摘要: 本文主要阐述了同塔多回路在国外的应用状况及同塔多回路的安全可靠性, 结合国外经验,对同塔多回路的设计和应用提出建议,供今后的规划、设计和建设者参考。分析了同塔多回路技术经济指标及同塔多回路的应用展望。
关键词: 线路走廊 高压线路 设计标准 同塔多回路
1、 同塔多回路在国外的应用
同塔多回路在国外应用比较普遍,尤其是在经济发达且人口密集的日本和欧洲部分国家应用较多。这些国家由于土地资源紧缺、线路走廊的投资占工程总投资的比重较大。同塔多回路的应用已非常广泛。
德国是欧共体中电力工业最发达的国家之一,该国目前最高电压等级为380kV。由于德国土地较为狭小,为有效利用线路走廊,德国政府规定凡新建线路必须同塔架设两回以上。根据掌握的文献资料,德国是高压和超高压线路中，同塔四回为常规线路。最多回路数为六回,线路走廊的投资一般占线路建设总投资的20～30%。对于最高电压等级的380kV,现在已建有混压同塔四回线路(两回380kV,两回230kV),目前尚无同塔四回380kV输电线路。
东京电力公司因辖区土地资源紧张。为减少线路走廊占地。尽量采用多回路同塔架设。目前,日本同塔架设最多回路数为八回。110kV以上线路多数为四回。500kV以上除早期2条为单回路外其余均为双回共塔架设,目前尚未有同塔四回500kV线路。
2、 同塔多回路的安全可靠性
同塔多回路由于采用同塔并架,一旦出现事故,对电力系统的影响非常严重。为了应对这种特殊的重要性,必须在工程设计的可靠性上重新考虑,适当提高设计标准。我国现行的设计标准经过多年的运用。积累了大量的运行经验。同时也暴露了一些设计、施工和管理的薄弱环节。因此可针对这些运行经验。在同塔多回路设计中有区别地提高或保持相应设计标准,使设计更合理、更科学。
3、 设计原则
3.1 气象条件
现行规程对设计气象条件根据线路级别取不同的重现期来确定。一般规定330kV及以下线路按15年一遇,500kV按30年一遇。对于多回路线路,首先必须按回路中最高电压等级来确定重现期。其次还必须根据多回线路在系统中的地位来确定是否适当提高取值,如其在系统中的重要性已经达到或超过上一电压等级水平,则应该提高气象条件取值标准。在不同地区还应该根据实际情况灵活掌握。
3.2 导地线和金具安全系数导地线安全系数不仅影响线体的运行安全。
而且关系到耐张杆塔的荷载大小。对于同塔多回线路。由于荷载巨大,所以导地线的安全系数选取应更为合理,做到既能满足线路的安全运行,又能有效控制工程投资。
3.3 绝缘配置
线路的绝缘配合就是解决杆塔上和档距中各种可能的放电途径。使线路能在工频电压、操作过电压、雷电过电压等各种条件下安全可靠地运行。
考虑到多回线路的重要性和停电检修的困难,尽量减少维护工作量。延长绝缘子清扫周期,同塔多回路的泄漏比距可考虑提高一级进行设计。
现行规程规定的相对地间隙和相间间隙是在理论研究和真型试验的基础上。结合多年的运行经验所修订,同塔多回路可参照执行。
同塔多回路通常应用在通道紧张地区,悬垂串推荐采用V型串布置。这样既可有效节约线路走廊。避免铁塔大风闪络现象,而且在相同绝缘子片数时V型串工频耐污电压将比I串提高20%以上。
同塔多回路导线相间距离除应满足《技术规程DL/T5092-1999》的计算公式(D=0.4Lk+U/110+0.65fc12)外,在特定的导线布置形式情况下,不同回路间的相导线可能在同侧横担上相邻布置,其回路间水平距离还应比上述要求增加0.5m。
3.4 防雷特性
