鶴壁煤業(yè)（集團）有限責(zé)任公司供電處 孫 健

隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城市用電負荷日益增加，電網(wǎng)建設(shè)迅速發(fā)展。但面對緊張的城市空間和復(fù)雜的環(huán)境，架空輸電線路走廊空間日益壓縮。架空輸電線路的桿塔是架空線路的重要組成部分，通過優(yōu)化桿塔結(jié)構(gòu)、導(dǎo)線布局，使用多回路緊湊型桿塔，保障電網(wǎng)順利建設(shè)。

1 工程建設(shè)中存在問題

1.1 變電站出線空間受限

我公司投資建設(shè)的110kVⅡ牟胡架空輸電線路從220kV牟山變電站出線，采用同塔雙回路架設(shè)，線路全長11km，共60基桿塔，導(dǎo)線均為LGJ-240/40，雙架空地線架設(shè)。220kV牟山變電站位于電石化工廠廠區(qū)內(nèi)，出線位置位于110kV Ⅰ牟胡線路和電石廠生產(chǎn)電石車間、存儲電石倉庫之間，最小距離僅52m。如圖1所示。220kV牟山變電站110kV出線間隔除Ⅱ牟胡間隔外，還有預(yù)留有化石二期出線間隔，因此在考慮Ⅱ牟胡間隔出線的同時，還必須考慮化石二期間隔出線。

圖1 牟山站110kV出線位置圖

110kVⅡ牟胡線路線間距7m，110kV化石線路線間距7m。根據(jù)GB 50545-2010《110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》（以下簡稱設(shè)計規(guī)范）有關(guān)110kV架空線路與邊導(dǎo)線最小水平距離的規(guī)定：在開闊地區(qū)大于塔高，在受限制地區(qū)不得小于5m。因此110kVⅡ牟胡線路和110kV化石線路所需空間最少為24m。同時考慮到Ⅱ牟胡線路和化石二期項目地理位置關(guān)系[1]，以及交叉跨越問題，Ⅱ牟胡線路和化石二期線路的位置關(guān)系如圖2所示。Ⅱ牟胡線路距離生產(chǎn)電石車間、存儲電石倉庫的距離為52-24=28m。

圖2 線路間距

電石火災(zāi)危險性屬于甲類，根據(jù)GB 50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定：架空電力線與甲、乙類廠房（倉庫）的最近水平距離為電桿（塔）高度的1.5倍。因此Ⅱ牟胡線路的塔高最高不能超過28÷1.5=18.7m。

Ⅱ牟胡線路為110kV同塔雙回路設(shè)計，桿塔典型塔頭高度最小為11m，如圖3所示。因此塔的呼稱高最高只有18.7-11=7.7m，在不考慮弧垂的情況下，導(dǎo)線對地只有8.3m的距離。Ⅱ牟胡線路需要跨越電石廠院內(nèi)的運輸?shù)缆?，必須按照公路要求設(shè)計交叉跨越距離，即不小于7m。因此，出線段弧垂不能大于0.7m，檔距不能大于50m。從變電站內(nèi)到電石廠南圍墻距離170m，中間需要布置3基塔，這樣的布局既不合理，而且成本較高[2]。Ⅱ牟胡線路和化石二期線路沒有足夠的架設(shè)空間出線。

圖3 110kV典型塔頭圖

1.2 鉆越110kV線路空間受限

Ⅱ牟胡線路15#-16#塔需從110kV衡錦線路下鉆越過去，110kV衡錦線對地高度為24m。按照設(shè)計規(guī)范要求，110kV線路的交叉跨越距離最小為3m，因此鉆越點桿塔高度不能超過22-3=19m。110kV桿塔典型塔頭高度為11m，因此16#塔呼稱高不能超過19-11=8m。根據(jù)設(shè)計規(guī)范對導(dǎo)線對地距離的要求：在最大弧垂情況下，行人能夠到達非居民區(qū)導(dǎo)線對地不得小于6m，在不考慮地形影響的情況下，15#-16#弧垂不能大于2m。若滿足15#-16#弧垂不大于2m，15#-16#的檔距必須小于100m。根據(jù)現(xiàn)場情況，距離16#塔小于100m的位置均不具備立塔的條件，而且影響導(dǎo)線對地距離的點位于16#塔100m處，此處地形高出16#塔1.5m。Ⅱ牟胡線路沒有足夠的空間鉆過衡錦線路。

