220kV四回路同塔架空输电线路跨越高铁方案研究及分析

蒋宁

摘要：220kV四回路同塔架空输电线路在现代电力基础建设与施工中，经常会面临要与高铁交叉，跨越的实际现状。目前对此输电线路设计中解决方法为独立耐张段形式。220kV同塔四回路线路设计的安全可靠性，同时，对同塔跨越高铁对高铁的运行、输电线路的检修进行研究及分析，为工程应用提供实用的参考资料。

关键词：跨越高铁；输电线路；方案；分析；

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）01（b）-0000-00

1 引言

近年来，伴随着我国对高铁的大力投资与建设，包括对原有铁路的全面化高速性改造，已经逐步形成了庞大的、系统的高铁网路。输电线路跨越高铁是不可避免的，由于高压输电线路线行紧张同塔四回路跨越是我们必须考虑的事情，潮州220千伏邹鲁输变电工程中四回220千伏线路需跨越高铁。

2 四回路线路跨越方案

根据潮州220千伏邹鲁输变电工程本期4回220kV出线，出线后直接跨越高铁；本线路方案有2种，一种为两条双回路出线跨越高铁，另一种为一条四回路出线跨越高铁。变电站位于火车站附近，线行用地紧张与当地政府协调采用同塔四回路设计。

按照规范要求的跨越高铁的独立耐张段要求，直线塔超过3基，本工程根据实际情况采用“耐-直-耐”的跨越方案，跨越档距不大于300米。输电线路与铁路交叉角度在原则上79度，尽量减少输电线路与高铁的接触面积。

3 杆塔选型

对现有南方电网标准设计，以及国内杆塔形式资料进行分析，常有的四回路杆塔导线布置形式为两种：一种是三层导线横担挂六相导线（简称：水平排列塔型），每侧横担挂两相导线；另一种是六层导线横担挂六相导线（简称：垂直排列塔型），每侧横担挂一相导线。

水平排列的四回路杆塔占用线路走廊较宽，并且在线路检修中一回线路检修需要至少2线路停電；考虑导地线在塔头尺寸需满足线路规范中大风、过电压、雷电过电压的要求，该线路位于沿海地区均为平地，同时考虑杆塔基础对高铁中心线之间的水平距离不应少于塔高加3.1米，220kV邹鲁站位于铁路南面100米，因此本工程杆塔形式选择图2中四回垂直排列塔型，减少杆塔全高，满足杆塔基础对铁路中心线的水平距离要求。

4 气象条件选择

根据气象资料所知，潮州属于亚热带地区，无覆冰，对输电线路主要是大风工况控制，220kV线路风速为33m/s（30年一遇，10米高），收集了附近的金上甲线、上官线资料风速均为33m/s，且多年没发生事故；高铁设计规范中对设计风速为取值为一百年一遇的风速，因此，更好的保证输电线路对高铁的安全运行，输电线路风速提高到50年一遇风速，根据资料50年一遇基本风速为35m/s。

5 绝缘配合

架空输电线路外绝缘水平主要取决于架空送电线路的工频电压、操作过电压和雷电过电压。对输电线路而言，绝缘子串长及形式的确定，是塔头尺寸确定及塔头结构设计的基础，同塔四回路杆塔同样可以按照此确定塔头尺寸；绝缘子是线路主要元件之一，应具有良好的电气性能和足够的机械强度。正确选择导线绝缘子型号对保证线路在各种情况下安全运行是十分重要的。

对于耐张塔，绝缘子串均采用纵向排列，无特殊布置方案；直线杆塔，通常采用“I”或“V”两种形式的绝缘子串，减小杆塔单侧横担长度，可以减少线路占用的线行宽度，就需减少导线风偏角，通常采用“V”串绝缘子串；考虑220kV同塔四回路出线，如发生四回路塔故障，邹鲁站全站停电；为防止此类事故的发生，线路尽量减少检修、清洁的次数，因此，采用“V”串形式，绝缘子斜挂在下雨或有风情况下自洁能力较好；同塔多回路线路采用不平衡差异化绝缘设计，在雷电情况下，允许一回线路跳闸，其他线路正常允许；这样即减少了线行占地，又避免了雷电及大风情况下的闪络故障的发生。

6 安全运行分析

跨越高铁区域的导地线的安全系数等于计算拉断力/最大使用张力。导线的弧垂最低点不得小于2.5，悬挂点不得小于2.25，地线的设计安全系数不得小于导线的设计安全系数。

在220kV四回路同塔架空输电线路跨越高铁的设计中，耐张段的四基铁塔导线都要采用双联双挂点的形式；绝缘子和金属构件在最大荷载的情况下，其安全系数应该分别为：棒形绝缘子3.0、盘型绝缘子2.7、金属构件2.5，在产生断联的情况下，安全系数要在1.5，两基跨越塔的绝缘子串都要符合这一要求；悬垂、耐张要采用双挂点的设计，挂点金属构件的强度要高于其它金属构件，并保持整体的转向灵活、受力均匀，降低断联危险。

220kV四回路同塔架空输电线路跨越高铁的导线要设计成双分裂垂直式排列，跨越间距不超过500米；输电线路上档距两端要安装光缆防振锤，以防止220kV四回路同塔架空输电线路跨越高铁时产生附件掉落的可能。

由于220kV四回路同塔架空输电线路跨越高铁时的跨越耐张段均为独立耐张段，因此跨越档在为直线塔和耐张塔上的全高存在差异；塔基边缘与高铁线路轨道中心线的垂直距离也要分别保持其间距；跨越点的导线和地线要有所不同；跨越档内导地线不得存在接头。

由于220kV四回路同塔架空输电线路跨越高铁时，跨高铁塔都采用的是自立式结构，因此我们要在设计方案时充分考虑以下的荷载组合：正常运行情况下，包括最大风速、复冰，最低气温。断线情况下，任意一根地线或任意两相导线，三相导线有无不平衡张力。安装情况下，耐张塔，锚导、地线及紧导的实际状况。对不均匀覆冰情况下，要考虑所有导地线同时同向，存在的不平衡张力现状，以提高跨高铁塔的整体纵向强度。

7 结论

随着我国高铁网路的全面建设和配套基础电力输送设施的完善，随着邹鲁站220kV四回路同塔架空输电线路跨越高铁的是设计、施工及运行，方案的安全性、可靠性也将日趋完善和全面。

参考文献：

[1]孟毓，张永隆，肖鑫鑫.上海地区典型220kV架空线线下场强的研究[J].电网技术，2010，06：38-43.

[2]周传让，宋钢，阮源源.同塔多回高压架空输电线路的设计原则及其经济分析[J].能源技术经济，2010，05：33-37.

[3]王宇，王建国，彭向阳，徐晓刚，毛先胤，李显强.220kV同塔双回输电线路架空地线感应电流与电能损耗[J].高压电器，2013，05：31-38.