架空輸電線路設計要點

架空輸電線路設計要點

一、線路路徑的選擇與桿塔的定位

1 路徑選擇應采用衛(wèi)片、航片、全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)等新技術，必要時可采用地質(zhì)遙感技術，綜合考慮線路長度、地形地貌、城鎮(zhèn)規(guī)劃、環(huán)境保護、交通條件、運行和施工等因素，進行多方案技術比較，使路徑走向安全可靠，經(jīng)濟合理。

2 路徑選擇應盡量避開軍事設施、大型工礦企業(yè)及重要設施等，符合城鎮(zhèn)規(guī)劃，并盡量減少對地方經(jīng)濟發(fā)展的影響。

3 路徑選擇應盡量避開不良地質(zhì)地帶和采動影響區(qū)，當無法避讓時，應采取必要的措施；路徑選擇應盡量避開重冰區(qū)及影響安全運行的其他地區(qū)；應盡量避開原始森林、自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)。

4 路徑選擇應考慮對鄰近設施如電臺、機場、弱電線路等的相互影響。 5 路徑選擇宜靠近現(xiàn)有國道、省道、縣道及鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路，改善交通條件，方便施工和運行。

6 應根據(jù)大型發(fā)電廠和樞紐變電所的總體布置統(tǒng)一規(guī)劃進出線，兩回或多回路相鄰線路通過經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)或人口密集地段時，應統(tǒng)一規(guī)劃。規(guī)劃中的兩回或多回同行線路，在路徑狹窄地段宜采用同桿塔架設。

7 耐張段長度，單導線線路不宜大于5km；兩分裂導線線路不宜大于10km；三分裂導線及以上線路不宜大于20km。如運行、施工條件許可，耐張段長度可適當延長。在耐張段長度超出上述規(guī)定時應考慮防串倒措施。在高差或檔距相差非常懸殊的山區(qū)或重冰區(qū)等運行條件較差的地段，耐張段長度應適當縮短。

8選擇路徑和定位時，應注意限制使用檔距和相應的高差，避免出現(xiàn)桿塔兩側(cè)大小懸殊的檔距，當無法避免時應采取必要的措施，提高安全度。

9與大跨越連接的輸電線路，應結(jié)合大跨越的選點方案，通過綜合技術經(jīng)濟比較確定。

二、導線與避雷線的選擇

1 輸電線路的導線截面，宜按照系統(tǒng)需要根據(jù)經(jīng)濟電流密度選擇；也可按系統(tǒng)輸送容量，結(jié)合不同導線的材料進行比選，通過年費用最小法進行綜合技術經(jīng)濟比較后確定。

2 輸電線路的導線截面和分裂型式應滿足電暈、無線電干擾和可聽噪聲等要求。海拔不超過 1000m地區(qū)，采用現(xiàn)行國標中鋼芯鋁絞線外徑不小于表1所列數(shù)值，可不必驗算電暈。

3 大跨越的導線截面宜按允許載流量選擇，其允許最大輸送電流與陸上線路相配合，并通過綜合技術經(jīng)濟比較確定。

4 距輸電線路邊相導線投影外20m處，80%時間，80%置信度，頻率0.5MHz時的無線電干擾限值不應超過表2的規(guī)定。

1

5 距輸電線路邊相導線投影外20m處，濕導線條件下的可聽噪聲值不應超過表 3的規(guī)定。

6 驗算導線允許載流量時，導線的允許溫度：鋼芯鋁絞線和鋼芯鋁合金絞線一般采用+70℃，必要時可采用+80℃；大跨越可采用+90℃；鋼芯鋁包鋼絞線(包括鋁包鋼絞線)可采用+80℃(大跨越可采用+100℃)，或經(jīng)試驗決定；鍍鋅鋼絞線可采用+125℃。環(huán)境氣溫宜采用最熱月平均最高溫度；風速采用 0.5m/s(大跨越采用 0.6m/s)；太陽輻射功率密度采用 0.1W/cm2。