2 問題解決方案

2.1 針對變電站出線空間受限的解決方案

方案一：采用電纜出線，此方案可行，但是投資大，后期投入太高，運行維護難度較高；方案二：改變桿塔結(jié)構(gòu)，將三條線路改為同塔架設(shè)，在平面上可節(jié)約12m寬的空間，將有12+28=40m空間可以利用。采用緊湊型桿塔導(dǎo)線布局，可以降低桿塔高度，這樣可以大大縮小出線所需要的空間，滿足出線要求[3]。

此方案具有可行性，相比較電纜出線方案投資較少。

2.2 針對鉆越110kV線路空間受限的解決方案

方案一：分開通過。在鉆過110kV衡錦線時分開，改為單塔單回路鉆越，通過后再合并為同塔雙回路。此方案雖然可行但成本較高，占地面積大，后期運行維護難度較高；方案二：改變導(dǎo)線布局。將垂直排列的導(dǎo)線布局改為水平排列，采用緊湊型導(dǎo)線布局，通過增加水平距離，縮小垂直距離，從而增加鉆越空間距離。

此方案具有可行性，成本較低，安全性較高。

通過以上方案對比分析，可以得出，通過采用緊湊型導(dǎo)線布局可以解決變電站出線空間受限和鉆越110kV線路空間受限的兩個問題。

3 可行性方案核驗

3.1 變電站出線桿塔導(dǎo)線布局計算

將雙回110kVⅡ牟胡線路與化石二期線路同塔架設(shè)，110kVⅡ牟胡線路雙回在上層為垂直排列，化石二期線路在下層，為了降低高度，將化石二期線路設(shè)置為水平排列[4-5]。

3.1.1 導(dǎo)線線間距離計算

根據(jù)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，對1000m以下檔距導(dǎo)線水平線間距離按公式計算：D=KiLk+U/110+0.65√fc，式中：D為導(dǎo)線水平線間距離（m）；ki為懸垂絕緣子系數(shù)；Lk為懸垂絕緣子長度（m）；U為系統(tǒng)標(biāo)稱電壓（kV）；fc為弧垂。

從1#塔出線到電石廠南圍墻的距離為170m，檔距170m時LGJ-240/40的弧垂fc=4.89m（安全系數(shù)5），110kV絕緣子串的長度為Lk=1.8m，懸垂絕緣子采用Ⅰ-Ⅰ形式，懸垂絕緣子系數(shù)ki=0.4，則D=3.2m。不采用懸垂絕緣子或采用V-V絕緣子串ki=0，則D=2.5m。

出線端兩基塔設(shè)置為耐張塔，不采用懸垂絕緣子?；诰€路水平排列，導(dǎo)線線間距離設(shè)為3m。110kVⅡ牟胡線路和35kV牟三線路為垂直排列，垂直線間距離采用上述計算結(jié)果的75%、為1.9m，考慮到弓子線長度為一個絕緣子串長度、即1.8m，同時考慮電氣安全距離不得小于1m，垂直排列線間距離不得小于2.8m，取3m。

3.1.2 化石二期與Ⅱ牟胡線路垂直距離計算

設(shè)計規(guī)范規(guī)定：雙回路及多回路桿塔不同回路的不同相導(dǎo)線間的水平或垂直距離，應(yīng)按規(guī)范規(guī)定增加0.5m?；诰€路距離110kVⅡ牟胡線路垂直距離設(shè)置為3.5m。化石二期線路采用水平排列，還需要考慮中線跳線問題，因此，采用絕緣橫擔(dān)跳線，增加2m的垂直跳線空間。

