1、工程概况
本工程线路为25km,位于贵州省黔东南苗族侗族自治州锦屏县。线路始于青山界500kV升压站,线路出线后向东北方向走线,经过故善后向东北方向依次经过溪边、枫树坳、冒哨、姜家后接入三板溪水电站升压站。
1.1工程建设规模
根据系统规划,本工程将新建锦屏青山界升压站~锦屏三板溪水电站500kV线路。线路起于锦屏青山界升压站500kV出线构架,止于锦屏三板溪水电站升压站500kV进线构架。线路电压等级为500kV。导线截面为4×300mm2,线路全长25km,按单回架设,10mm、20mm和30mm冰区设计。
1.2工程设计范围
1)线路工程
从锦屏青山界升压站500kV出线构架侧起至锦屏三板溪水电站升压站500kV进线构架止。本设计包含线路的本体设计及影响范围内的通信线路影响的保护设计。
2)OPGW通信工程
从锦屏青山界升压站出线构架起至锦屏三板溪水电站升压站进线构架止。本设计包含OPGW设计。
2、送电两端进出线情况
2.1青山界升压站500kV侧进出线情况
锦屏青山界升压站为新建500kV升压站,站址位于锦屏县固本乡北面8km附近的青山界,距离锦屏县城42km。站址海拔高程约1265m,处在设计30mm冰区段,地势起伏不大,靠近公路,交通便利。根据电源及负荷方向,升压站500kV最终出线1回,向东北方向出线,其相序为由南向北A、B、C。
2.2锦屏三板溪水电站升压站500kV侧进出线情况
锦屏三板溪升压站为已建500kV升压站,站址位于锦屏县平略镇西面2km附近的林星村鸡冠坡,距离锦屏县18km。站址海拔高程约780m,处在设计10mm冰区段,地势较陡峭,位于半山脊上。根据电源及负荷方向,锦屏三板溪水电站升压站500kV侧最终出线2回,已有1回出线至湖南,向东北方向出线,本期出线1回至青山界升压站,向西面方向出线,其相序为由南向北A、B、C。
3、线路路径方案
3.1线路路径方案拟定原则
1)根据电力系统规划要求及本工程特点,综合考虑施工、运行条件。尽可能缩短线路长度,使线路路径走向经济合理。
2)避让森林风景区、保护区、减少林木砍伐、保护自然生态环境;并避让城镇规划区。
3)尽可能避让或缩短通过严重覆冰地区和不良地质地段,提高安全可靠性,降低工程造价。
4)尽可能避让主要厂矿企业,城镇人口密集地区和重要通信设施。
5)尽可能避让拟建或规划中的工程项目。
6)尽可能靠近现有公路,以改善施工、运行条件,同时应充分考虑地形、地质条件等因素对送电线路可靠性及经济性的影响。
7)综合协调、兼顾好本工程与沿线已建、规划的电力线路及其它设施关系。
上述拟定路径方案的原则自始至终地贯彻于设计实施的过程中。
3.2线路路径方案拟定情况
本工程路径方案在拟定前,在线路经过的锦屏县进行了现场勘察及收资工作,主要收资单位有,锦屏县人民武装部、林业局、公安局、水务局、自然资源局、发改局、文物局、环保局、旅游局。
本工程线路路径根据上述路径方案拟定原则,结合现场踏勘及收资情况。本工程线路有如下特点:
1)锦屏青山界风电场场区风机位置布置的影响。
2)受500kV施黎甲、乙线线路跨越档的制约。
3)沿线密集村寨的限制。
4)微地形区、重覆冰地段的影响。
5)沿线交通条件的影响。
在综合考虑以上几个特点的基础上,本工程初步拟定了东、西两个路径方案进行技术经济比较。
通过对上述两个路径方案综合比较,得出以下结论:
1)东方案线路稍长;但交通条件便利,对施工、后期运行有利。
2)西方案线路稍短,但线路重冰区段长、且线路大都走在交通条件差的高山地段,若发生事故时,抢修时间长。
综上所述,东方案在建设难度、安全可靠性等因素上有较大优势,故本工程推荐东方案为本工程线路路径方案。
4、导地线选型及其防振措施
4.1导线选型
4.1导线选择原则
导线作为输电线路最主要的部件之一,首先需满足输送电能的要求,同时需保证安全可靠、经济合理,因此,在导线选择时,在电气特性、机械性能、经济性等方面需综合考虑以下因素:
a) 导线经济电流密度;
b) 线路电气参数,如:经济输送容量、自然输送容量、极限输送容量、导线表面场强、地面工频电场、工频磁场、无线电干扰、可听噪声等;
