110kV 建资线路工程可行性研究.docx
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110kV建资线路工程可行性研究
110KV建资线路工程可行性研究
线路路径选择及工程设想
(待审版)
本卷目录
一、电力系统
1电网现况
2建设必要性
3接入系统方案
二、变电站进出线间隔情况
1南城变110kV进出线间隔情况
2资溪变110kV进出线间隔情况
三、路径方案
1路径选择原则
2南城-资溪路径方案选择
3沿线自然环境
4路径协议
四、工程设想
1主要技术经济指标
2设计气象条件
3机电部分
4对邻近通信线路和无线电台站影响及防护
5杆塔、基础、
6环境保护与水土保持
附图:
路径方案图
杆塔一览图
基础一览图
一、电力系统
1、电网现况
某电网地处江西东部,某地区东西南三面环山,中部丘陵和河谷相间,水网密集,由于其特殊的地理位置,在冬春季节架空输电线路极易覆冰,2008年的冰冻雨雪灾害,某电网遭受重创。
220kV临里线、南梅Ⅰ、Ⅱ线、110kV建资线、建宜线等多条线路在2008年冰灾中发生多处倒杆断线,由于上述线路设计气象条件按江西省典型Ⅰ类气象区设计,导、地线设计覆冰厚度均为5mm,设计标准偏低(导线为LGJ-150),今后如出现类似冰灾,势必会影响线路安全运行,按照《110kV~750kV架空输电线路设计规范》GB50545-2010和公司冰灾改造的基本原则要求,将建资线路实施抗冰差异化改造补强,同时根据系统要求将导线改为JL/G1A-240同步架设通讯光纤(OPGW),更好的提升抵御自然灾害的能力。
2、建设必要性
110kV资溪变电站的重要性主要有以下几点:
1)汇集资溪县水电,为资溪县过剩水电外送提供通道
2)大力发展可再生无污染能源符合国家和社会的长远利益
3)促进经济的发展,带动资溪县这些落后地区脱贫致富
3、接入系统方案
110kV资溪变电站110kV侧接入系统方案如下:
从110kV资溪变接入一回至金溪秀谷变,导线型号为JL/G1A-240。
从110kV资溪变接入一回至220kV南城变,导线型号为LGJ-150。
本次改造此回线路,将导线型号改为JL/G1A-240,同步架设通讯光纤(OPGW)。
二、变电站进出线间隔情况
1、220kV南城变110kV进出线间隔情况
220kV南城变位于南城县境内,110kV间隔朝西南出线,自东向西依次为南城Ⅰ、南城Ⅱ、南丰Ⅰ、#2、#1、南丰Ⅱ、母设、母联兼旁路、丰厚、临川、资溪(本工程)。
本工程为原建资线改造工程,间隔不作调整。
图2.1-1220kV南城变电站110kV间隔示意图
2、资溪变110kV进出线间隔情况
110kV资溪变位于资溪县,110kV间隔向东出线,自北向南依次为:
南城(本工程)、秀谷、铁关村。
图2.2-1资溪变110kV出线间隔示意图
三、路径方案
1、路径选择原则
a)影响线路路径的因素
根据现场踏勘和协议情况来看,对本线路路径选择的影响因素有如下几点:
1)本工程线路路径区域属于山区地形,山高谷深,地势起伏大,交通不便,因而对路径选择有着很大的影响;
2)由于高山地形带来的结冰现象的影响,线路需避开结冰严重地区;
b)路径选择原则
根据本工程特点,在拟定路径方案时,遵循以下原则:
1)最大限度的保护自然植被和生态环境;减少跨越房屋的数量;
2)满足地方政府的规划发展,减少线路对于基本农田的占用;
3)尽量靠近公路,方便施工、运行和维护;
4)线路尽量避开不良地质段;
5)尽量避开重冰地区,路径选择要注意避“高”就“低”,避“重”就“轻”;
6)综合协调与本线路有关的其它设施矛盾。
2、建资线路径方案选择
a)建资线路径方案描述
