0引言

我國積極發(fā)展水電能源,通過建設(shè)水電站將水能轉(zhuǎn)化為電能,不僅可節(jié)約石油、煤炭,也能兼具航運、灌溉、防洪等功能,因此水電站建設(shè)愈發(fā)受到人們的重視[1]。但是,水庫附屬電站送出工程受土壤電阻率高、地形起伏大、微氣象區(qū)雷電活動較為集中的影響,穩(wěn)定性相對較差,存在生態(tài)保護與水電開發(fā)矛盾[2]。因此,在35 kv輸電線路送出工程中,應(yīng)遵循適度開發(fā)、生態(tài)優(yōu)先的原則,優(yōu)化工程輸電線路路徑與防雷設(shè)計,從而保證水電開發(fā)可持續(xù)性。

1 工程概況

以平寨水庫附屬電站35 kv輸電線路送出工程為例,該工程位于貴州省黔南州惠水縣境內(nèi),項目距惠水縣直線距離約28 km。建成后線路長14.777 km,其中電纜長度0.11 km,架空線路長度14.667 km,使用JL/LB1A—120/25型導(dǎo)線兩相14.667 km,配套使用一相OPPC—16B1—120/25型光纖復(fù)合架空導(dǎo)線。工程附帶兩根架空地線共計3.6 km,地線型號為JLB20A—50。全線使用桿塔55基,其中單回路鐵塔15基、單回路水泥桿39基、單回路鋼管桿1基。全線設(shè)計風(fēng)速25m/s,全線設(shè)計覆冰10 mm。

2水庫附屬電站35kv送出工程輸電線路路徑與防雷設(shè)計

該工程輸電線路路徑與防雷設(shè)計過程中,不僅需要根據(jù)工程要求及沿線地形地貌特點,綜合考慮運行、施工條件,盡量避讓保護區(qū)、森林風(fēng)景區(qū),減少林木砍伐,保護 自然生態(tài)環(huán)境[3],還要避讓不 良地質(zhì)、嚴(yán)重覆冰、廠礦企業(yè)、規(guī)劃項目等,并靠近現(xiàn)有公路,統(tǒng)籌兼顧、協(xié)調(diào)工程與沿線規(guī)劃、已建電力線路及設(shè)施的關(guān)系。

2.1線路路徑設(shè)計方案

2.1.1方案設(shè)計

在可研階段成果的基礎(chǔ)上,明確路線選擇、防雷設(shè)計是關(guān)鍵,關(guān)系整體輸電線路工程效益。初設(shè)階段擬比選以下布置方案:

方案1(北方案):線路從平寨水庫附屬電站出線后主要經(jīng)過蟲垛、打白寨、力馬山、雅水關(guān)、箐山、降南、滿扛等自然村寨后接入35 kv雅水變電站。航空距離9.26 km,線路實長10.21 km,曲折系數(shù)1.103,屬山地(高山40%、一般山地40%)、丘陵(20%)地區(qū),海拔高程在1000~1300 m之間。全段無森林覆蓋,需砍伐零星樹木約4 200棵。

方案2(南方案):線路經(jīng)過梅家田、平班、翁良、高寨、戛牙坡、蠻雷以北、勒馬以北、愁儉、紅塘以北、染腳坡以北、坡簸、抹肘等自然村寨。航空距離9.26km,線路實長14.8 km,曲折系數(shù)1.598,屬山地(高山0%、一般山地70%)、丘陵(30%)地區(qū),部分塔位地形較陡,海拔高程在1000~1300 m之間。全段無森林覆蓋,需砍伐零星樹木約4 000棵。

