高压、超高压和特高压输变电工程防洪标准刍议

潘晓春，巫黎明，许 轶

(1. 江苏省电力设计院，江苏 南京 211102；2. 河南省电力勘测设计院，河南 郑州 450007)

1 概述

为适应我国国民经济各部门、各地区的防洪要求和防洪建设的需要，维护人民生命财产的防洪安全，原建设部于1994年6月发布了由水利部会同有关部门共同制订的《防洪标准》(GB50201－94)(下文称“94防洪标准”)。“94防洪标准”属于强制性国家标准，自1995年1月施行以来为我国各类工程的防洪建设发挥了重要的指导作用。

近年来，我国超高压电网工程建设得以快速发展，西电东送、疆电外送、蒙电南送等跨区域长距离±800 kV或1000 kV特高压输变电工程正在规划建设。为适应和指导超高压和特高压输变电工程的勘测设计，我国先后编制或修订了多部国家或行业技术标准。这些技术标准涉及的电压等级已超出“94防洪标准”所涵盖的范围，各技术标准间的防洪标准的条文规定甚至存在不尽一致的现象，给实际勘测设计工作者带来困惑；另一方面，受全球气候变化影响，极端天气导致洪涝灾害有频繁发生之势，对输变电工程防洪工作提出新的挑战。

为适应新的形势和新的要求，增强技术标准的适应性与协调性，对高压、超高压和特高压输变电工程的防洪标准予以重新审视与梳理非常必要。

2 现行输配电设施防洪标准

根据现行“94防洪标准”规定，35 kV及以上的高压和超高压输配电设施，根据电压等级分为四级，各等级的防洪标准按表1确定。

表1 高压和超高压输配电设施的等级和防洪标准

由表1可知，“94防洪标准”按照电压等级确定防护等级，并采取高压和超高压输电工程的防洪标准与配电工程防洪标准一致的原则而制定的。该原则在输变电工程防洪标准的修订中应该予以继续坚持。

3 变电工程防洪标准的修订建议

对于35～110kV变电站工程，现行设计规范规定：站址标高宜在50年一遇高水位上，无法避免时，站区应有可靠的防洪措施或与地区(工业企业)的防洪标准相一致，并应高于内涝水位。

对于220 kV及以上电压的变电站工程，DL/T5218－2005规定：所址设计标高宜高出频率为1%的高水位之上，否则应有可靠的防洪措施。而现行《220 kV～750 kV变电站设计技术规程》是DL/T5218－2005的替代版，其第3.0.7条规定了站址防洪与防涝的原则性要求，即“站址选择应满足防洪及防涝的要求，否则应采取防洪及防涝措施。”并未涉及变电站的防洪标准，具体标准按《变电所总布置设计技术规程》(DL/T5056－2007)执行。

DL/T5056－2007第6.1.1条规定：220 kV枢纽变电站及220 kV以上电压等级的变电站，站区场地设计标高应高于频率为1%的洪水水位或历史最高内涝水位；其他电压等级的变电站站区场地设计标高应高于频率为2%的洪水水位或历史最高内涝水位。

DL/T5056－2007条文说明指出：110kV变电站甚至一般的220 kV变电站，点多、面广、量大，无法保证站区场地设计标高在频率为1%的洪水位或历史最高内涝水位以上，有些110kV、220 kV变电站负荷中心所在地(或者整个城市)本身就在频率为1%的洪水位或历史最高内涝水位以下，在负荷中心附近无法找到符合要求的站址，若要采取填土或其他方法防洪、防涝，费用较高也难以实现；另一方面，随着我国输变电网架的完善与加强，各等级变电站在电网中的重要性已较以前相对下降。鉴于上述地区防洪与电网建设的现实，DL/T5056－2007规定的防洪标准实际上已较“94防洪标准”有所降低。

DL/T5056－2007强调了220 kV枢纽变电站及220 kV以上电压等级的变电站的防洪标准为1%，其他电压等级或220 kV非枢纽变电站的防洪标准取2%。

综上所述，兼顾历史与现实，本文建议35 kV及以上的高压、超高压和特高压变电工程，应根据电压分为三个防护等级，各防护等级的防洪标准按表2确定。有特殊要求的，应按照相关规定确定。