8 地線應滿足電氣和機械使用條件要求，可選用鍍鋅鋼絞線或復合型絞線，若有通信要求，應選用光纖復合架空地線(OPGW)。驗算短路熱穩(wěn)定時，地線的允許溫度：鋼芯鋁絞線和鋼芯鋁合金絞線可采用+200℃；鋼芯鋁包鋼絞線(包括鋁包鋼絞線)可采用+300℃；鍍鋅鋼絞線可采用+400℃；光纖復合架空地線(OPGW)的允許溫度應采用產(chǎn)品試驗保證值。計算時間和相應的短路電流值應根據(jù)系統(tǒng)情況決定。地線選用鍍鋅鋼絞線時與導線的配合不宜小于表 4的規(guī)定。

10 導、地線防振措施

三、導線、避雷線荷載計算

導線單位面積、單位長度的荷載稱為比載。比載在導線的荷載計算中是最合 的參數(shù)。在線路的設計中，常用的比載共有7種。

1 自重比載

2 冰重比載

3 覆冰時導線的垂直總比載

4 無冰時導線風壓比載

5 覆冰時的風壓比載

6 無冰有風時的綜合比載

7 有冰有風時的綜合比載

四、桿塔型式的選擇

1 桿塔類型 桿塔按其受力性質(zhì)，分為懸垂型、耐張型桿塔。懸垂型桿塔分為懸垂直線和懸垂轉(zhuǎn)角桿塔；耐張型桿塔分為耐張直線、耐張轉(zhuǎn)角和終端桿塔。桿塔按其回路數(shù)，分為單回路、雙回路和多回路桿塔。單回路導線既可水平排列，也可三角排列或垂直排列，水平排列方式可降低桿塔高度，三角排列方式可減小線路走廊寬度；雙回路和多回路桿塔導線可按垂直排列，必要時可考慮水平和垂直組合方式排列，但在覆冰地區(qū)，要考慮相鄰垂直相間保持一定的水平偏移。

2 桿塔外形規(guī)劃 桿塔的外形規(guī)劃與構(gòu)件布置應按照導線和地線排列方式，以結(jié)構(gòu)簡單、受力均衡、傳力清晰、外形美觀為原則，同時結(jié)合桿塔材料、運行維護、施工方法、制造工藝等因素在充分進行設計優(yōu)化的基礎上選取技術先進、經(jīng)濟合理的設計方案。

4 對不同類型桿塔的選用，應依據(jù)線路路徑特點，按照安全可靠、經(jīng)濟合理、維護方便和有利于環(huán)境保護的原則進行。對于山區(qū)線路桿塔，應依據(jù)地形特點， 2

配合高低基礎，采用全方位長短腿結(jié)構(gòu)型式。

5 在平地和丘陵等便于運輸和施工的非農(nóng)田和非繁華地段，可因地制宜地采用拉線桿塔和鋼筋混凝土桿。

6 對于線路走廊拆遷或清理費用高以及走廊狹窄的地帶，宜采用導線三角形或垂直排列的桿塔，并考慮 V型、Y型和 L型絕緣子串使用的可能性，在滿足安全性和經(jīng)濟性的基礎上減小線路走廊寬度。

非重冰區(qū)線路還宜結(jié)合遠景規(guī)劃，采用雙回路或多回路桿塔；重冰區(qū)線路宜采用單回路導線水平排列的桿塔；城區(qū)或市郊線路可采用鋼管桿。對林區(qū)和林地地段線路，宜按樹木自然生長高度，采用高跨桿塔型式。

五、絕緣子和金具的選擇

1 絕緣子機械強度的安全系數(shù)，不應小于表8所列數(shù)值。雙聯(lián)及以上的多聯(lián)絕緣子串應驗算斷一聯(lián)后的機械強度，其荷載及安全系數(shù)按斷聯(lián)情況考慮。