220kV南城变—110kV资溪变航空距离约为48km。
经现场踏勘,本工程沿线地形在南城县境内以平地,丘陵为主,在资溪县境内以山地及高山为主。
线路从南城变出线跨温城公路及盱江后,沿鹰城公路至黄狮渡之后基本沿黄资公路进资溪变,沿线公路交通较好。
本次改造基本沿原线路路径,局部有不合理的地方进行了调整处理(如南城变出线段,终端塔至#1杆位间右边线跨越民房及猪舍,调整#1杆后可避开民房及猪舍;资溪县境内跨越10kV开关站等作了调整)。
线路全长约57.6km。
b)线路路径及改造方案
根据差异化改造原则结合实际拟将原建资线从#65杆位~#80杆位、#141杆位~#193杆位杆位段按15mm中冰区设计,其它部分段按10mm轻冰区设计。
设计气象条件按江西省典型Ⅱ类气象区设计。
根据系统及输电容量的要求将原用LGJ-150导线更换为JL/G1A-240,同步架设OPGW通讯光缆,同时增加系统通讯(OPGW)。
原建资线#21-#27(1.9km)跨越盱江段于2010年江西省院已经设计改造在本次设计改造中利旧。
原建资线#196~#200在2010年建设秀谷至资溪110kV线路时采用双回路铁塔(1.4km),在本次改造设计中只考虑架设导线及OPGW(铁塔的使用条件满足本次改造要求,故利用已架双回铁塔)。
3、沿线自然环境
a)路径区域情况
1)交通状况
线路从南城变出线跨温城公路及盱江后,沿鹰城公路至黄狮渡之后基本沿黄资公路进资溪变,沿线公路交通较好,综合来看,大的交通状况尚属方便,随着封山育林政策的多年实施,小运距的交通状况非常困难。
本线路在山区走线,由于公路基本在山谷之中,高差较大,需蜿蜒绕行方可到达塔位,故施工、运行、维护难度较大。
2)林木状况
根据现场踏勘,线路在资溪县境内段林木较为茂盛,该地区树木的高度约为10—15米左右,线路在南城县境内约20km,树木相对稀疏,根据环保意见,本工程对于林木集中的地段按高跨设计,对地距离不低于25米。
3)矿产情况
本工程为利用原线路路径升级改造,已避开查明和没有查明储量的矿产资源和矿产权设置。
4)地形比例
本工程线路路径地形比例:
线路名称
长度(km)
单位
平地
丘陵
山地
高山大岭
南城变—资溪变路径
55.7
km
19.4
13.4
18.4
4.5
%
35
24
33
8
5)文物
本工程为利用原线路路径升级改造,所经区域没有重点文物保护区,因而不影响本工程路径的成立。
6)风景名胜区
本工程为利用原线路路径升级改造,在南城县及资溪县境内没有经过著名风景名胜区。
b)地质状况
本线路所经地段属低山地貌,地形起伏较大,高差较大,无大的不良物理地质作用,除局部人工开挖边坡地段存在崩塌现象外,沿线山体呈自然稳定状态。
沿线地层结构为粘土、强~中等风化的云母石英片岩。
①地下水
沿线地下水主要为上层滞水、基岩裂隙水及局部地段分布的潜水。
在山地、山坡地段,地下水主要为上层滞水、基岩裂隙水,水量微弱,主要接受大气降水补给,以径流、蒸发排泄,由于地表径流条件较好,地下水位埋藏较深可不考虑地下水对基础的影响;在山间盆地、沟谷地段,地下水为上层滞水、潜水,主要赋存于第四系堆积物中及与基岩接触带附近。
根据附近工程岩土工程资料中地下水评价结论,地下水对砼构件和砼中钢筋无腐蚀性,对接地装置有弱腐蚀性。
②不良地质作用
(1)崩塌
沿线地质调查表明,线路所经地段零星分布小型崩塌及陡崖绝壁,终勘定位时避开即可,若不能避开,应保证塔位有足够的安全距离。
(2)滑坡
沿线地质调查表明,线路所经地段零星分布小型滑坡,终勘定位时应避开。
③地震基本烈度
根据《中国地震动参数区划图》(1:
400万),线路所经区域处于地震动峰值加速度值为0.10g区,相应地震基本烈度为Ⅵ度,动反应谱特征周期为0.35s。