根据送电线路设计手册推荐,线路遭受雷击的次数为:N=γhT,h=hg-2f/3式中,γ为地面落雷密度;h为避雷线平均高度;T为年雷暴日数;hg为避雷线悬挂点高度; f为避雷线弧垂。公式表明,线路遭受雷击次数随着地线的平均高度增高而增多,例如500kV同塔四回路(导线双回垂直布置)导线的平均高度比双回路增加约30m,比单回路增加约50m,因而雷击次数为双回路的1.6～2.0倍,为单回路的3.1～3.5倍:其次是绕击,当地线保护角相同时,塔高增加20m,绕击率增大l倍;至于反击,同塔多回路塔高增加,铁塔的波阻和电感随之增大,雷击塔顶时,沿铁塔传播至接地装置所引起的反射波返回塔顶或上横担所需时间相对延长。电位升高值较大,因此反击引起的绝缘闪络跳闸率比单、双回路高。针对以上分析,提高同塔多回路的耐雷水平的主要方式有:
(1) 塔头布置时尽可能减少横担层数, 降低塔高, 减少雷击次数;
(2) 减小地线保护角, 降低绕击率;
(3) 采取悬挂耦合地线、加装消雷器、降低接地电阻等综合防雷措施;
(4) 改变导线相序排列方式, 避免同层横担出现同名相导线;
(5) 采用平衡高绝缘, 降低线路总跳闸次数。
3.5 铁塔和基础
同塔多回路由于铁塔的外部荷载及塔身风压与单回线路相比,将成倍增加,铁塔的自重、基础作用力均将大幅度增加。为保证可靠性要求,多回路铁塔和基础设计可参照大跨越工程的重要工程乘重要系数的做法。对多回路结构设计的安全系数适当加强。
4、 同塔多回路的电磁环境
同塔多回路由于通常深入到人口密集地区,线路附近的房屋、通信等设施众多,因此要着重研究多回线路的电磁环境影响,其主要内容应包括:线路对通信线路的干扰和危险影响:对无线电、广播电视的干扰影响;可听噪声的影响;高压静电场的环境影响;接地装置的地电位升高影响。
近年来由于光缆通信的发展,线路对通信线路的影响已经逐步降低,并且采用良导体地线或加装耦合线的措施,通常能使沿线的通信线路的危险影响水平满足要求。无线电干扰的实质是在电晕过程中出现一些有害的、频带相当宽的电磁波,干扰无线电通信,同塔多回线路的无线电干扰(RI)同样取决于导线的电晕放电。根据无线电干扰的形成机理,多回路的综合RI值可以由各回路值进行合成:
NΣ=201g(E12+E22, +?+En2)0.5式中,E1、E2、?En分别为同塔1回、2回、?n回线的导线表面最大电位梯度有效值,kV/m。
经计算分析,多回路无线电干扰频谱与单回路是一致的。一般距边导线20m处的干扰电平比双回路(同电压等级)大3～4dB,干扰影响范围比双回路也大一些,但都低于50dB的限值。高压线路的地面场强是考察电磁环境的一个重要指标。
5、 同塔多回路的应用展望
同塔多回路在国内一些地区已得到关注和运用。从已建成的同塔多回路的运行情况分析,省内、省外的大量同塔多线路均未发生安全事故, 包括雷击跳闸、绝缘闪络等线路故障也没有比常规线路明显增加的迹象。从电网建设的远景来看,线路不断增多,走廊越来越紧张。特别是由于规划部门对土地审批越来越严格,线路通道在很多地区已经成为影响电网建设的主要因素。由于采用同塔多回线路可充分利用线路走廊,其应用必然不断增加,因此同塔多回线路也不断增加。从环境保护和节约土地资源等综合社会效应等方面统筹考虑,同塔多回路具有广阔的应用前景。
参考文献：
[1]DL/T5092-1999.110~500kV架空送电线路设计技术规程[s]北京:中国电力出版社，1999.
[2]张殿生,倪宗德,张洞明等.电力工程高压送电线路设计手册[S].长春:水利电力出版社,1989.
[3]窦飞,李讨森.500kV同塔四回架空送电线路电场分布的研究[J].江苏电机T程.2004,23(1):11~16.