电线路设计规范》GB 50545－2010，结合本工程的特点和设计条件进行验算后使用到本工程中。直线塔选用风速为30 m/s，覆冰分别为15 mm和20 mm的猫头塔和酒杯塔系列，耐张塔相应选用风速为30 m/s，覆冰分别为15 mm和20 mm的转角塔系列。上述杆塔合理布置了导地线位置，有效避免了不均匀脱冰引起的导地线短路。

5 绝缘配合

在覆冰、污秽、积雪、高海拔等因素综合作用下，输电线路绝缘子的绝缘性能将显著降低。绝缘子覆冰闪络是指外加电压作用下，沿覆冰绝缘子和大气交界面发生的复杂放电现象，在闪络通道还可发生足够强的电离以产生电弧。因此防止绝缘子冰凌的产生对冰闪具有重大意义。借鉴以往抗冰经验，发现冰区采用玻璃悬式绝缘子比瓷绝缘子和复合绝缘子具有较多优势，并在绝缘子组串时采用插花配置（即将同吨位的绝缘子按大小盘径交叉组装）可有效减少冰凌的形成，防冰闪的效果非常明显。

6 防冰措施

输电线路防止冰害的措施主要有：“避、抗、融、改、防”五项主要措施，对无法避让和改道的线路宜抗、防结合。本工程对档距较大的重冰地段，采取增加杆塔，缩小档距的措施，以增加导地线的过载能力，减轻杆塔的荷载，减少不均匀脱冰时导地线的机遇。在重冰地段尽量避免大档距，使档距较为均匀，本线路档距一般在300 m以下。对于悬垂角与垂直档距较大的杆塔，采用双线夹，以增加线夹出口处导线的抗弯强度。为防止或减少覆冰及脱冰跳跃时导线断线，采用机械强度较高的钢芯铝绞线。冰闪频发线段采用V型串或大小盘径相间的插花布置等措施。