④路径方案工程地质评价
(1)沿线分布有低山、低中山、沟谷等地形地貌。
线路所经区域地质环境相对稳定区,适宜110kV架空输电线路兴建。
(2)沿线地下水主要为上层滞水、基岩裂隙水及局部地段分布的潜水;在山间盆地、沟谷地段,地下水为上层滞水、潜水,主要赋存于第四系堆积物中及与基岩接触带附近。
地下水对砼构件和砼中钢筋无腐蚀性,对接地装置有弱腐蚀性。
线路所经区域处于地震动峰值加速度为0.05g,相应地震基本烈度均为Ⅵ度。
地震动反应谱特征周期为0.35s。
(4)线路所经地段均可考虑采用天然地基方案。
c)水文条件
根据现场踏勘,本工程沿线没有大的水利设施,不影响路径方案成立。
d)沿线交叉跨越情况
主要交叉跨越情况表
内容
南城-资溪
(次数)
高速公路
2
公路
13
220kV
2
35kV
4
10kV
22
220-380V及通讯线
20
盱江
1
房屋(栋)
4
e)通道情况
本工程为利用原线路路径升级改造,本工程对林木集中区域采取了高跨设计方式,除放线通道、塔位附近及零星树木需砍伐外,大部分树木不必砍伐。
4、路径协议
本工程为利用原线路路径升级改造,没有进行相关协议取得。
四、工程设想
1、主要技术经济指标
根据有关设计技术规定,本工程10mm按轻冰区设计,15mm按中冰区设计。
以下经济指标已考虑到上述因素的变化。
工程总投资:
4550.99万元。
其中:
建资线线路总投资:
4296.17万元;
光缆:
254.82万元
南城变—资溪变线路主要技术经济指标见表
主要技术经济指标表
项目
技术经济指标
线路长度
55.7km(35.7/10mm+20/15mm)
单/双回路
单
曲折系数
1.22
平均耐张段长(km)
1.69
导线型号/耗量(t)
JL/G1A-240/30-24/7/161.8
地线型号/耗量(t)
1×7-11.4-1270-B(GJ-80)/36.87
主要设计气象条件
Vmax=27m/s;tmin=-10℃;tmax=40℃;
b=10mm/15mm
地形分布
丘陵35%;丘陵24%;一般山地33%;高山大岭8%
塔材耗量(吨/千米)
17.54
基础钢材耗量(吨/千米)
1.79
基础混凝土耗量(米3/千米)
58.00
导线绝缘子耗量(片/千米)
166
金具(吨/千米)
0.86(不含光纤)
防震锤(个/km)
24
接地钢材耗量(吨/千米)
1.41
本体造价(万元)
3099.54(不含光缆)
单位本体造价(万元/千米)
55.65(不含光缆)
综合造价(万元)
4296.17(不含光缆)
单位综合造价(万元/千米)
77.13(不含光缆)
2、设计气象条件
a)确定设计气象条件的原则
根据《110kV~750kV架空输电线路设计规范》(GB50545—2010)中有关线路设计气象条件的规定,并结合江西省冰区划分及覆冰预测的研究和沿线附近已建送电线路,经综合分析后确定出本工程的设计气象条件。
b)2008年该地区运行状况调查
2008年元月,某市出现了自1955年以来持续持续时间最长的低温大雪冰冻天气。
220kV临里线、南梅Ⅰ、Ⅱ线、110kV建资线、建宜线等多条线路在2008年冰灾中发生多处倒杆断线。
这次冰雪灾害天气严重影响了某电网的安全运行。
c)最大风速
根据已有线路的设计资料及运行经验,这些线路主要气象条件取值为:
江西省Ⅰ类气象区V=25m/s,C=5mm;江西省Ⅱ类气象区V=27m/s,C=10mm。
本工程推荐设计最大风速为V=27m/s。
d)设计覆冰取值
根据已有线路的设计资料及运行经验,这些线路主要气象条件取值为:
最大覆冰10mm。
