導(dǎo)語：王西線工程設(shè)計分析論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文論述了王四營～西大望220/110kV四回線路工程的走廊選擇、鐵塔的設(shè)計與開發(fā)、線路絕緣的配置及其金具的選擇與研制，并提出了今后有待改進(jìn)的問題。為城市電網(wǎng)的發(fā)展提供了很有價值的工程實踐。

關(guān)鍵詞：線路四回路設(shè)計鐵塔金具

1.前言

王四營變電站位于北京市東郊的王四營鄉(xiāng)，為八十年代初建成的220kV樞紐變電站。根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃及北京市城網(wǎng)改造的要求，為提高北京市東部電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性及解決北京一熱電廠直供負(fù)荷的問題，在一熱電廠南側(cè)新建一220kV變電站(西大望站)。此新建變電站的電源主要由王四營站及待建定福莊220kV變電站各出兩路220kV線路提供，變電站將安裝四臺25萬變壓器，其進(jìn)出線均為電纜線路。同時此變電站及王四營～西大望的線路列入了“9950工程”計劃，系為建國50周年慶典提供電源保障的主干線路。本線路地處北京市近郊區(qū)，人口密度較大，雖然在兩變電站之間現(xiàn)有一高壓走廊，但高壓走廊兩側(cè)各類工礦企業(yè)及居民住宅林立，且線路多次跨越鐵路及鐵路立交橋。由于受到地上物的限制，本線路在已有高壓走廊內(nèi)開辟新的路徑已無可能，若重新開辟新的高壓走廊，無論是規(guī)劃方面還是從目前東郊地區(qū)的現(xiàn)狀看，均不可能實現(xiàn)。因而，只能利用現(xiàn)有高壓走廊進(jìn)行改造，將高壓走廊內(nèi)現(xiàn)有的110千伏線路改建，壓縮相鄰線路之間平行距離，同時采用多回路的形式，以騰出路徑建設(shè)新的線路。我院自九七年七月開始，對王西線的路徑問題進(jìn)行了深入研究，提出了多個方案進(jìn)行比較，并對兩站之間現(xiàn)有高壓走廊進(jìn)行了平面測量，繪出了走廊的1:1000平面圖。設(shè)計人員根據(jù)系統(tǒng)發(fā)展的要求，在1:1000平面圖上按線路的實際寬度及規(guī)程中關(guān)于相鄰線路的平行間距的要求對高壓走廊進(jìn)行了重新規(guī)劃，提出了所謂“4422”的實施方案，既將原高壓走廊中的線路全部拆除，然后按新建兩條220/110kV四回線路、一條220kV雙回線路和一條110kV雙回線路的方案對高壓走廊進(jìn)行改建，使高壓走廊中的線路數(shù)量由四路110kV單回線路、一路35kV雙回線路和一路110kV雙回線路增加到十二路，大大提高了走廊容量。經(jīng)審查本線路最終確定了利于原高壓走廊改建成一條四回線路的方案。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了具體的初步設(shè)計及施工圖設(shè)計，使得工程建設(shè)按期開工，并與九九年九月建成投產(chǎn)。使北京市東部電網(wǎng)的安全可靠性有了很大提高，保證了建國50周年慶典的供電，為首都兩個文明的建設(shè)做出了貢獻(xiàn)。

2.工程概況

西王線起于王四營變電站止于西大望變電站，線路全長4.613公里，其中220/110kV四回線路4.338公里，220kV雙回線路0.275公里，電纜線路0.09公里。

線路由王四營站出線后即為四回線路，其中220kV部分直接與變電站架構(gòu)相接，110kV部分與高壓走廊中的原110kV雙回線路相接。四回線路向北再向西，到達(dá)西大望站東南側(cè)270米處，此處建有一座電纜小間。四回線路中的110kV線路在電纜小間處與電纜線路相接，220kV線路跨過電纜小間繼續(xù)相西，再向北掛于西大望站南墻已預(yù)留的掛點(diǎn)上，然后架空線路經(jīng)電纜線路進(jìn)入西大望站的GIS。

