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線路導線的選擇與校驗
導線截面的大小直接影響到線路的經濟運行,所以線路設計導線截面的選擇和效驗很關鍵。導線截面的選擇,要求年運行費用最低,符合總的經濟利益。關于這點是考慮電網各方面因素,進行技術比較和經濟比較后合理選擇的。導線截面的校驗,架空線導線的選擇一般選用鋼芯鋁絞線,原規程中線路的溫升按40℃設計按70℃校驗,導線截面按經濟電流密度選擇,按長時允許電流及電壓損失校驗。但對于供電可靠性與經濟性的平衡點考慮時,關于校核時采用的溫度問題,原規程中線路的溫升按40℃設計按70℃校驗,如負荷達到一定值后,我國規程規定,鋼芯鋁絞線的最高允許溫度一般采用70℃上限。現今我們大多數情況是要考慮線路增容改造問題、全線路換線改造或重建線路工程,成本是很高的;根據式(2)我們可知,如果現實中這種超過70℃上限的情況時間較短,負荷增長趨勢又較緩,這時不妨將線路的溫升按40℃設計,按80℃上限校驗。這樣的好處是,正常情況下將線路的溫升由70℃升高到80℃,線路的輸送能力可提高20%左右,這時的線損在1%-1.4%之間,也是可以接受的;(當溫度達到100℃時,線損在2%-3%之間),而且導線受熱后股與股之間被拉長結合會更緊密,導線的強度會增加一些。所以,在今后遇到這方面問題時,我們可以按80℃上限考慮,這種做法可以加以應用和推廣;但是這種情況下溫度升高后,線夾、連接點的發熱要考慮進去,交叉跨越點導線間距離也要注意校核。
OPGW復合架空地線的選擇
設計規范5.0.8關于OPGW復合架空地線的選擇,這是新規范增加的內容。一般來講,線路設計要抓住最重要的兩點:(1)最大短路電流;(2)最高溫度。在抓住這兩點的同時,還要兼顧各方面的因素,考慮各方面充分必要條件。鑒于多年來的經驗,線路導線的舞動和抗疲勞應在今后的設計中給于充分的措施考慮;在風口、線路高差大等地區,絕緣棒的裝設可謂是一種有效措施;另外導線在選型上也應給予充分兼顧。
絕緣子
多年來瓷質絕緣子鹽密度不斷在增加,線路的絕緣一直在加大和提高電弧爬距,這一點與我國的環境在不斷的惡劣不無關系。目前在較準確的核對線路環境后,采用正常的瓷質絕緣子串仍為首選;如考慮環境變化較快,可再增加一片絕緣子,但這時的線路造價將升高。對復合絕緣子我們是一面應用一面觀察和摸索,復合絕緣子的最大問題出現在結合面,即復合材料與金屬(球頭)結合面、復合材料與絕緣子芯材的結合面,目前國內線路大多數復合絕緣子出現問題均在這兩者之間;這兩個位置結合不好是影響其耐用性的關鍵。以復合材料與金屬(球頭)結合面出現問題為多。因此,絕緣子的選用上我們要精確慎重的加以分析和選擇考慮。
基礎
不同地區的地質情況不同,鐵塔基礎應按塔基所處地的具體情況進行處理,對一些地下情況較復雜(如舊河道、采空塌陷、地下積虛、流沙、地震帶等)地區,設計上應考慮充分的防護措施。例如110kV申月線在施工焦莊地段就遇到了沙土地質情況,經過與基礎的設計單位商榷,采取加深加寬基礎,并采用毛石砂漿鋪一定厚度等措施,在今后的運行中要提醒外線車間注意觀察。目前,供電線路多為城鄉建設讓道,線路通道設計規劃成為線路設計的合理性、可用性、實效性的關鍵;輸電線路的設計應緊密的與當地城鄉規劃部門聯系溝通,以多功能為優選。同塔多回路是今后供電線路的發展方向;簡單的講:如果不考慮土地問題,多回路線路設計并不省錢,但若考慮土地征用費用,單回線路設計僅征用土地一項造價就大的驚人,在土地占用越來越緊迫的情況下,電力線路設計上要解放思想,盡量按多回路設計供電線路。