接合本工程沿线的地形、地貌、树林及植被的生长情况以及2008年倒杆实际情况,提出本线路各路径方案的冰区划分为10mm、15mm两个冰区作为可研设计条件。
设计推荐本工程在原建资线从#65杆位~#80杆位、#141杆位~#193杆位杆位段设计覆冰值取为15mm,长度约20km;其余杆位段覆冰取10mm。
需要说明的是,本次冰区划分仅是初步的,线路经过区域地形复杂多变,下阶段仍需按现场调查及路径变动情况做进一步分析计算,且重点考察特殊地段微地形、微气象点对覆冰设计的影响,以提供更科学合理的冰区划分方案。
e)雷暴日
本次可研设计,我们搜集了沿线气象台站历年雷暴日,根据近年数据统计,沿线气象台站记录的多年雷暴日数平均值低于68。
从沿线各电力线路运行维护单位搜集资料显示,雷暴日也没超过68,参照《电力设备过电压保护设计技术规程》,设计推荐本工程雷暴日取68天/年。
推荐采用气象条件组合见下表:
气象条件组合表
气象条件
工项
气温(℃)
风速(m/s)
覆冰(mm)
最高气温
40
0
0
最低气温
-10
0
0
覆冰
-5
10
10
覆冰
-5
15
15
最大风速
-5
27
0
安装
0
10
0
年平均气温
15
0
0
外过电压
15
10
0
内过电压
15
15
0
冰比重
0.9
雷电日68
注:
基本风速为基准高为10m时的风速。
地线覆冰较导线增加5mm,仅针对地线支架强度设计。
3、机电部分
一)、导、地线选型
导线选型
根据接入系统要求,本工程导线采用240截面的钢芯铝绞线。
10mm、15mm冰区导线选型
导线截面为240mm2的钢芯铝绞线有JL/G1A-240/30-24/7、JL/G1A-240/40-24/7均满足导线截面要求。
表1两种不同钢芯的JL/G1A-240钢芯铝绞线的规格数据
导线型号
JL/G1A-240/30-24/7
JL/G1A-240/40-24/7
备注
导线结构铝(合金)/钢
24×3.6/7×2.40
26×3.42/7×2.66
截面积
(mm2)
铝(合金)/钢
244.29/31.67
238.85/38.90
总
275.96
277.75
铝钢截面比
7.71
6.13
外径
21.6
21.66
计算重量(kg/m)
920.7
962.8
计算拉断力(kN)
75.19
83.76
最大弧垂(m)
20.06
18.54
40°C高温LP=L=500m
弧垂差(m)
-2.02
最大使用应力(N/mm2)
104.13
114.06
平均运行应力/破坏应力
25%
25%
Lp=350m~500m
最低点达到70%瞬时破坏应力的计算冰厚(mm)(于10mm冰区)
20.89/17.67
22.21/18.58
Lp=350m/500m
最低点达到70%瞬时破坏应力的计算冰厚(mm)(于15mm冰区)
25.18/22.83
26.23/23.53
Lp=350m/500m
山区走线应特别注意导线悬挂点拉力问题:
规程规定,导线悬挂点拉力,不能超过计算拉断力的44.4%,使悬点拉力等于计算拉断力44.4%时的档距,称为极大档距,JL/G1A-240/30-24/7和JL/G1A-240/40-24/7二种导线的极大档距比较见表2。
表2导线极大档距
导线型号
JL/G1A-240/30-24/7
JL/G1A-240/40-24/7
条件
极大档距(m)
1563.7
1684.5
h/L=0.05
1100
1184.6
h/L=0.10
942.5
1015.3
h/L=0.15
785.5
846
h/L=0.20
628.9
677.4
h/L=0.25