2.1.2方案比較

考慮不同方案自有其優(yōu)勢,需分別從地質(zhì)條件、交通情況、交叉跨越、沿線通信影響等多方面比較,對比上述兩種方案,結(jié)果如表1所示。

方案1盡管造價低、線路曲折系數(shù)小,卻砍伐林木較多,地勢高差大,穿越大面積林區(qū),線路未避開高山大嶺,出線時跨越房屋密集區(qū),存在安全隱患,電力走廊通道不符合小城鎮(zhèn)規(guī)劃要求。而方案2盡管路線較為曲折,卻縮短了穿越林區(qū)距離,地勢較低,地形高差小,施工難度低,小運距離短,對電力線路及通信線路的交叉跨越相對較少,電力走廊通道符合小城鎮(zhèn)規(guī)劃要求。通過上述技術(shù)經(jīng)濟對比,綜合考慮地形地質(zhì)、線路交通、礦藏農(nóng)田、全線冰區(qū)、交叉跨越及通信等方面影響,擬推薦方案2(南方案)。

2.2 導(dǎo)線、地線選型及防護

2.2.1導(dǎo)線選型

該工程每相導(dǎo)線采取300mm2標(biāo)稱截面鋁絞線,考慮新區(qū)用電量大、多山地區(qū)特點,選用JL/LB1A—120/25型鋁包鋼芯鋁絞線,總截面339mm2,外徑23.94mm,每股直徑7×2.66 mm,彈性系數(shù)73 000 N/mm2。該工程導(dǎo)線相比普通鋁絞線,輸送功率、載流量、抗拉力均有所提升,滿足工程要求。

2.2.2地線型號

地線均采用JLB20A—50型鋁包鋼絞線;其中惠水縣平寨水庫附屬電站側(cè)架設(shè)地線2.1 km,35 kv雅水變電站側(cè)架設(shè)地線1.5 km(共計3.6 km)。地線與導(dǎo)線在檔距中央的距離,在大氣過電壓無風(fēng)情況下滿足≥0.012L十1的要求(L為檔距),注意地線對邊導(dǎo)線的保護角≤25°。

2.3 絕緣配合

工程以d級污穢區(qū)進行絕緣配置,按照GB/T 50064—2014《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設(shè)計規(guī)范》[4],工頻電壓爬電比距與絕緣子片數(shù)關(guān)系應(yīng)符合如下公式:

N≥λun/keLo(1)

式中:N為每串絕緣子片數(shù);λ為爬電比距(cm/kv);un為系統(tǒng)標(biāo)稱電壓(kv);ke為有效系數(shù);Lo為絕緣子幾何爬電距離(cm)。

按照爬電比距2.9cm/kv,確定絕緣子片數(shù)為8片,采取復(fù)合絕緣子串,泄漏比距>3150 mm。

2.4 線路金具

耐張夾與接續(xù)管中,耐張金具采取全壓結(jié)構(gòu)形式,對耐張鋁管與鋼錨進行一次性壓接,外形尺寸等同于鋼芯鋁絞線,如圖1所示。

接續(xù)管同樣選擇全壓結(jié)構(gòu)形式,直接壓接接續(xù)管,外形尺寸等同于鋼芯鋁絞線,如圖2所示。

2.5 接地設(shè)計

工程線路所經(jīng)地區(qū)雷電活動較頻繁,根據(jù)運行經(jīng)驗,雷擊跳閘在事故跳閘中占比極高,因此盡量降低雷擊跳閘率是防雷保護設(shè)計中主要需解決的問題[5]。而影響線路耐雷水平和雷擊跳閘率的因素除桿塔本身結(jié)構(gòu)尺寸外主要有u50%閃絡(luò)電壓、導(dǎo)地線耦合系數(shù)k、桿塔接地電阻等,故有必要改善接地系統(tǒng)[6]。具體改造方法如下:

第一,單回塔上地線對導(dǎo)線的保護角為25°。參照以往工程,接地體采用φ10圓鋼,引下線采用熱浸鍍鋅扁鋼;部分土壤電阻率特別高的地區(qū),加裝接地模塊,以降低工頻接地電阻[7]。

