水库附属电站35kv送出工程输电线路路径与防雷设计研究

0引言

我国积极发展水电能源,通过建设水电站将水能转化为电能,不仅可节约石油、煤炭,也能兼具航运、灌溉、防洪等功能,因此水电站建设愈发受到人们的重视[1]。但是,水库附属电站送出工程受土壤电阻率高、地形起伏大、微气象区雷电活动较为集中的影响,稳定性相对较差,存在生态保护与水电开发矛盾[2]。因此,在35 kv输电线路送出工程中,应遵循适度开发、生态优先的原则,优化工程输电线路路径与防雷设计,从而保证水电开发可持续性。

1 工程概况

以平寨水库附属电站35 kv输电线路送出工程为例,该工程位于贵州省黔南州惠水县境内,项目距惠水县直线距离约28 km。建成后线路长14.777 km,其中电缆长度0.11 km,架空线路长度14.667 km,使用JL/LB1A—120/25型导线两相14.667 km,配套使用一相OPPC—16B1—120/25型光纤复合架空导线。工程附带两根架空地线共计3.6 km,地线型号为JLB20A—50。全线使用杆塔55基,其中单回路铁塔15基、单回路水泥杆39基、单回路钢管杆1基。全线设计风速25m/s,全线设计覆冰10 mm。

2水库附属电站35kv送出工程输电线路路径与防雷设计

该工程输电线路路径与防雷设计过程中,不仅需要根据工程要求及沿线地形地貌特点,综合考虑运行、施工条件,尽量避让保护区、森林风景区,减少林木砍伐,保护 自然生态环境[3],还要避让不 良地质、严重覆冰、厂矿企业、规划项目等,并靠近现有公路,统筹兼顾、协调工程与沿线规划、已建电力线路及设施的关系。

2.1线路路径设计方案

2.1.1方案设计

在可研阶段成果的基础上,明确路线选择、防雷设计是关键,关系整体输电线路工程效益。初设阶段拟比选以下布置方案:

方案1(北方案):线路从平寨水库附属电站出线后主要经过虫垛、打白寨、力马山、雅水关、箐山、降南、满扛等自然村寨后接入35 kv雅水变电站。航空距离9.26 km,线路实长10.21 km,曲折系数1.103,属山地(高山40%、一般山地40%)、丘陵(20%)地区,海拔高程在1000~1300 m之间。全段无森林覆盖,需砍伐零星树木约4 200棵。

方案2(南方案):线路经过梅家田、平班、翁良、高寨、戛牙坡、蛮雷以北、勒马以北、愁俭、红塘以北、染脚坡以北、坡簸、抹肘等自然村寨。航空距离9.26km,线路实长14.8 km,曲折系数1.598,属山地(高山0%、一般山地70%)、丘陵(30%)地区,部分塔位地形较陡,海拔高程在1000~1300 m之间。全段无森林覆盖,需砍伐零星树木约4 000棵。

2.1.2方案比较

考虑不同方案自有其优势,需分别从地质条件、交通情况、交叉跨越、沿线通信影响等多方面比较,对比上述两种方案,结果如表1所示。

方案1尽管造价低、线路曲折系数小,却砍伐林木较多,地势高差大,穿越大面积林区,线路未避开高山大岭,出线时跨越房屋密集区,存在安全隐患,电力走廊通道不符合小城镇规划要求。而方案2尽管路线较为曲折,却缩短了穿越林区距离,地势较低,地形高差小,施工难度低,小运距离短,对电力线路及通信线路的交叉跨越相对较少,电力走廊通道符合小城镇规划要求。通过上述技术经济对比,综合考虑地形地质、线路交通、矿藏农田、全线冰区、交叉跨越及通信等方面影响,拟推荐方案2(南方案)。

2.2 导线、地线选型及防护

2.2.1导线选型

该工程每相导线采取300mm2标称截面铝绞线,考虑新区用电量大、多山地区特点,选用JL/LB1A—120/25型铝包钢芯铝绞线,总截面339mm2,外径23.94mm,每股直径7×2.66 mm,弹性系数73 000 N/mm2。该工程导线相比普通铝绞线,输送功率、载流量、抗拉力均有所提升,满足工程要求。

2.2.2地线型号

地线均采用JLB20A—50型铝包钢绞线;其中惠水县平寨水库附属电站侧架设地线2.1 km,35 kv雅水变电站侧架设地线1.5 km(共计3.6 km)。地线与导线在档距中央的距离,在大气过电压无风情况下满足≥0.012L十1的要求(L为档距),注意地线对边导线的保护角≤25°。

2.3 绝缘配合

工程以d级污秽区进行绝缘配置,按照GB/T 50064—2014《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》[4],工频电压爬电比距与绝缘子片数关系应符合如下公式:

N≥λun/keLo(1)

式中:N为每串绝缘子片数;λ为爬电比距(cm/kv);un为系统标称电压(kv);ke为有效系数;Lo为绝缘子几何爬电距离(cm)。

按照爬电比距2.9cm/kv,确定绝缘子片数为8片,采取复合绝缘子串,泄漏比距>3150 mm。

2.4 线路金具

耐张夹与接续管中,耐张金具采取全压结构形式,对耐张铝管与钢锚进行一次性压接,外形尺寸等同于钢芯铝绞线,如图1所示。

接续管同样选择全压结构形式,直接压接接续管,外形尺寸等同于钢芯铝绞线,如图2所示。

2.5 接地设计

工程线路所经地区雷电活动较频繁,根据运行经验,雷击跳闸在事故跳闸中占比极高,因此尽量降低雷击跳闸率是防雷保护设计中主要需解决的问题[5]。而影响线路耐雷水平和雷击跳闸率的因素除杆塔本身结构尺寸外主要有u50%闪络电压、导地线耦合系数k、杆塔接地电阻等,故有必要改善接地系统[6]。具体改造方法如下:

第一,单回塔上地线对导线的保护角为25°。参照以往工程,接地体采用φ10圆钢,引下线采用热浸镀锌扁钢;部分土壤电阻率特别高的地区,加装接地模块,以降低工频接地电阻[7]。

第二,全线杆塔均应逐基接地,其型号根据终勘定位实测的土壤电阻率值选配,采用方环加放射线的接地装置。

第三,按DL/T5033—2006《输电线路对电信线路危险和干扰影响防护设计规程》[8]要求,每基铁塔不连避雷线,在雷雨季节干燥时接地装置的工频接地电阻不得超过一定数值,如表2所示。

第四,为保证防雷效果,在雷电活动频繁地段可适当增加绝缘子片数,采用长效物理降阻剂或接地模块。本工程接地装置采用浅埋放射式,用φ10圆钢作水平敷设,埋深为0.6~0.8 m,其工频接地电阻值如表3所示。对于土壤电阻率特别高,接地电阻降低到要求值较困难的塔位,为减小接地电阻,可采用接地模块。

置方案,并对方案优缺点进行比较,最终选择穿越林区距离短、地势较低、施工难度较小的南方案,并提出以下几点建议,可供类似工程参考:

1)35 kv送出工程输电线路路径需根据沿线地形、地质、交叉跨越、林区等条件及各矿藏、农田避让情况等确定,保证线路合理、协调美观、效益最佳。输电线路布置中,需尽量减轻或避免对周围环境的负面影响,保证线路兼具生态与经济效益。如方案1砍伐林木较多,施工难度大,不宜采用。

2)水库附属电站多处于生态功能重要、自然环境良好的地区,生态系统敏感度高,如果“保护跟不上开发”,将会破坏景观环境、水生生态等,且难以及时恢复。因此,附属电站35 kv输电线路路径选取需遵循“统筹考虑、生态优先”的原则,不宜为了开发大肆破坏环境,如方案2避让林区、农田等,较为适宜。

3)35 kv送出工程输电线路不仅要做好路线选择工作,也要优化防雷设计,需根据勘定土壤电阻率合理选择接地装置、防雷导线等,保证线路跳闸率、耐雷水平达到工程要求。

3 总结及建议

针对水库附属电站35 kv送出工程输电线路路径与防雷设计,笔者基于实际工程案例,提出两种布

[参考文献]

[1]邬蓉蓉,黄志都,黄维,等.基于杆塔点云数据的数字化输电线路防雷性能评估技术 [J].沈阳工业大学学报,2024,46(6):735-741.

[2]张永刚,谷山强,李健,等.基于深度学习的雷电活动预测方法及其输电线路防雷应用[J].电瓷避雷器,2024(4):18—28.

[3]张军强,张栋,董卓元,等.杆塔档距及相序排列对330kv同塔双回输电线路反击过电压的影响分析[J].电瓷避雷器,2024(3):33—39.

[4] 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范:GB/T50064—2014[S].

[5]鲍进,段梅梅,卢树峰,等.计及雷击浪涌传输效应的输电线路避雷器优化配置方法[J].电瓷避雷器,2024 (1):9—18.

[6]谷山强,李健,吴敏,等.计及邻近线路架设方向和屏蔽影

响的密集输电通道防雷性能仿真分析[J].电网技术,2024,48(7):3075—3083.

[7]谢锡汉,陶祥海,庞圣养,等.一种新型35kv输电线路自脱离灭弧防雷装置[J].电瓷避雷器,2023(4):96—103.

[8]输电线路对电信线路危险和干扰影响防护设计规程:DL/T 5033—2006[S].

《机电信息》2025年第19期第7篇