从表2可见,即使h/L=0.1,两种导线的极大档距均超过1000m,且允许高差分别为109m,118m,这样的使用条件可以满足一般山区的地形要求。
从表1可见,JL/G1A-240/30-24/7导线过载能力较JL/G1A-240/40-24/7导线小1.32mm外,但线材耗费较JL/G1A-240/40-24/7导线少0.421t/km,每公里线材购置费用少1万元左右。
两者经济特性总体差别不大,综上可知:
JL/G1A-240/30-24/7机械特性及覆冰过载能力均能满足,本工程在10mm、15mm冰区导线推荐JL/G1A-240/30-24/7型钢芯铝绞线。
②地线选型
根据接入系统报告通信要求,本工程需增架设24芯OPGW,故地线除要选择一般地线外,还要初选OPGW。
一般地线采用1×7-11.4-1270-B(GJ-80)钢绞线满足要求。
目前,世界上流行的主要几种OPGW的光缆结构,有紧套结构、松套中心加强件层绞式结构、骨架式结构(骨架结构中有塑料开槽结构、铝质开槽结构)、中心束管式(有机合成材料管、钢管或铝管)、松套绞合管钢绞线绞合式。
OPGW各种结构性能的比较见下表。
OPGW各种结构性能比较
结构
性能
紧套结构
光纤总是受力,尤其是在受力增大情况下;有很好的紧凑性。
松套结构(绞合塑料光纤保护套或带塑料骨架内含光纤保护套)
光纤在70%UTS时受微小张力,1550nm衰减很小,防侧压性能差,紧凑性不如紧套结构
松套结构(中心塑料管内含光纤)
光纤在高张力下受微小张力,1550nm衰减很小,防侧压性能不强。
松套结构(中心钢管或绞线钢管内含光纤)
光纤在高张力下受微小张力,1550nm衰减很小,有很好的紧凑性和防水性。
松套结构(铝骨架螺旋槽内含塑料光纤保护套)
光纤在70%UTS时,光纤受微小张力,1550nm衰减很小,有很好的紧凑性和防侧压性能。
在实际工程中,上述各种型式的光缆都得到了应用。
在80年代末的中国,开始兴起骨架式光缆;随着新技术的发展,90年代初,又逐渐采用铝管和不锈钢管式松套光缆;如今,广泛采用的是不锈钢套管式松套光缆。
根据本工程的实际情况及设计运用OPGW光缆的经验,选用外层单丝直径≥3.0mm的钢丝,按照各种覆冰情况以及导地线配合和机械强度要求,同时结合国网公司110kV典型设计的数据,我们选出的普通地线和OPGW光缆的主要技术参数如表。
OPGW光缆及铝包钢绞线参数一览表
型号
OPGW-24
1×7-11.4-1270-B(GJ-80)
光缆结构形式
铝包钢
根数/直径
OPGW-2S1/24B1(68/30-77,1)
7/3.8
铝合金
根数/直径
0
0
光单元
类型/根数/直径
1/2.5/24B1
/
计算截面积
铝管或不锈钢管
mm2
/
铝包钢
mm2
/
铝合金
mm2
/
总截面
mm2
98
79.39
外层绞向
右向
/
外层单丝类型
(铝包钢/铝合金)
铝包钢
钢
外层单丝直径
mm
2.8
光缆外径
mm
13.2
11.4
光缆单位长度重量
kg/km
406
630.4
额定拉断力(RTS)
kN
58
92.7
20℃直流电阻
/km
0.42
2.42
允许短路电流容量
(40℃~200℃,0.25s)
kA2·s
77.1
最高允许温度
瞬间
℃
200
持续
℃
70
耐雷击能量(50C/100C/150C/200C)
C
150
弹性模量
GPa
95
185
线膨胀系数
10-6/℃
17.8
15.5×10-6
以上是OPGW的有关参数,并不是所有的OPGW光缆都适用于本工程,以上参数供施设时选型订货参考。
③导地线参数
导地线机电参数见表。
导地线机电参数表
电线
结构
外径(mm)
截面(mm2)
单重(kg/m)
拉断力(kN)
弹性横量(N/mm2)