2 采用黑色金屬制造的金具表面應熱鍍鋅或采取其他相應的防腐措施。 3 金具強度的安全系數(shù)不應小于下列數(shù)值：

最大使用荷載情況 2.5 斷線、斷聯(lián)情況 1.5

4 330kV及以上線路的絕緣子串及金具應考慮均壓和防電暈措施。有特殊要求需要另行研制或采用非標準金具時，應經(jīng)試驗合格后方可使用。

5 地線絕緣時宜使用雙聯(lián)絕緣子串。

6 與橫擔連接的第一個金具應轉(zhuǎn)動靈活且受力合理，其強度應高于串內(nèi)其他金具強度。

7 330kV及以上輸電線路懸垂 V串兩肢之間夾角的一半可比最大風偏角小 5o～10o，或通過試驗確定。

8 線路宜合理選擇線路走向和路徑避開易舞區(qū)，無法避讓時應采取適當縮短檔距，適當提高線路的機械強度，局部易舞區(qū)段在線路建設時安裝防舞裝置等措施。

9 使用復合絕緣子時，應綜合考慮線路的防雷、防風偏、防鳥害等項性能，必要時采取防鳥害措施，城區(qū)設計應慎用玻璃絕緣子。

六、絕緣配合、防雷和接地

1 110kV～750kV輸電線路的絕緣配合，應使線路能在工頻電壓、操作過電壓、雷電過電壓等各種條件下安全可靠地運行。

2 在海拔高度1000m以下地區(qū)，操作過電壓及雷電過電壓要求的懸垂絕緣子串絕緣子片數(shù)，不應少于表9的數(shù)值。耐張絕緣子串的絕緣子片數(shù)應在表9的基礎上增加，對110kV～330kV輸電線路增加1片，對500kV輸電線路增加 2片，對750kV輸電線路不需增加片數(shù)。

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為保持高塔的耐雷性能，全高超過40m有地線的桿塔，高度每增加10m，應比表9增加1片相當于高度為146mm的絕緣子，全高超過100m的桿塔，絕緣子片數(shù)應根據(jù)運行經(jīng)驗結(jié)合計算確定。由于高桿塔而增加絕緣子片數(shù)時，雷電過電壓最小間隙也應相應增大；750kV桿塔全高超過40m時，可根據(jù)實際情況進行驗算，確定是否需要增加絕緣子和間隙。

3 絕緣配置應以審定的污區(qū)分布圖為基礎，并結(jié)合線路附近的污穢和發(fā)展情況，綜合考慮環(huán)境污穢變化因素，選擇合適的絕緣子型式和片數(shù)，適當留有裕度。對于 0、I級污區(qū)，可提高一級絕緣配置；對于I、III級污區(qū)，宜按中、上限配置；應在選線階段盡量避讓IV級污區(qū)，如不能避讓，應采取措施滿足污穢要求。

4 絕緣配合設計可采用泄漏比距法，也可采用污耐壓法選擇合適的絕緣子型式和片數(shù)。當采用泄漏比距法時，絕緣子片數(shù)由下式確定：

n??Un

KeLO 式中：

n －每串絕緣子所需片數(shù)；

λ －泄漏比距，cm/kV；

Un －系統(tǒng)標稱電壓，kV；

Lo －單片懸式絕緣子的幾何爬電距離，cm；

Ke －絕緣子爬電距離的有效系數(shù)，主要由各種絕緣子幾何爬電距離在試驗和 運行中提高污穢耐壓的有效性來確定；并以XP-70、XP-160型絕緣子為基礎，其Ke值取為1。Ke應由試驗確定。

8 在海拔不超過 1000m的地區(qū)，帶電部分與桿塔構(gòu)件(包括拉線、腳釘?shù)?的間隙，在相應風偏條件下，不應小于表 10、11所列數(shù)值。

12 輸電線路的防雷設計，應根據(jù)線路電壓、負荷性質(zhì)和系統(tǒng)運行方式，結(jié)合當?shù)匾延芯�路的運行經(jīng)驗，地區(qū)雷電活動的強弱、地形地貌特點及土壤電阻率高低等情況，在計算耐雷水平后，通過技術經(jīng)濟比較，采用合理的防雷方式。 各級電壓的輸電線路，采用下列保護方式：

(1)110kV輸電線路宜沿全線架設地線，在年平均雷暴日數(shù)不超過15或運行經(jīng)驗證明雷電活動輕微的地區(qū)，可不架設地線。無地線的輸電線路，宜在變電所或發(fā)電廠的進線段架設1km～2km地線。

