四分裂导线220kV四回线路设计

4 四回路同塔并架的经济性分析
图3 北京地区六回路铁塔塔型图
区人口密集区，本期工程共六回220 kV输电线路从 朝 阳500 kV变 电 站 引 接 电 源 分 别 至 西 大 旺220 kV 变电站、定福庄220 kV变电站及规划的团结湖220 kV 变电站。 该线路需在东五环路两侧新建高压走廊， 由于线路全线位于城区近郊， 该地区已有厂房、商 铺、居民等建筑密布，无法新建多条架空线路。 若敷 设电缆条件也极其困难，且投资巨大，无法承受。 经 现场踏勘和反复讨论并征得规划部门同意，拟建一 条220 kV双 回 共 塔 线 路 和 一 条220 kV四 回 路 共 塔 线路充分压缩线路走廊宽度。
SHZ1
其 中 Q420/kg 高 强 钢 占 比 /%
6 796 7 426 8 166 8 583 9 543 10 051 11 150 12 055 12 887 13 480 29.00 30.27 30.97 31.38 32.87 32.39 33.47 34.29 34.59 34.21
文 献 标 志 码 ：A
四分裂导线２２０ ｋＶ四回线路设计
吴 利，刘 昱
（北京电力设计院，北京 100055）
Study on the Design of a 220 kV Quadri-Circuit Transmission Line with Quadri-Split Conductors
WU Li, LIU Yu
单 基 塔 价 /（ 万 元·基 -1）
25.42 26.62 28.62 29.69 31.54 33.71 36.20 38.22 40.50 42.84
3） 稳定系数按《钢结构设计规范》（GB50017— 2003）取值。
4） 应考虑局部稳定对构件承载力的影响，采取 合理的设计方法保证结构的安全性。 对长细比小于 30、宽 厚 比 大 的 杆 件 在 计 算 折 减 的 基 础 上 ，还 应 适 当留有裕度。
5） 当采用螺栓连接时，高强钢之间的连接宜采 用 8.8 级 螺 栓 ， 高 强 钢 与 其 他 钢 材 连 接 时 ， 采 用 6.8 级 或8.8级螺栓。
单 基 塔 价 /（ 万 元·基 -1）
25.69 26.95 29.03 30.40 32.06 34.33 38.22 38.22 42.34 45.01
应 用 Q420(塔 重 /kg)
23 435 24 530 26 364 27 348 29 033 31 031 33 313 35 160 37 251 39 410
第 ２６ 卷 第 ３ 期
电网与清洁能源
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图4 220 kV四回路系列铁塔单线图
铁塔和基础。 统计结果表明，在单位长度内一个四回路的铁
塔及基础的材料耗量小于2个双回路之和，且节省 2根地线， 因此无论从线路本体还是从线路走廊来 评价，220 kV同塔四回线路要比2个双回线路经济。 综合占地赔偿的因素，同塔四回路线路更能节约土 地，减少前期投资。
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第 ２６ 卷 第 ３ 期 ２０１０ 年 ３ 月
文章编号：１６７４－ ３８１４（ ２０１０） ０３－ ００４８－ ０６
电网与清洁能源 Power System and Clean Energy
中 图 分 类 号 ：ＴＭ７２６．１
Vol.26 No.3 Mar. 2010
line; line design; high-strength steel Q420; Beijing grid
摘要： 介绍了北京城市密集区新建220 kV大导线四回路共塔 输电线路的设计情况，通过理论计算和实际现场的测量与布 置，结果表明该项目最优化了线路走廊。 关 键 词 ：220 kV；四 回 共 塔 ；输 电 线 路 ；线 路 设 计 ；Q420 高 强 钢；北京电网
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图1 国际上多回路铁塔塔型图
四回导线采用垂直排列。 北 京 电 力 设 计 院 于2004—2006 年 又 自 主 研 发
了六回路并架钢管塔，在国内尚无先例。 通过六回 路并架钢管塔的研究，就进一步在高压线路走廊的 整合及增容改造方面提出了新的设想，具体六回路
根据电气要求，将220 kV单、双、四回路需占走 廊宽度见表1。
表1 不同线路架设型式对比表
回路数
三相导线 需占走廊宽度
排列型式
/m
说 明 /m
4条单回路 水平排列
109
12×4+3×7+20×2
2条双回路 垂直排列
75
14×2+7+20×2
1条四回路 垂直排列