雖然王西線的路徑并不長，但線路路徑上地面的情況非常復(fù)雜。王四營站出線終端塔的塔位座落在一運(yùn)輸公司的停車場內(nèi)，場內(nèi)停放大量集裝箱運(yùn)輸車，考慮到運(yùn)輸車進(jìn)出場的問題，對方對終端塔塔位提出了具體要求。由王四營站向北1.1公里范圍內(nèi)，線路需繞開成片的居民房，并跨越五處鐵路(其中兩座鐵路立交橋)，共新立鐵塔五基，只一基為直線塔，而且除終端塔外，直線塔座落在鐵路立交橋的北側(cè)，土壤條件為生活垃圾，垃圾深度達(dá)4米。轉(zhuǎn)角塔均立于魚池中，因此需對其基礎(chǔ)做特殊處理(重力式，砌護(hù)坡)。此后線路向西轉(zhuǎn)角81°27‘繼續(xù)前進(jìn)約1.3公里，先后跨過2處鐵路立交橋后向北轉(zhuǎn)角前進(jìn)188米，到達(dá)國棉110kV線路T接點(diǎn)處，此處需預(yù)留國棉110kV線路的T接位置。然后再向西轉(zhuǎn)角繼續(xù)前進(jìn)約1.8公里，線路向北轉(zhuǎn)角跨過通惠河再向西轉(zhuǎn)角至新建電纜小間處。在此區(qū)段內(nèi)，線路先后跨越了東郊建材市場及四環(huán)路的四惠立交橋。對于四回線路到此為止，而220千伏部分將跨過電纜小間經(jīng)一基雙回路鋼管桿和一基雙回路鋼管終端桿接至新建西大望變電站的南側(cè)廠房處，然后與電纜線路相接進(jìn)入西大望變電站。

3.工程設(shè)計特點(diǎn)

3.1線路走廊情況

王四營變電站和西大望變電站均位于北京市東郊地區(qū)，其中王四營變電站為80年代初投運(yùn)的220kV變電站，西大望變電站為新建220kV變電站，站址位于王四營變電站西偏北方向5公里處。在王四營與西大望變電站之間現(xiàn)有一高壓走廊，建有110kV線路6回(一雙回路和四個單回路)及一路已停運(yùn)的35kV雙回線路。此高壓走廊為北京地區(qū)東側(cè)的主要高壓通道，建成于60年代初，除110kV雙回線路為鐵塔線路外，其它均為砼桿線路，且砼桿已嚴(yán)重老化，線路達(dá)到三級水平。同時由于地理上處于北京市近郊區(qū)，現(xiàn)有高壓走廊兩側(cè)各類工礦企業(yè)及居民住宅林立，且線路多次跨越鐵路及鐵路立交橋。由于受到地上物的限制，本工程線路在已有高壓走廊內(nèi)開辟新的路徑已無可能，若重新開辟新的高壓走廊，無論是規(guī)劃方面還是從目前東郊地區(qū)的現(xiàn)狀看，均不大可能實現(xiàn)。因而，只能利用現(xiàn)有高壓走廊進(jìn)行改造，將高壓走廊內(nèi)現(xiàn)有的110千伏線路改建，壓縮相鄰線路之間平行距離，以騰出路徑建設(shè)新的線路。鑒于這種情況，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)展的需要，提出將高壓走廊中的原有線路全部拆除，進(jìn)行重新布置，使現(xiàn)有高壓走廊可容納更多的高壓線路。根據(jù)北京地區(qū)東部電網(wǎng)今后的發(fā)展規(guī)劃情況，經(jīng)反復(fù)比較論證，我們在高壓走廊中重新布置了兩個220/110kV四回線路、一個220kV雙回線路和一個110kV雙回線路，使高壓走廊中的高壓線路由六回110kV線路、兩回35kV線路增加至六回220kV線路和六回110kV線路，使高壓走廊的輸送能力大大提高，滿足了城網(wǎng)改造對線路建設(shè)的要求。本工程既是上述兩條220/110kV四回線路中的一條。

