探析多回路同塔输电线路的设计要点与前景分析

高巍
摘要：本文主要阐述介绍了多回路同塔输电线路的设计要点与前景分析，以供参考。
关键词：220KV；输电线路；高强钢；线路走廊
Abstract: this paper expounds mainly introduces the circuit transmission line towers key points of the design and analysis of the prospects for your reference.
Keywords: 220 KV; Transmission lines; Identity; Lines corridor

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
0前言
随着电网的高速发展，土地资源越来越紧张，为减少线路走廊用地，采用多回路同塔并架型式，已成为我国特别是经济发达或人口密集地区送电线路建设的必然趋势。
随着城市的快速发展和城市规模的迅速扩大，大容量输电工程相继出现，500KV变电站引入市区近郊，势必形成以220KV供电网络向城市中心地带输送电力的布局。在拥挤的城区建设220KV高压输电线路，线路走廊问题的难度越来越大，往往为此而延误输电线路建设工期，特别是在人口稠密地区，线路走廊费用占总造价比例大幅度升高，为解决城市架空电力走廊矛盾，本文探讨采用220KV多回路同塔共架线路，对于降低电力线路投资具有重要的工程意义。
1国外同塔多回路的应用
同塔多回路在国外应用比较普遍，尤其在经济发达且人口密集的日本和欧洲部分国家应用较多。在德国，为有效利用线路走廊，政府规定凡新建线路必须同塔架设两回以上。在其高压和超高压线路中，同塔四回为常规线路，最多为六回。日本东京电力公司因辖区土地资源紧张，为减少线路走廊用地，尽量采用多回路同塔并架。110KV及以上的线路多为同塔四回，500KV线路除早期两条为单回路外，其余均为同塔双回。目前，日本同塔并架最多回路数为八回。纵观国外的“多回路”，主要通过采用对称和非对称的Ｖ形绝缘子及不同回路同塔在水平方向排列的方式，线路横向尺寸缩小不多，占用走廊宽度较大。
2电网多回路输电线路概况
近年来，随着电网建设速度的加快，在经济比较发达、规划设施密集的地区，同塔多回路应用也比较普遍，经过十多年的研究和应用，同塔并架已有了长足的发展，逐渐成为一项成熟的技术。
3某工程概况
本期工程共六回，该线路由于线路全线位于城区近郊，该地区已有厂房、商铺和居民等建筑密布，无法新建多条架空线路。若敷设电缆，条件也极其困难，且投资巨大，无法承受。经现场踏勘和反复讨论，并征得规划部门同意，拟建一条220KV双回共塔线路和一条220KV四回路共塔线路，充分压缩线路走廊宽度。
根据工程需要，在参考国内外紧凑型线路的研究成果和设计经验以及已有多回路塔型的基础上，以减少电力线路走廊宽度为原则，考虑多回路共塔紧凑化情况下的塔头电场、电位、防雷特性、电磁环境及施工运行等方面的要求，电气方面拟采用以下技术方案：
（１）220KV导线型号为４×ＬＧＪ—４００／３５，地线为ＪＬＢ４０—１５０。
（２）采用伞形多层横担，每层两相导线，避雷线保护角为０°。
（３）每回路导线采用垂直布置，相间距离按６.５ｍ控制，满足Ⅳ级污秽区使用。
（４）直线塔采用Ｉ型绝缘子串悬挂导线，减少走廊宽度，严格控制走廊宽度在５７ｍ以内（国家环保局220KV线路高压走廊为边导线外２０ｍ）。
（５）为减少占地，设计档距最大值控制在４００～６００ｍ。
（６）保证不同回路之间最小距离在６.５ｍ以上。
（７）尽量压缩铁塔横担在连接塔身处的高度，一般在１.５～２ｍ左右。
（８）设计铁塔导线的布置情况：按上下两层共四回布置，本期上层挂两回220KV线路，下层挂两回220KV线路。
（９）铁塔不同回路导线挂点的最大水平距离：Ｄ１＝８.４１ｍ。
（１０）气象组合条件：最大风速取２７ｍ／ｓ，最低气温为－２０℃，覆冰厚度为５ｍｍ。
4四回路同塔并架的经济性分析