表2 高压、超高压和特高压变电工程的防护等级和防洪标准

表2电压依据我国输电网高压、超高压和特高压相应电压等级来划分。国际上，对于交流输电网，高压通常指35 kV及以上、220 kV及以下的电压等级；超高压通常指330 kV及以上、1000 kV以下的电压等级；特高压指1000 kV及以上的电压等级。对于直流输电，超高压通常指±500 kV、±660 kV等电压等级，特高压通常指±800 kV及以上电压等级。

据此，总体看来，本文建议高压、超高压变电工程的防洪重现期分别取50年和100年，特高压变电工程防洪重现期取100年及以上。当特高压变电工程位于表2所列的防洪不利的地区时，其重现期取200年。

4 输电工程防洪标准的修订建议

4.1 现行防洪标准的问题

原则上，架空输电线路防洪标准应基于“94防洪标准”的相关规定制订并执行。然而，现行输电线路设计技术规范中已根据工程实践等因素予以调整。

现行《110kV～750 kV架空输电线路设计技术规范》第12.0.8条条文说明规定：500 kV大跨越杆塔基础可采用50年一遇；500 kV输电线路和110～330 kV大跨越杆塔基础可采用30年一遇；其他电压等级输电线路和无冲刷、无漂浮物的内涝积水地区的杆塔基础可采用5年一遇；当有特殊要求时，应遵循相关标准确定。该条文说明对750 kV线路及直流线路的防洪标准未作规定。

上述规定较“94防洪标准”第7.0.5条的防洪标准(见前文表1)整体上降低甚多。笔者认为，即便考虑到近年来电网快速发展110～220 kV线路重要性相对下降，上述规定亦仍显偏低。

那么，如何审视、梳理并修订各电压等级架空输电线路防洪标准呢？笔者认为可以基于线路设计气象的重现期等方面予以审视。

4.2 参考设计气象重现期取值

鉴于洪水本质上也属自然界的气象灾害，理应具有相同等级的设防标准。然而考虑到洪水对塔基造成的损害相对较难修复，防洪重现期可以与线路防御大风、覆冰的设计气象的重现期参照确定，且不宜低于气象条件设防标准。

现行输电线路工程设计规范规定基本风速、设计冰厚等气象条件的重现期为：1000 kV、±800 kV线路及其大跨越重现期为100年，500 kV、750 kV等级的线路及其大跨越重现期为50年，110～330 kV等级的线路及其大跨越重现期为30年。

根据上述条文，一般线路和大跨越线路的设计气象的重现期是相同的。然而，实际上，对于输电线路大跨越工程的基本风速与设计冰厚，设计规范规定：大跨越基本风速，当无可靠资料时，宜将附近陆上输电线路的风速统计值换算到跨越处历年大风季节平均最低水位以上10 m处，并增加10%，然后考虑水面影响再增加10%后选用。大跨越基本风速不应低于相连接的陆上输电线路的基本风速；大跨越设计冰厚，除无冰区段外，宜较附近一般输电线路的设计冰厚增加5 mm。因此，大跨越基本风速、设计冰厚实质上高于相连陆上线路，亦即其防范大风、覆冰的设计标准实质上高于一般输电线路。

从网架结构来看，大跨越工程和变电站均属于电网中的重要节点，两者的重要性相当，两者防洪标准亦应大体相当，亦即各电压等级的大跨越线路防洪标准与表1所示应保持一致，而一般线路的防洪标准可在此基础上逐级适当降低。

4.3 由塔基冲刷预测年限来审视

设计基准期为确定可变作用等的取值而选用的时间参数，确定可变荷载代表值时应采用50年设计基准期；设计使用年限为设计规定的结构或结构构件不需要进行大修即可按预定目的使用的年限。

防洪标准相当于结构上的设计基准期。洪水现象为随机事件，并无固定的周期，所谓100年一遇是指大于或等同于这样的洪水在很长时期内平均每100年出现一次，而不能理解为恰好每隔100年出现一次。用作设计防范的是洪水这样的一个不确定的概率事件；另一方面，河(海)床演变、塔基冲刷预测年限与结构设计使用年限或塔基寿命相对应，防范的是一个与寿命有关的相对确定的事件。