3.2鐵塔情況

3.2.1線路輸送容量的要求：

根據(jù)目前北京電網(wǎng)的實際情況，本工程新建四回線路的220kV線路的導(dǎo)線采用了四分裂400平方毫米的導(dǎo)線，110kV線路的導(dǎo)線采用了單分裂400平方毫米的導(dǎo)線。

3.2.2現(xiàn)有塔型情況

目前國內(nèi)建設(shè)的220kV線路多為2×400導(dǎo)線的雙回或單回線路。在1992年，我院根據(jù)當(dāng)時的具體情況曾開發(fā)研制了220kV與110kV架空線路同塔并架的四回線路鐵塔。220kV線路的導(dǎo)線采用了2×LGJ－300/25型鋼芯鋁絞線，110kV線路的導(dǎo)線采用了LGJ－240/30型鋼芯鋁絞線，避雷線采用了非標(biāo)準(zhǔn)的LGJ－60/35型鋼芯鋁絞線。對于4×400導(dǎo)線的220kV線路在國內(nèi)尚未見過報道，我院過去開發(fā)的四回路鐵塔因?qū)Ь€截面較小不能采用，因此必須考慮開發(fā)新的塔型。

3.2.3新塔型的開發(fā)

鑒于北京城網(wǎng)改造的實際需求情況，系統(tǒng)規(guī)劃在不遠(yuǎn)的將來，北京地區(qū)需建設(shè)數(shù)條大截面導(dǎo)線的220kV線路，因此決定開發(fā)大導(dǎo)線截面的220/110kV四回路鐵塔。

考慮到新塔型將主要用于城網(wǎng)改造中線路走廊非常緊張的城近郊區(qū)，線路經(jīng)過地區(qū)大多為居民區(qū)，人口密度很大，同時由于線路為多回線路同塔并架，220kV線路為4×400導(dǎo)線，110kV線路為單400導(dǎo)線，線路輸送容量很大，一旦出現(xiàn)事故，對系統(tǒng)的影響和人身安全的影響是非常嚴(yán)重的，因此提高線路運(yùn)行的安全可靠性成為新塔型設(shè)計的一個主要因素。為此，在具體設(shè)計中，主要考慮從以下幾個方面來提高線路的安全可靠性。首先，在滿足輸送容量的前提下盡量選用較輕的導(dǎo)線，因此我們選擇了鋼芯截面較小的LGJ-400/35型鋼芯鋁絞線作為線路導(dǎo)線。其次，線路主要建于居民區(qū)，受地形地物的限制無法放開檔距且特種塔的使用量將高于直線塔，孤立檔的數(shù)量較多，在此種條件下，

提高導(dǎo)線張力對于降低塔高及鐵塔用量沒有效果這一特點(diǎn)，適當(dāng)提高了導(dǎo)線安全系數(shù)，降低了導(dǎo)線的使用張力。

在充分考慮了鐵塔在今后使用中可能出現(xiàn)的具體情況，經(jīng)反復(fù)比較綜合分析，我們確定如下的設(shè)計條件：

a．最大設(shè)計風(fēng)速：

綜合華北地區(qū)，特別是北京地區(qū)的實際情況及鐵塔主要用于平原地帶，最大設(shè)計風(fēng)速取為25m/s。

b．導(dǎo)地線型號及最大使用應(yīng)力：

導(dǎo)線全部采用LGJ-400/35型鋼芯鋁絞線，220kV線路采用四分裂導(dǎo)線，110kV線路采用單分裂導(dǎo)線，導(dǎo)線的最大使用應(yīng)力取77.372MPa，安全系數(shù)3.0。避雷線考慮架設(shè)OPGW復(fù)合光纜并按短路電流50kA選擇185平方毫米的鋁包鋼絞線，其避雷線最大使用應(yīng)力取129.026Mpa，安全系數(shù)4.4。同時為減小導(dǎo)地線的使用張力，在進(jìn)行導(dǎo)地線應(yīng)力計算時，將年平均運(yùn)行應(yīng)力按最大使用應(yīng)力62.5％的比例分別降至48.357MPa和80.641Mpa。