第二,全線桿塔均應(yīng)逐基接地,其型號根據(jù)終勘定位實測的土壤電阻率值選配,采用方環(huán)加放射線的接地裝置。

第三,按DL/T5033—2006《輸電線路對電信線路危險和干擾影響防護設(shè)計規(guī)程》[8]要求,每基鐵塔不連避雷線,在雷雨季節(jié)干燥時接地裝置的工頻接地電阻不得超過一定數(shù)值,如表2所示。

第四,為保證防雷效果,在雷電活動頻繁地段可適當(dāng)增加絕緣子片數(shù),采用長效物理降阻劑或接地模塊。本工程接地裝置采用淺埋放射式,用φ10圓鋼作水平敷設(shè),埋深為0.6~0.8 m,其工頻接地電阻值如表3所示。對于土壤電阻率特別高,接地電阻降低到要求值較困難的塔位,為減小接地電阻,可采用接地模塊。

置方案,并對方案優(yōu)缺點進行比較,最終選擇穿越林區(qū)距離短、地勢較低、施工難度較小的南方案,并提出以下幾點建議,可供類似工程參考:

1)35 kv送出工程輸電線路路徑需根據(jù)沿線地形、地質(zhì)、交叉跨越、林區(qū)等條件及各礦藏、農(nóng)田避讓情況等確定,保證線路合理、協(xié)調(diào)美觀、效益最佳。輸電線路布置中,需盡量減輕或避免對周圍環(huán)境的負面影響,保證線路兼具生態(tài)與經(jīng)濟效益。如方案1砍伐林木較多,施工難度大,不宜采用。

2)水庫附屬電站多處于生態(tài)功能重要、自然環(huán)境良好的地區(qū),生態(tài)系統(tǒng)敏感度高,如果“保護跟不上開發(fā)”,將會破壞景觀環(huán)境、水生生態(tài)等,且難以及時恢復(fù)。因此,附屬電站35 kv輸電線路路徑選取需遵循“統(tǒng)籌考慮、生態(tài)優(yōu)先”的原則,不宜為了開發(fā)大肆破壞環(huán)境,如方案2避讓林區(qū)、農(nóng)田等,較為適宜。

3)35 kv送出工程輸電線路不僅要做好路線選擇工作,也要優(yōu)化防雷設(shè)計,需根據(jù)勘定土壤電阻率合理選擇接地裝置、防雷導(dǎo)線等,保證線路跳閘率、耐雷水平達到工程要求。

3 總結(jié)及建議

針對水庫附屬電站35 kv送出工程輸電線路路徑與防雷設(shè)計,筆者基于實際工程案例,提出兩種布

[參考文獻]

[1]鄔蓉蓉,黃志都,黃維,等.基于桿塔點云數(shù)據(jù)的數(shù)字化輸電線路防雷性能評估技術(shù) [J].沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2024,46(6):735-741.

[2]張永剛,谷山強,李健,等.基于深度學(xué)習(xí)的雷電活動預(yù)測方法及其輸電線路防雷應(yīng)用[J].電瓷避雷器,2024(4):18—28.

[3]張軍強,張棟,董卓元,等.桿塔檔距及相序排列對330kv同塔雙回輸電線路反擊過電壓的影響分析[J].電瓷避雷器,2024(3):33—39.

[4] 交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設(shè)計規(guī)范:GB/T50064—2014[S].

[5]鮑進,段梅梅,盧樹峰,等.計及雷擊浪涌傳輸效應(yīng)的輸電線路避雷器優(yōu)化配置方法[J].電瓷避雷器,2024 (1):9—18.

[6]谷山強,李健,吳敏,等.計及鄰近線路架設(shè)方向和屏蔽影

響的密集輸電通道防雷性能仿真分析[J].電網(wǎng)技術(shù),2024,48(7):3075—3083.

[7]謝錫漢,陶祥海,龐圣養(yǎng),等.一種新型35kv輸電線路自脫離滅弧防雷裝置[J].電瓷避雷器,2023(4):96—103.

[8]輸電線路對電信線路危險和干擾影響防護設(shè)計規(guī)程:DL/T 5033—2006[S].

《機電信息》2025年第19期第7篇