本工程是為了新建廣州至珠海城際輕軌的建設而進行的升高改造,本工程新建鐵塔兩基:N11A、N12A;基礎全部采用灌注樁基礎。但是由于現場青苗賠償等問題無法施工,使得N12A鐵塔需要沿大號方向移位102m,移位后基礎位于山腳下方。4基礎設計:基礎位于山腳下,現場初步勘測,由于樁機等大型施工機械無法進場施工,暫定基礎采用大板基礎或人工掏挖基礎(需根據地質勘測報告確定)。5地質勘測:Ⅰ腿淤泥:4.3m、強風化2.0m、中風化5.0m;Ⅱ腿淤泥:5.0m、強風化1.4m、中風化5.0m;Ⅲ腿淤泥:5.1m、強風化1.2m、中風化5.0m;Ⅳ腿淤泥:4.2m、強風化2.3m、中風化5.0m;
2基礎設計存在問題
N21A鐵塔基礎作用力為T=90t、N=120t、HX=25t、HY=10t。根據原設計的初步假想,采用大板基礎或人工掏挖基礎;但根據地質報告情況,此處鐵塔基礎位于山腳下,地質按一定坡度進行分布,如果采用大板基礎,基礎底板需置于持力層,此處選擇在強風化層,但是考慮到地質按照一定坡度分布,如果僅置于強風化層的表面,則基礎抗側滑強度不足,但如果基礎底板置于強風化層下方,則基礎埋深在5m以上,由于無法進大型施工機械,且需進行鋼板樁護基,無形中增加了施工危險及施工成本;即便是修通道路進入大型施工機械,則成本比原設計所用灌注樁基礎要大很多。根據地質情況也無法采用采用人工掏挖基礎,因為上半部分為淤積地質。采用人工掏挖基礎危險系數相應增大很多,淤泥下方為強風化、中風化采用人工掏挖基礎也不現實。
3基礎設計處理方法
由于電力工程《架空送電線路基礎設計技術規定》仍然采用安全系數法,故此處設計僅需滿足設計中所要求的下壓、上拔、傾覆演算的要求即可,經過現場多次勘查,結合地質報告,最后征得施工部門意見確定此基礎設計的條件如下:基礎埋深要小大于2.5m(基礎維護可以采用松樁處理);如果需采用灌注樁基礎,則灌注樁基礎深度不能深于中風化(不能采用沖鉆,因為此合同為總包合同,如果超出原合同部分則由施工部門自行承擔)。基礎材料用量、地基處理措施等費用不能超出原設計范圍。根據以上條件,結合本基礎所處地基情況,以及原設計所用費用經綜合考慮,采用斜柱基礎與灌注樁基礎相結合的方式,基礎側向位移采用松樁擋土墻處理方法。根據斜柱基礎與大板基礎的對比知道,基礎作用力相同的情況下斜柱基礎受力形式更加好,且節約材料用量。數學模型的建立,本工程所用基礎由于沒有具體的數學模型,所以參考承臺灌注樁基礎,基礎下壓由斜柱基礎底板承擔,基礎上拔由斜柱基礎和基礎下灌注樁部分(僅考慮自重部分)承擔,基礎水平作用力由斜柱基礎和基礎下灌注樁部分共同承擔;考慮到基礎所處地質情況結合鉆探資料,基礎側位移需做擋土墻,而此條線路改造根據火炬開發區的規劃及供電局的規劃,此段線路需要近期改造拆除(施工圖已出),所以此次改造為臨時改造方案,故擋土墻處理采用松樁擋土墻。斜柱基礎下方仍采用松樁地基處理。最終設計的基礎形式如圖2所示。上部斜柱基礎埋深1.5m,下部灌注樁基礎在基礎底部以下4.7m,入中風化巖層0.5m以上。
4設計中需思考的問題