采用同塔多回路最经济之处在于走廊清理费用（包括土地征用、青苗赔偿、林木砍伐及房屋拆迁等）的节约。当路径状况和其他设计条件相同时，同塔四回线路和两个双回线路的导线耗量相同，金具基本相同，地线节约两根，但四回路增加了部分挑线用的绝缘子，因此电气工程量基本相同，主要差异取决于铁塔和基础。统计结果表明，在单位长度内一个四回路的铁塔及基础的材料耗量小于两个双回路之和，且节省两根地线，因此无论从线路本体还是从线路走廊来评价，220KV同塔四回线路要比两个双回线路经济。综合占地赔偿的因素，同塔四回路线路更能节约土地，减少前期投资。
4高强钢应用对比
根据国家电网公司文件《关于在输电线路工程全面推广应用Ｑ４２０高强钢的通知》，220KV同塔双回及多回输电线路中的铁塔，应采用Ｑ４２０高强钢。高强钢的应用原则如下：
（１）宜用于受力较大的受压、受拉和受弯强度控制的杆件。
（２）受压稳定控制时，构件长细比宜小于８０。
（３）稳定系数按ＧＢ500１７—２００３《钢结构设计规范》取值。
（４）应考虑局部稳定对构件承载力的影响，采取合理的设计方法保证结构的安全性。对长细比小于３０、宽厚比大的杆件在计算折减的基础上，还应适当留有裕度。
（５）当采用螺栓连接时，高强钢之间的连接宜采用８.８级螺栓，高强钢与其他钢材连接时，采用６.８级或８.８级螺栓。
5 硬件结构设计要注重各个环节
随着电力行业技术的更新发展， 220 kV 线路自动化电力运行模式得以创建，促进了现代电力行业的改革。硬件是现代自动电力系统的重要结构组成，由于硬件系统涉及到很多实用的设备，硬件装置的性能直接决定了整个电力系统作用的发挥。设计过程要把握好以下环节的硬件设计。
①软件结构。软件是电力系统的另外一个组成部分，软件注重系统内部结构的控制，其对于系统的运行同样有着较大的影响。软件结构的设计应该根据硬件装置进行，如操作系统、控制系统等，这些都应该根据现有的硬件结构装置设计才能达到理想的功能。
②传感结构。在输电线路中安装传感器，这样能够加快数据信息的收集处理。传感器能够及时收集感触各方面信息，做好不同的数据信息传输工作。在设计传感器位置时要结合线路的运行状况进行，将传感器安装到具体的位置后再实施调控模拟，保证线路传感能及时收集到各类数据信号，这对于工作人员的线路控制能提供真实信息。
③电源结构。自动化电力系统必须要充足的电源才能实现运行，对电源部分严格维护是很有必要的。电力系统负责人应根据线路的实际需要，安排设计人员实施电源装置的检查，保证各项装置连接的有效性，防止电源接触不良等。经过这些工作之后开展设计，才能保证电源装置的合理分配，确保后期用电力系统各装置的顺利运行。
④采集结构。电力系统中的采集器是极为关键的装置，影响着电力系统的数据信息收集状况。设计这一装置时需要做好多方面的电力系统试验，对各装置结构的状态进行仔细检查，如采集器指示灯状态等。对于采集器的通讯口的通讯线接头和各传感器的接地接头等也要加强设计，使电力发生故障之后能及时处理好各类问题。
⑤防雷结构。由于承受着外界自然环境的影响，电力系统在运行过程中会面临雷电问题，特别是220 kV多回路同塔输电线路。这就要求设计人员加强防雷接地的设置，在设计自动化运行模式时充分考虑到计算机设备的全面保护，控制好雷雨天气电路的电压、电流大小，防止强电流、电压带来的线路损坏问题，创造良好的输电线路运行环境。
6四回路同塔并架的前景
根据对上述问题的分析，多回路同塔并架与单回线路相比，作为城市电网技术发展的主要方向之一，在城市中及近区具有较好的经济性，尤其可以有效减小走廊宽度，节省前期费用。随着紧凑型技术、高强度钢管塔的不断发展和应用，同塔多回线路在城市电网建设中将得到更加广泛的应用。
7 结论
综上所述， 220 kV 多回路共塔输电线路在电力系统中是很重要的结构组成，设计人员必须全面考虑多方面因素控制好线路结构的安排。设计者要从线路的安全性能、在线监测、硬件结构、防雷装置等方面深入分析。此外，设计阶段还需要注重先进技术的引进，通过技术改造的方式来保证设计效果。
参考文献
［１］国家电力公司东北电力设计院．电力工程高压送电线路设计手册［Ｍ］．２版．北京：中国电力出版社，２００３．
［２］中华人民共和国国家标准．《110～７５０KV架空输电线路设计规范》［Ｇ］．