(2)年平均雷暴日數(shù)超過15的地區(qū)220kV～330kV輸電線路應沿全線架設地線，山區(qū)宜架設雙地線。

(3)500kV～750kV輸電線路應沿全線架設雙地線

13 桿塔上地線對邊導線的保護角，對于同塔雙回直線塔，750kV、500kV 4

和 220kV對中相的保護角均不大于0°，110kV線路均不大于 10°，鋼管桿不大于 20°；對于單回路，500kV～750kV 線路避雷線對導線的保護角按不大于 10°, 330kV及以下的其它線路（含鋼管桿）宜小于 15°；單地線線路宜小于 25°。 桿塔上兩根地線之間的距離，不應超過地線與導線間垂直距離的5倍。 在一般檔距的檔距中央，導線與地線間的距離，應按下式校驗(計算條件為：氣溫+15℃，無風、無冰)。

S≥0.012L+1

式中：

S－導線與地線間的距離，m；

L－檔距，m。

14 有地線的桿塔應接地。在雷季干燥時，每基桿塔不連地線的工頻接地電阻，不宜大于表 14所列數(shù)值。土壤電阻率較低的地區(qū)，如桿塔的自然接地電阻不大于表 14所列數(shù)值，可不裝設人工接地體。

16 鋼筋混凝土桿的鐵橫擔、地線支架、爬梯等鐵附件與接地引下線應有可靠的電氣連接。利用鋼筋兼作接地引下線的鋼筋混凝土電桿，其鋼筋與接地螺母、鐵橫擔或地線支架之間應有可靠的電氣連接。外敷的接地引下線可采用鍍鋅鋼絞線，其截面應按熱穩(wěn)定要求選取，且不應小于25mm2。接地體引出線的截面不應小于50mm2并應進行熱穩(wěn)定驗算。引出線表面應進行有效的防腐處理，如熱鍍鋅。

17 通過耕地的輸電線路，其接地體應埋設在耕作深度以下。位于居民區(qū)和水田的接地體應敷設成環(huán)形。

七、桿塔基礎的設計

1．巖石嵌固基礎

該基礎型式適用于覆蓋層較淺或無覆蓋層的強風化巖石地基，其特點是底板不配筋，基坑全部掏挖。上拔穩(wěn)定，具有較強的抗拔承載能力。需要時，可將主柱的坡度設置與塔腿主材坡度相同，以減小偏心彎矩，還可省去地腳螺栓。由于該基型充分利用了巖石本身的抗剪強度，混凝土和鋼筋的用量都較小，同時減少了基坑土石方量，澆制混凝土不需要模板，施工費用較低。

2．巖石錨桿基礎

該基型適用于中等風化以上的整體性好的硬質(zhì)巖。該基礎型式是在巖石中直接鉆孔、插入錨桿，然后灌漿，使錨桿與巖石緊密粘結(jié)，充分利用了巖石的強度，從而大大降低了基礎混凝土和鋼材量。但巖石錨桿基礎需逐基鑒定巖石的完整性。

3．掏挖基礎

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該基型分全掏挖和半掏挖兩種，適用無地下水的硬塑粘性土地基。在基坑施工可成型的情況下，開挖基坑時不擾動原狀土，避免大開挖后再填土�；�礎承受上拔荷載時，原狀土的內(nèi)摩擦角和凝聚力得以充分發(fā)揮作用。這種基礎型式也顯示了較高的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，根據(jù)以往工程的統(tǒng)計，由于各線路地質(zhì)條件的不同等原因，采用全掏挖基礎比用階梯型基礎節(jié)約鋼材和混凝土分別為3～7%和8～20%。掏挖基礎有直柱式和斜插式兩種型式。斜插式掏挖基礎將主柱的坡度設置與塔腿主材坡度相同，減小了基礎水平力產(chǎn)生的偏心彎矩，還可省去地腳螺栓

4．階梯型基礎

該基礎是傳統(tǒng)的基礎型式，適用各類地質(zhì)、各種塔型，其特點是大開挖，采用模板澆制，成型后再回填土，利用土體與混凝土重量抗拔，基礎底板剛性抗壓，不配鋼筋。由于階梯型基礎混凝土量較大，埋置較深，易塌方及有流砂地區(qū)難以達到設計深度，因此在此類地區(qū)應盡量少用。5．大板基礎