3.1.3 導(dǎo)線與架空地線之間的距離計算

設(shè)計規(guī)范規(guī)定：在一般檔距的檔距中央，導(dǎo)線與地線間的距離S≥0.012L+1=0.012×170+1=3.04m；設(shè)計規(guī)范規(guī)定：110kV線路同塔雙回或多回路地線對邊導(dǎo)線的保護角不宜大于10°。因此，架空地線橫擔(dān)距離導(dǎo)線橫擔(dān)設(shè)置為3.5m，橫擔(dān)長度設(shè)置為2.5，保護角為9°。

3.1.4 桿塔高度計算

綜合以上計算結(jié)果，110kVⅡ牟胡線路、35kV牟三線路、化石二期采用同塔三回路架設(shè)后，塔頭結(jié)構(gòu)高度為14.5m。改為同塔三回路架設(shè)后，有40m空間可以利用，桿塔高度不得高于40÷1.5=26.7m。因此，桿塔高度設(shè)置為呼高12m，全高26.5m。桿塔布局如圖4所示。

圖4 出線桿塔導(dǎo)線布局優(yōu)化后構(gòu)圖（m）

4 鉆越110kV線路桿塔導(dǎo)線布局計算及方案實施效果

4.1 桿塔導(dǎo)線布局計算

設(shè)計規(guī)范規(guī)定，對1000m以下檔距導(dǎo)線水平線間距離按公式計算：D=KiLk+U/110+0.65√fc，式中：D為導(dǎo)線水平線間距離（m）；ki為懸垂絕緣子系數(shù)；Lk為懸垂絕緣子長度（m）；U為系統(tǒng)標(biāo)稱電壓（kV）；fc為弧垂（m）。

從現(xiàn)場實際地形考慮，16#塔最近具備立塔條件的位置，距離16#塔200m，即15#-16#檔距為200m。檔距200m時LGJ-240/40的弧垂fc=5.5m（安全系數(shù)5），110kV絕緣子串的長度為Lk=1.8m，懸垂絕緣子采用Ⅰ-Ⅰ形式，懸垂絕緣子系數(shù)Ki=0.4，則導(dǎo)線水平排列線間距離D=3.4m。垂直線間距離采用上述計算結(jié)果的75%、為2.55m。考慮到弓子線長度為一個絕緣子串長度、即1.8m，同時考慮電氣安全距離不得小于1m，垂直排列線間距離必須大于2.8m。垂直排列線間距離取3m。

4.2 其他計算

導(dǎo)線與架空地線之間的距離計算。設(shè)計規(guī)范規(guī)定：在一般檔距的檔距中央，導(dǎo)線與地線間的距離：S≥0.012L+1=0.012×200+1=3.4m；設(shè)計規(guī)范中規(guī)定：110kV線路同塔雙回或多回路地線對邊導(dǎo)線的保護角不宜大于10°。因此，架空地線橫擔(dān)距離導(dǎo)線橫擔(dān)設(shè)置為3.5m，橫擔(dān)長度設(shè)置為2.5，保護角為9°。

桿塔高度計算。綜合以上計算結(jié)果，塔頭結(jié)構(gòu)高度為9.5m，鐵塔全高不能超過19m，因此鐵塔呼稱高為19-9.5=9.5m；交叉跨越距離核算。根據(jù)現(xiàn)場地形情況，導(dǎo)線對地距離最近的點位于16#塔85m處，此處地形高出16#塔地形1.5m，此處弧垂2.1m，按照呼稱高9.5m的塔計算，此處導(dǎo)線對地距離5.9m，不滿足導(dǎo)線對地6m的安全距離要求。

導(dǎo)線布局優(yōu)化計算。通過上述計算，導(dǎo)線采用垂直排列方式，無法滿足鉆越要求，必須通過對導(dǎo)線布局進行優(yōu)化。導(dǎo)線布局優(yōu)化方案：將16#塔垂直排列導(dǎo)線布局方式改為雙三角排列方式，下層為兩根導(dǎo)線水平排列，上層為單根導(dǎo)線。同時將15#塔I-I懸垂絕緣子形式，改為V-V懸垂絕緣子形式。