工程使用寿命和防洪重现期虽属两个不同的概念，但是工程使用寿命是一个相对确定的期限，而防洪标准防范的是不确定的概率事件。架空输电线路防洪标准事关线路运行安全，一般而言重现期不宜低于其使用工程使用寿命。

根据相关勘测技术标准，各级高压、超高压和特高压架空输电线路的河(海)床演变、塔基冲刷预测年限或工程寿命的规定如下：

DL/T5076－2008第12.1.3条条文说明：根据基础设计的要求，对于220 kV及以下架空线路，预测河床演变发展趋势的年限，一般按线路寿期30年考虑，在此期间，应保证塔位的稳定；GB50548－2010第21.1.1条条文说明：河(海)床稳定性判定和塔基处最大冲刷深度计算应考虑未来30～50年为预测期限，主要考虑到330～750 kV线路工程使用寿命一般为30～50年；GB 50741－2012第3.3.1条规定：1000 kV架空输电线路河(海)床稳定性分析应预测未来50年内河(海)床演变趋势。

据此，各电压等级一般输电线路防洪重现期可分别取30～50年不等。

4.4 结论与修订建议

综上，分别由输电线路设计气象的重现期、工程使用寿命以及塔基冲刷预测年限等方面来审视，35 kV及以上的架空输电线路，应根据其电压分为三个防护等级，各防护等级的防洪标准按表3确定。有特殊要求的，应按照相关规定确定。

表3 高压、超高压和特高压输电工程的防护等级和防洪标准

由表3，笔者建议高压、超高压大跨越线路工程防洪重现期与相应等级的变电工程相同；而高压、超高压以及特高压一般线路工程的防洪标准可适当降低，其重现期分别取30年、50年和100年。

5 结语

(1)随着我国输变电网架的完善与加强，各等级输变电工程在电网中的重要性已较以前相对下降，这为适当降低防洪标准提供了可能。

(2)架空输电线路工程的防洪标准应体现整体的防洪能力要求，包括基础防冲、防浪、静水和动水压力，以及弧垂净高，宜统一标准，不应相互割裂而出现不同的标准。

(3)洪水灾害本质上亦属气象灾害，输变电工程防洪重现期应与大风、覆冰等的设计气象重现期相互协调，同时考虑到水毁后工程的修复难度，各电压等级工程防洪标准不宜低于相应的气象设防标准。

(4)本文建议高压、超高压变电工程的防洪重现期分别取50年和100年，特高压变电工程防洪重现期取100年及以上，当特高压变电工程位于防洪不利地区时，其重现期取200年。

(5)从网架结构来看，大跨越工程和变电站均属于电网中的重要节点，两者的重要性相当，两者防洪标准亦应大体相当，亦即各电压等级大跨越工程防洪标准应与相应等级的变电工程相同，高压、超高压以及特高压一般线路工程的防洪标准可适当降低，建议重现期分别取30年、50年和100年。

[1]GB 50201－94，防洪标准[S]．

[2]GB 50059－2011，35 kV～110kV变电站设计规范[S]．

[3]DL/T5218－2005，220 kV～500 kV变电所设计技术规程[S]．

[4]DL/T5218－2012，220 kV～750 kV变电站设计技术规程[S]．

[5]DL/T5056－2007，变电站总布置设计技术规程[S]．

[6]刘振亚．特高压交直流电网[M]．北京：中国电力出版社，2013．

[7]GB 50545－2010，110kV～750 kV架空输电线路设计规范[S]．

[8]GB 50790－2013，±800 kV直流架空输电线路设计规范[S]．

[9]GB 50665－2011，1000 kV架空输电线路设计规范[S]．

[10]GB 50153－2010，工程结构可靠性设计统一标准[S]．

[11]GB 50009－2012，建筑结构荷载规范[S]．

[12]DL/T5076－2008，220 kV及以下架空送电线路勘测技术规程[S]．

[13]GB 50548－2010，330 kV～750 kV架空输电线路勘测规范[S]．

[14]GB 50741－2012，1000 kV架空输电线路勘测规范[S]．