大板基礎的主要設計特點是：底板大、埋深淺、底板較薄，底板雙向配筋承擔由鐵塔上拔、下壓和水平力引起的彎矩和剪力，主柱計算與階梯基礎相同。與階梯基礎相比，埋深淺，易開挖成形，混凝土量能適當降低，但鋼筋量增加較多。與灌注樁相比，在軟弱地基中應用較為廣泛。它施工方便，特別是對于軟、流塑粘性土、粉土及粉細砂等基坑不易成型的塔位。設計時，對底板的高厚比應進行一定的控制(懸臂長度：底板厚<3:1)不足時可在主柱下增加臺階，以減少板的懸臂長度和底板厚度，為了減小混凝土量，主柱中心與底板中心設置偏心，抵消水平彎矩，達到減小底板及配筋的效果。大板基礎設計時應控制沉降及不均勻沉降，對轉(zhuǎn)角塔及負荷較大的直線塔進行地基沉降變形驗算，施工時應盡量少擾動地基土，清除開挖的全部浮土并做好墊層，必要時使用塊石灌漿。6．斜插板式基礎

該基礎的主要特點是基礎主柱坡度與塔腿主材坡度一致，塔腿主材角鋼直接插入基礎混凝土中，使基礎水平力對基礎底板的影響降至最低。在正常條件下，基礎土體上拔穩(wěn)定、下壓穩(wěn)定和基礎強度計算可忽略水平力的影響。與大板基礎相比，由于偏心彎矩大大減小，下壓穩(wěn)定控制的基礎底板尺寸可相應減小，從而降低了混凝土量和底板配筋量。由于省去了塔座板和地腳螺栓，其鋼材的綜合指標降低了25%左右。斜插板式基礎在平原、河網(wǎng)地區(qū)使用較多，其最大優(yōu)點就是節(jié)省基礎材料，施工較為方便。其缺點是施工精度要求高。對于高壓縮性軟弱土地區(qū)，其基礎底面地基處理一定要重視基礎墊層和基坑排水，并應嚴格按照有關規(guī)定執(zhí)行。因為一旦發(fā)生擾動基底軟土或排水不及時，就可能引起基礎的不均勻沉降，再很難進行處理。

7．灌注樁基礎

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對于地質(zhì)條件為流塑、地基持力層較深且基礎作用力較大的耐張塔或直線塔，使用鉆孔灌注樁基礎是設計中廣泛采用的一種方法。它主要是樁周與土的摩擦力和樁端承載力承擔基礎上拔力和下壓力，施工方便，安全可靠。缺點是施工費用較高。

8．聯(lián)合基礎

聯(lián)合基礎主要適用于基礎根開較小且基坑難以開挖、板式基礎上拔土體重疊的軟弱土塔位，其設計特點是埋深較淺，四個基礎整體澆制，基礎底板上面的縱、橫向加勁混凝土梁承擔由基礎上拔力、下壓力和水平力引起的彎矩，底板與縱、橫向加勁肋配筋，整體性好。缺點是基礎材料用量較大，施工較為煩瑣，設計不易成系列。

9．復合式沉井基礎

復合式沉井基礎是針對地下水位較高的軟土地基，尤其是容易產(chǎn)生“流砂”現(xiàn)象的軟土地基的一種新型的基礎型式。復合式沉井基礎是由上、下兩部分組成：上部分是方型臺階基礎，下部是環(huán)形鋼筋砼沉井，沉井頂端露出鋼筋埋入臺階基礎連成整體�；�礎的埋深在4m左右，沉井筒直徑為2.5m左右，從基礎深寬比來看(一般為1.5左右)，仍屬于淺基礎�；�礎使用材料有：鋼材：I、II級鋼筋，Q345(插入式角鋼)，35#鋼，Q235(地腳螺栓)混凝土：階梯基礎、沉井基礎：C15級巖石、掏挖、插入板式基礎、大板基礎、聯(lián)合基礎：C20級巖石錨桿基礎、灌注樁基礎：C25級墊層、護面、保護帽：C10級。

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