導(dǎo)線線間距離計算。15#塔I-I懸垂絕緣子形式，改為V-V懸垂絕緣子形式，Ki=0。15#塔仍選擇在距離16#塔200m的位置上，導(dǎo)線弧垂仍為5.5m，則下層水平排列導(dǎo)線線間距離D=2.5m。垂直線間距離采用上述計算結(jié)果的75%、為1.9m?？紤]到弓子線長度為一個絕緣子串長度、即1.8m，同時考慮電氣安全距離不得小于1m，垂直排列線間距離必須大于2.8m。上層導(dǎo)線和下層導(dǎo)線垂直排列線間距離取3m；設(shè)計規(guī)范第8.0.3規(guī)定：雙回路以及多回路桿塔不同回路的不同相導(dǎo)線間的水平或者垂直距離，應(yīng)按第8.0.1條的規(guī)定增加0.5m。110kVⅡ牟胡線路和35kV牟三線路之間的水平距離應(yīng)設(shè)置為3.5m。

導(dǎo)線橫擔(dān)長度選擇。16#桿塔轉(zhuǎn)角度數(shù)60°，考慮到轉(zhuǎn)角度數(shù)大，采用偏移橫擔(dān)，下層導(dǎo)線橫擔(dān)為4.5m和5m。設(shè)計規(guī)范第8.0.3規(guī)定：110kV線路上下層相鄰導(dǎo)線間或地線與相鄰導(dǎo)線間的最小水平偏移距離0.5m。因此，上層導(dǎo)線橫擔(dān)長度取2.5m和3m。

導(dǎo)線與架空地線之間的距離計算。設(shè)計規(guī)范第7.0.15規(guī)定：在一般檔距的檔距中央，導(dǎo)線與地線間的距離S≥0.012L+1=0.012×200+1=3.4m。設(shè)計規(guī)范第7.0.14規(guī)定：110kV線路同塔雙回或多回路地線對邊導(dǎo)線的保護角不宜大于10°。因此，架空地線橫擔(dān)距離導(dǎo)線橫擔(dān)設(shè)置為4m，橫擔(dān)長度設(shè)置為3.3m和3.8m，保護角為10°。

桿塔高度計算。綜合以上計算結(jié)果，塔頭結(jié)構(gòu)高度為7m，鐵塔全高不能超過19m，因此鐵塔呼稱高為19-7=12m。桿塔布局如圖5所示。

圖5 鉆越桿塔導(dǎo)線布局優(yōu)化后構(gòu)圖（m）

交叉跨越距離核算。從斷面圖上可以看出，導(dǎo)線對地距離最近的點位于16#塔85m處，此處地形高出16#塔地形1.5m，此處弧垂2.1m，按照呼稱高12m的塔計算，此處導(dǎo)線對地距離8.4m，滿足導(dǎo)線對地6m的安全距離要求。

方案實施效果。110kVⅡ牟胡架空輸電線路出線段1#-3#塔以及鉆越110kV衡錦線處16#塔導(dǎo)線布局經(jīng)過緊湊優(yōu)化后，有效解決了出線空間受限和鉆越110kV衡錦線空間受限的問題，順利完成架空輸電線路工程的設(shè)計和施工，所有安全距離滿足各項規(guī)范要求，取得了非常好的效果。與其他方案相比較，還具有投資少、施工簡單、占地面積小、后期運行維護難度小的優(yōu)點。

5 結(jié)語

綜上所述，在電力工程施工中，通過優(yōu)化桿塔結(jié)構(gòu)布局、導(dǎo)線分布布局，對于解決交叉跨越空間受限的問題是一個非常有效的措施。多回路緊湊型桿塔在實際應(yīng)用中既經(jīng)濟環(huán)保又安全可靠，具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。