城网110 kV架空钢管杆送电线路经济水平档距分析

城网110 kV架空钢管杆送电线路经济水平档距分析

范士锋，张拴，金丽勇，赵宏远，李铭，岳恒先，徐学军

(山东电力集团公司，山东省济南市 250001)

摘要：以城网常用的110 kV钢管杆线路建立相应线路设计数据为模型，重点分析影响110 kV钢管杆架空线路造价的档距问题，通过对各项指标进行经济分析比较，找出合理的经济水平档距，控制工程造价。

关键词：架空线路；钢管杆；经济水平档距；造价控制

山东城网建设改造工程，鉴于国家目前没有城网建设改造资金的来源政策，同时电缆工程造价非常高昂，因此仍然采取控制使用电缆，以架空为主的投资模式，特别是110 kV架空送电线路，大多采取双回钢管杆架空线路形式。为控制工程造价，本文以常用的110 kV双回钢管杆架空线路为例，建立相应的线路设计数据模型，重点分析影响110 kV钢管杆架空线路造价的档距问题，通过对各项指标进行经济分析比较，找出合理的经济水平档距，控制工程造价。

1 线路测算模型的建立

1 1 模型的建立条件

首先模拟110 kV双回钢管杆线路的实际情况，建立一个3 km长的线路数据模型，考虑到城网的交叉跨越较多，需要提高对地安全距离，本模型选取10m；安全系数分别选取3、4、5、6、7进行计算；直线钢管杆选择15、18、21m 3种，耐张杆选择15、18m 2种；导地线本模型选择导线LGJ -240/40，地线GJ -50，以山东省Ⅳ类气象区做为气象条件，见表1。

1 2 模型的定量与变量

在建立的线路数据模型中，为便于分析，将各类参数设为定量值和变量值，定量为：线路总长度3 km；主材中导线、地线；每基的金具、绝缘子等附件的数量变化较小，按定量考虑；材料单价。变量为：在气象条件等外荷载一定的条件下，线路水平档距的变化引起钢管杆基数、质量和基础混凝土量的变化。

1 3 模型测算的分析思路

主要分析线路中以直线杆为主的情况，在导线对地安全距离一定(10 m)的情况下，对不同呼称高的钢管杆在不同的安全系数下，测算3 km线路的工程造价，造价最低方案的线路，其档距和呼高杆为该对地安全距离(10 m)情况下的经济水平档距和杆高选择；适当增大或减小对地安全距离，对比分析不同方案的造价变化情况，从而选择出最经济的线路档距、杆高和安全系数的组合。

气象条件

气象分区

ⅠⅡⅢⅣ

大气温度区/℃最高气温40

最低气温-20

安装

情况

导线及避雷线覆冰-5

最大设计风速时-5

事故情况-10

安装情况-10

过电

压

情况

大气过电压15

内部过电压15

年平均气温15或10

风

速

/m·s-1 正常

情况

导线及避雷线覆冰

时

2

5

3

2

5

30

导线及避雷线覆冰

时

10

事故情况0

安装情况10

最高、最低及年

平均气温设计时

大气过电压时10

内部过电压时0 6×最大风速

覆冰覆冰厚度/mm 5 5

1

10

密度0.9

表1 山东省Ⅳ类气象区测得的各项参数

注：特殊地带冰厚可取15m。

2 线路模型的测算

2 1 测算方法

模型分析数据以110 kV双回钢管杆为计算实例进行线路优化设计，并确定经济水平档距。在不同安全系数情况下取对地距离(10 m)的最大弧垂，按最大水平档距排出杆位，按满应力条件设计并计算出杆重，设计配置相应基础，基础为现浇钢筋混凝土刚性基础。模型线路设计中与实际相结合，以尽量减少耐张杆和减少杆型为原则，本测算设定3个基耐张杆，不同的组合排杆位方式中取30°、60°、90°耐张杆各一基，90°的杆型兼做终端杆，其呼称高选取15 m或18 m与直线杆相匹配。为方便计算，钢管杆及基础的设计优化采用经国家电力公司鉴定的软件验算。

表2为按上述方法测算出的110 kV双回钢管杆不同安全系数的排位组合造价汇总表，从该表中可以看出不同呼称高钢管杆在不同安全系数下的基数、档距和造价情况；表3为110 kV双回钢管杆单基造价(含安装费)汇总，从本表中可以看出造价的计算过程，不同呼称高钢管杆在不同安全系数下的单基杆重、单基混凝土量和单基造价(含安装费)。

表2 110 kV双回钢管杆不同安全系数的排位组合造价汇总呼称高度K=3K=4K=5K=6K=7

/m最大

弧垂最大

档距

最大弧

垂

最大

档距

最大

弧垂

最大档

距

最大弧

垂

最大

档距

最大

弧垂

最大

档距

15 3.18180 3.1150 2.961303120 2.93110 18 5.87250 6.18220 6.1195 6.2180 6.1165 219.123159.032708.982409.022209.1205

直线杆型

总基

数总造

价/万

元

总基

数

总造

价/万

元

总基

数

总造价

杆总基

数

总造

价/万

元

总基

数

总造价/万元

SZ -1518

183.7

621

186.2

2

24180.3826

181.2

9

28184.21

SZ -1813

168.5

115

167.9

1

16156.7218

169.0

9

19164.31

SZ -2111

180.0

112

172.0

6

14165.4115

159.8

1

16159.41

2 2 测算结果分析

在线路耐张杆不多的情况下，直线杆和耐张杆的选择按呼称高所允许的最大水平档距进行排杆位。导线安全系数一定的情况下，增大水平档距可以减少钢管杆数量，但增加钢管杆质量和基础量，减少水平档距可以减少钢管杆质量和基础量，但杆数量增加；在杆呼称高一定的情况下，增大导线安全系数可以减少杆质量和基础量，水平档距减小，减小导线安全系数可以增加杆质量和基础量，水平档距增大。从表2可以看出，在所有15种安全系数、杆高的组合中，安全系数取5，直线呼称高18 m的钢管杆线路造价最低（156.72万元）；

21 m呼称高的钢管杆，在安全系数为6、7时，造价也相对较低。

2 3 多角度分析测算结果

在线路工程实例中有各种不同的情况，为了进一步得到准确的结果，仍以3 km为模型线路，笔者从以下4个角度补充了测算分析：

(1) 改变对地安全距离。表2、表3的测算是建立在导线对地安全距离为10 m的前提下，10 m对地安全距离比15 m呼称高的钢管杆略高，弧垂偏小；对21 m呼称高的钢管杆略低，弧垂偏大。现选取表2中15、18、21m不同呼标高钢管杆的造价最低组合，分别测算对地安全距离为8.5m和11.5m时的造价情况，见表4。可知尽管线路的水平档距、杆重和基础质量都发生了变化，但其规律与表1、表2中的一致，在同时提高或降