本工程是為了解決復雜地質情況下施工工藝問題而進行的基礎變更,基礎采用的是斜柱基礎與灌注樁基礎相結合的處理方式,在上拔演算中由于數學模型建立方面缺乏經驗,此次上拔演算中未考慮到灌注樁基礎摩擦力。雖然本工程已經竣工運行將近兩年多時間,但是卻給我們設計人員一個提示,就是我們在新型設計方面還存在一定的不足,還需要繼續學習實踐,搜集更多的同行所做的優秀設計作品,為我們以后的設計打下良好的基礎。
5以后設計的展望
在線路運行過程中,雷擊是常見的一種電力故障,它不僅影響了正常的供電,而且給電力企業造成了經濟損失,嚴重時還威脅到人身安全。因此,在對110kV送電線路進行設計的時候,我們要做好防雷設計工作。具體來講,我們可以采取以下措施發揮防雷功能。第一,在線路選擇和桿塔架設方面。一方面在對110kV送電線路進行選擇的時候,我們要盡量避開一些雷電發生幾率比較高的區域;另一方面在桿塔施工的時候,我們要合理把送電線路桿塔的高度控制在一定范圍之內,避免由于桿塔過高而遭受雷擊。第二,在送電線路方面。在送電線路施工的過程中,我們也可以選用雙避雷線增強送電線路的自身的防雷效果。第三,在絕緣水平方面。我們還可以通過提高送電線路的絕緣水平來增強防雷能力。因此,在具體的施工過程中,在經濟允許的條件下,我們盡量選擇一些強度較高的絕緣子。第四,在接地電阻方面。在送電線路運行中,線路的防雷能力與接地電阻是成反比關系。鑒于此,在滿足線路施工要求的前提下,我們要盡量降低接地電阻,以此來提高送電線路的防雷能力。
二、110kV送電線路的施工管理
1加強施工人員培訓管理
在送電線路施工中,施工人員的綜合素質與施工水平有著密切關系。目前,很多施工人員都是農民工,綜合素質水平較低,嚴重影響了施工質量。因此,我們必須加強對他們的教育培訓工作。具體來講,一方面我們要通過教育培訓等方式不斷增強施工人員的安全意識和質量意識,把安全和質量意識貫徹到具體的施工中去。另一方面,我們還要提高他們的專業技能,使他們熟練掌握各項施工工藝和技術,保證施工的順利進行。
2做好送電線路施工組織工作
110kV送電線路施工是一項復雜的系統工程,比如,送電線路的施工距離比較長,施工中涉及到的施工人員和施工材料比較多,施工作業點比較繁瑣等。因此,在110kV送電線路施工之前,管理人員要做好施工組織工作,具體分為以下方面:第一,對施工現場進行勘察。在施工之前,相關工作人員要對施工現場進行勘察,熟悉施工環境,從而為施工管理工作的順利開展做好準備。第二,對施工圖紙進行研究。在送電線路施工開始之前,管理人員要組織一些相關人員對施工圖紙進行研究,從而熟悉施工流程,以便從整體上把握施工全局。第三,對施工設備和材料進行管理。施工設備和材料是110kV送電線路施工中必不可少的內容。因此,在送電線路施工之前,管理人員要合理分配施工機械設備,做好設備的檢查工作,保證機械設備在施工中的正常運轉。同時,還要對施工材料進行嚴格把關,避免一些劣質材料進入到施工現場。
3強化送電線路施工安全管理工作
安全是各項工程施工管理中的必不可少的一部分,110kV送電線路施工也不例外。在送電線路施工中,我們需要做好兩個方面的工作以提高安全管理水平。第一,實行安全責任制。在送電線路施工中,管理人員要推行安全責任制,把施工中各個部分的安全責任落實到小組和個人,從而確保安全管理工作得到貫徹落實。第二,加強安全監督檢查。在送電線路施工中,相關管理人員還要加強對施工過程中的安全監督檢查工作,以便及時發現施工中存在的各種安全隱患,把各種安全問題消滅在萌芽狀態,降低安全事故發生的幾率。
三、結語