c．設(shè)計使用檔距：

特種塔水平檔距350米，垂直檔距450米

直線塔水平檔距350米，垂直檔距450米，綜合高差系數(shù)－3％。

d．鐵塔安裝工況的要求：

對于特種塔，除90°轉(zhuǎn)角及終端塔可按正常施工緊線外其它轉(zhuǎn)角塔施工時的安裝順序為自上而下的一層橫擔(dān)一層橫擔(dān)的安裝(一層一側(cè)的導(dǎo)線或地線已架好并打有臨時拉線，另一側(cè)緊線或未架線的情況)，不考慮一側(cè)的導(dǎo)地線均已架好并打有臨時拉線而另一側(cè)未架線的情況。220kV線路四分裂導(dǎo)線的臨時拉線平衡系數(shù)取2000kg。其他導(dǎo)地線臨時拉線的平衡系數(shù)按規(guī)程規(guī)定取值。對于直線塔，考慮了導(dǎo)地線兩倍起吊工況及安裝錨線工況,其錨線對地夾角取20°。

在此基礎(chǔ)上，我們進(jìn)行了塔型的規(guī)劃工作，經(jīng)初步分析計算，確定了四種基本塔型，即直線塔；0～25°轉(zhuǎn)角塔；25°～50°轉(zhuǎn)角塔和50°～90°轉(zhuǎn)角及0°～90°終端塔。在這里，轉(zhuǎn)角度數(shù)的分割沒有按一般慣例分為30°、60°和90°，這是因為經(jīng)初步分析計算，當(dāng)轉(zhuǎn)角度數(shù)大于25°以后，鐵塔主材需采用250的角鋼，而目前我國尚未生產(chǎn)250的角鋼，線路所需250角鋼必須進(jìn)口，為了減少進(jìn)口角鋼的用量，降低工程造價，確定了上述轉(zhuǎn)角度數(shù)分割方案。另外，考慮到220kV線路的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于110kV線路的重要性，同時110kV線路存在著線路T接的問題，因此所有塔型均按220kV線路在上部，110kV線路在下部的鼓形排列方式

在塔型規(guī)劃過程中，我們進(jìn)行了鋼管塔與角鋼塔的方案比較工作，并到有關(guān)生產(chǎn)廠家進(jìn)行了實地調(diào)研，由于考慮到在目前情況下，架空線路鐵塔以鋼管作為塔材的設(shè)計在國內(nèi)尚未見到，同時，由于此塔的負(fù)荷很大(塔上共架設(shè)32根導(dǎo)地線)，如采用鋼管作為塔材其聯(lián)接部位不易處理，且無成熟的設(shè)計經(jīng)驗可供參考，而受工期的限制又無法進(jìn)行研究，最后經(jīng)認(rèn)真研究確定本鐵塔仍采用角鋼作為鐵塔的塔材。

3.3線路的絕緣配置情況

對于本四回線路，由于其所在位置為第一熱電廠的西南側(cè)，正處于電廠的下風(fēng)頭，根據(jù)有關(guān)單位實際測得的污穢情況，線路全部處于四級污穢地區(qū)。為提高線路的抗污能力，減少線路的運(yùn)行維護(hù)工作量，導(dǎo)線耐張絕緣子串全部采用玻璃絕緣子，導(dǎo)線懸垂及導(dǎo)線跳線絕緣子串采用了聚合絕緣子。