c) 导线电晕及电阻产生的有功功率损失;
d) 导线的机械特性;
e) 工程造价和年费用;
f) 综合技术经济特性及工程建设的全寿命周期管理。
4.2导线安全系数
根据我国《110~750kV 架空输电线路设计规范(GB50545-2010),导线安全系数不应小于2.5。
4.3导线的机械强度
导线机械强度的确定除满足设计安全系数不小于2.5的要求外,还需满足验算覆冰情况下,导线弧垂最低点的最大应力不超过瞬时破坏应力的70%,导线悬挂点应力不超过弧垂最低点应力的10%。并且同时考虑导线的电气性能,杆塔荷重、地线支架高度及导线弧垂等因素,以取得综合经济效益,并结合运行经验确定导线型号。
4.4电晕特性
目前许多国家采用导线表面最大电场强度 Em 和全面临界电晕电场强度 E0 的比值(Em/E0)来校验电晕条件下的导线截面,从国内外高海拔线路设计,运行经验来看,一条新设计的超高压输电线路,如果所选导线在晴天时,Em/E0≤0.9,就可以认为这条线路满足电晕条32件的要求。此外,导线的选择还应考虑对环境的影响,如无线电干扰,可听噪声等。
4.5导线截面
根据系统要求,本工程线路导线截面选择2×300mm2。导线截面和结构的选择除满足系统输送容量的要求外,还要考虑冰风荷载对机械强度的要求和校验导线的电晕特性。由于导线在高压输电线路建设中所占投资比例较大,所以合理地选择导线截面及结构,对线路的安全运行及降低投资具有十分重要的意义。
4.6导线材料的选择
作为架空输电线路的导线,一是必须要有良好的导电性能,二是必须具有一定的机械强度以支持自身的重量及外来的自然荷重(风荷载、冰荷载)。铝具有较好的导电率、比重小而且资源丰富,但纯铝也有一定的缺点,其机械强度比较小,因此,用钢绞线作为加强芯的钢芯铝绞线被输电线路广泛采用,我国的 220kV 线路大都采用该种导线,其制造、施工、运行等均有成熟的经验,参考贵州运行多年的 220kV 线路工程的导线选择情况,本工程导线推荐采用铝包钢芯铝绞线。铝包钢芯铝绞线的相关要求均按《圆线同心绞架空导线》(GB/T1179-2017)标准执行。
4.7导线型号的选择
1)10mm 冰区导线型号的选择本工程 10mm 冰区系统要求线路导线截面为 2×300 mm 2。从导线机械强度方面看,JL/LB20A-300/25 和 JL/LB20A-300/40相比,前者铝截面小 9.12mm2 ,钢截面17.23mm2,后者的过载能力为前者的 103.5%-108.7%之间,在常用档距范围内约为 104.6%。所以后者一般用于档距、高差较大的山区。从经济指标方面分析,采用 JL/LB20A-300/25 与 JL/LB20A-300/40导线相比,虽 JL/LB20A-300/25 线材耗量较省,但 JL/LB20A-300/40弧垂较小,所用的铁塔呼称高较小。综上所述,考虑以下因素:
1)本工程线路走在山区地带,部分地区存在大档距、大高差,对导线的机械强度要求高。
2)目前,虽然对沿线覆冰情况作过大量的调查收资工作,并结合沿线已建线路的设计运行情况,进行了对比分析,确定了本工程设计冰厚和区段划分,但仍希望铁塔和导线具有较强的抵抗稀有条件下的过载能力。而 JL/LB20A-300/25 和 JL/LB20A-300/40 相比,前者的过载能力较后者在常用档距范围内低约 4.6%,较大档距低约8.9%。从经济指标方面分析,采用 JL/LB20A-300/25 和 JL/LB20A-300/40导线相比,其线材耗量较省,导线无论从电气还是机械强度方面考虑,均能满足本工程实际的要求。而且本工程 10mm 冰均走在山区地段,高差起伏较大。综上所述,建议本工程 10mm 冰区采用 JL/LB20A-300/40 铝包钢芯铝绞线导线。直线塔、耐张塔四分裂子导线均采用水平排列,分裂间距为 450mm。
参考文献:
[1]瞿继平,吴兴全,闫凯,张保会.光伏电站弱电源特性对送出线路继电保护的影响--《电力自动化设备》—2015-05-023;
[2]许崇新,焦彦军.大型光伏电站接入系统继电保护研究--《华北电力大学》-硕论--2015-06-01;