线膨胀系数(1/℃)
JL/G1A-240/30-24/7
铝24/3.6
钢7/2.4
21.6
275.96
0.9222
75.62
73000
19.6×10-6
1×7-11.4-1270-B(GJ-80)
钢7/3.8
11.4
79.39
0.6304
92.754
181400
11.5×10-6
④导线布置、导线排列方式
本工程在资溪县境内,林业资源丰富。
为减少对林木的影响,减少走廊宽度,同时,结合原110kV建资线的运行经验,10mm冰区及15mm冰区导线采用三角形排列。
为减少或避免导线间的闪络事故,三角形排列的杆塔将有足够的垂直线距和水平位移,以满足导线和地线或导线之间在不同期脱冰时静态或动态接近的电气间隙,静态接近距离不应小于0.7m,动态接近距离不应小于0.25m。
⑤导、地线防振、防舞
为了提高导线的防振能力,10mm冰区和15mm冰区的LGJ-240/30导线采用预绞丝护线条进行防振。
对于导线的舞动,本工程采取的措施是在运行中发现问题后,在发现舞动的档距中央集中挂防振锤,每组防振锤的数量是10个。
型号为FR-3型多频防振锤。
根据规程规定及设计运行经验,本工程10mm、15mm冰区地线采用防振锤防振即可,型号为FR-1型。
OPGW光缆地线防震
OPGW光缆地线所用的耐张线夹和悬垂线夹均为预绞丝式,本身具有一定的防振能力,具体防振设计将由光缆的提供厂家进行设计。
⑥换位及相序
本工程线路长度小于100km,按规程规定,不进行换位。
因本工程为原线路路径改造工程,两端间隔均不作调整,因此相序完全按照原来的排列方式不变,设计不考虑换相。
二)、绝缘配合
①污区划分
根据江西省电力系统污区图以及工程实际情况,本工程南城变出线段,资溪变出线段均处于Ⅱ级污秽区;考虑到本工程所经地段区域大部分在山地走线,特别是资溪县境内线路所经区域内均在大山内走线,故全线均考虑Ⅱ级污秽区,根据防污闪要求,本工程按照Ⅱ级污区进行防污设计。
按规程规定,Ⅱ级污区的线路爬电比距应达到2.0~2.5cm/kV。
本工程取2.32,导线绝缘子串爬电比距≥2.0cm/kV。
②绝缘配合及绝缘子选型
陶瓷绝缘子,是非常成熟的传统产品,即使遭外力破坏绝缘子裙破碎后的残渣对环境无危害,且价格低。
不过,瓷绝缘子的绝缘性能随着使用时间的延长会逐渐降低或者完全丧失,即为通常所说的产生“零值”,因此在运行过程中要花大量的人力物力定期进行零值检测。
玻璃绝缘子,具有耐污闪性能好;介电常数大,主电容大,成串电压分布较均匀;残垂强度较高且稳定;零值自爆,无需花人力物力进行零值检测等优点,有利于山区线路运行维护和检修,自破后的残渣对山区耕作环境的危害要远远小于平原水稻产区,近年来在各种电压等级线路上已大量使用。
相对而言,增加投资不多,本工程选用玻璃绝缘子。
根据国网公司110kV典型设计及规程规定,悬垂串采用7片146mm高度的玻璃绝缘子,耐张串采用2×8片146mm高度的玻璃绝缘子。
本工程拟定Ⅱ级污区的导线悬垂绝缘子串采用8片U70B/146玻璃绝缘子;绝缘子串爬电比距均为2.32cm/kV;考虑到耐张绝缘子串自洁性能较好,爬电比距可根据运行经验适当降低,故JL/G1A-240/30-24/7导线双联耐张串采用2×8片FC100/146玻璃绝缘子。
绝缘子串爬电比距为2.32cm/kV,满足Ⅱ级污区爬电比距下限的要求。
绝缘子串爬电比距表
绝缘子串
绝缘子型号
单片爬距
片数
串泄漏距离(cm/kV)
冰区
Ⅱ级污区
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- 110kV 建资线路工程可行性研究 110 kV 线路 工程 可行性研究