3.4線路金具的選擇及研制

目前，四分裂導(dǎo)線的220kV線路國內(nèi)還沒有建設(shè)過，其線路金具的開發(fā)研制也是必須的工作。對于四分裂的LGJ-400/35型導(dǎo)線，當(dāng)最高允許運(yùn)行溫度取70℃時，導(dǎo)線允許電流按800安培，經(jīng)計算導(dǎo)線最小分裂間距為416毫米，與500kV線路的導(dǎo)線分裂間距相近，為減小線路金具的開發(fā)研制工作，我們充分借鑒500kV線路的設(shè)計經(jīng)驗，大部分線路金具均采用了500kV線路的金具，而只是對特種塔的跳線金具進(jìn)行了開發(fā)研制。

4.科研情況

由于4×400導(dǎo)線的四回線路在國內(nèi)尚未見報告，因此線路設(shè)計中的科研工作主要進(jìn)行了分裂導(dǎo)線的排列方式、分裂間距、采用金具及新塔型的研究。開發(fā)了跳線金具及98系列四回路鐵塔，并分別進(jìn)行了直線塔和90°轉(zhuǎn)角塔的真型試驗。

5.有待改進(jìn)的問題

5.1耐張轉(zhuǎn)角塔的110kV跳線過于緊張，給跳線施工造成了一定難度。由于110kV線路在220kV下橫擔(dān)以下，此處因塔身較寬(90°轉(zhuǎn)角塔的110kV橫擔(dān)寬度達(dá)8米)，當(dāng)跳線絕緣子串采用聚合絕緣子時，其懸掛的重錘增加了跳線串的長度，使得重錘座的下沿對下層橫擔(dān)的吊架角鋼的空氣間隙較難滿足要求。

5.2220kV導(dǎo)線耐張線夾與跳線連接時的施工難度較大。220kV線路導(dǎo)線采用了四分裂導(dǎo)線，分裂間距450毫米，跳線采用了新開發(fā)的四分裂并溝線夾，因此造成了跳線安裝困難較大的問題。

6.主要技術(shù)特性及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

6.1線路電壓：220/110kV

6.2線路長度：四回4.338公里；雙回0.275公里；電纜長度0.09公里

6.3曲折系數(shù)：1.277

6.4氣象條件：最大風(fēng)速25m/s；復(fù)冰厚度5mm；最低氣溫–20℃

6.5輸送容量：282.9萬千伏安

6.6導(dǎo)線型號：4×LGJ-400/35；1×LGJ-400/35

6.7地線型號：SA4-40/185鋁包鋼絞線；OPGW復(fù)合光纜

6.8鐵塔情況：F4Z(21)6基

F4Z(24)1基

F4Z(27)4基

F4J1(18)2基

F4J3(18)4基

F4J3(21)2基

F4J3(24)1基

雙回路直線鋼管桿1基

雙回路終端鋼管桿1基

6.9基礎(chǔ)形式：一般采用素混凝土現(xiàn)澆大塊式基礎(chǔ)，魚池中鐵塔采用了重力式基礎(chǔ)。

6.10污穢等級：全線均為四級污穢區(qū)

6.11絕緣子型號及數(shù)量：

玻璃絕緣子：FC210P/1702880片

玻璃絕緣子：FC100P/1461920片

聚合絕緣子：FXBW-220/120102根

聚合絕緣子：FXBW-220/100108根

聚合絕緣子：FXBW-110/10048根

聚合絕緣子：FXBW-110/70159根

6.12經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：

線路長度4.613公里

平均檔距210米

每公里平均鐵塔數(shù)量4.77基

鐵塔鋼材195.82噸/公里

基礎(chǔ)鋼材6.1噸/公里

導(dǎo)線39.78噸/公里

地線0.845噸/公里

光纜0.607噸/公里

玻璃絕緣子1040.5片/公里

聚合絕緣子90.4根/公里

金具6.85噸/公里

混凝土762.9立米/公里