57
17+20×2
注: 计算式含义为两边线宽×线路条数+相邻线路间隔 数 ×最 小 安 全 距 离 +边 线 外 最 小 安 全 距 离 ×2。
从 表2和 表 3 中 得 出 ， 该 工 程 Q420 高 强 钢 用 量 大 约 占 铁 塔 总 钢 材 量 的 34% ， 四 回 路 铁 塔 采 用 Q420 高 强钢可节省铁塔材料费最高达10%。
综 上 所 述 ， 使 用Q420钢 可 有 效 节 省 材 料 重 量 2%~4%，高强钢的 使用可以简 化结构的 构造 ，减 轻 单根构件的重量，由此也可以相应减少运输、安装 等 人 工 费 用 ， 按 高 强 钢 在 输 电 杆 塔 中 平 均 约 占 1/3 重 量计算，在扣除高强钢原材料价格的后，保守的估 计，使用Q420钢后整体上可节省铁塔造价3%~8% 。
5 高强钢应用对比
根据国家电网公司文件发文 （国家电网基建 （2007）696 号 ） 《 关 于 在 输 电 线 路 工 程 全 面 推 广 应 用 Q420高强钢的通知》,220 kV同塔双回及多回输电线 路中的铁塔，应采用Q420高强钢。
高 强 钢 的 应 用 原 则 如 下 [7]： 1） 宜用于受力较大的受压、受拉和受弯强度控 制的杆件。 2） 受压稳定控制时，构件长细比宜小于80。
（Beijing Electric Power Design Institute，Beijing 100055, China）
ABSTRACT：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗｌｙ－ ｂｕｉｌｔ ｑｕａｄｒｉ－ ｃｉｒｃｕｉｔ ｓｔｅｅｌ ｔｏｗｅｒ ２２０ ｋＶ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｒｏｗｄｅｄ ｕｒｂａｎ ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｉｎ Ｂｅｉｊｉｎｇ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｏｎ－ ｓｉｔｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ， ｉｔ ｃｏｎｃｌｕｄｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐｒｏｊｅｃｔ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｔｈｅ ｇｏａｌ ｏｆ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｃｏｒｒｉｄｏｒ． KEY WORDS: 220 kV; quadri-circuit steel tower; transmission
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吴 利等：四分裂导线 ２２０ ｋＶ 四回线路设计
Vol.26 No.3
表2 高强钢在220/220 kV四回路塔中应用钢材耗量对比（Q420与Q345）
塔型
项目
呼 称 高/m
18
21
24
27
30
33 Байду номын сангаас6
39
42
45
48
非 Q420(塔 重 /kg)
24 009 25 186 27 131 28 410 29 962 32 081 35 724 35 724 39 568 42 063
4） 直线塔采用“Ⅰ”型绝缘子串悬挂导线，减少 走廊宽 度，严格 控 制 走 廊 宽 度 在57 m以 内 （国 家 环 保局220 kV线路高压走廊为边导线外20 m）；
5） 为 减 少 占 地 ，设 计 档 距 最 大 值 控 制 在 400~ 600 m；
6） 保证不同回路之间最小距离在6.5 m以上； 7） 尽量压缩铁 塔横担在连 接塔身处的 高度 ， 一般在1.5~2 m； 8） 设计铁塔导线的布置情况：按上下两层共四 回 布 置 ，本 期 上 层 挂 两 回220 kV线 路 ，下 层 挂 两 回 220 kV线路，具体铁塔尺寸可参考图4； 9） 铁塔不同回路导线挂点的最大水平距离： D1=8.41 m； 10） 气象组合条件：最大风速取27 m/s，最低气 温为-20 ℃，覆冰厚度为5 mm。
根据工程需要，在参考国内外紧凑型线路的研 究成果和设计经验以及已有多回路塔型的基础上， 以减少电力线路走廊宽度为原则，考虑多回路共塔 紧凑化情况下的塔头电场、电位、防雷特性、电磁环 境及施工、运行等方面的要求，电气方面拟采用以 下 技 术 方 案 [8-9]：
1） 220 kV 导 线 型 号 为 4×LGJ-400/35， 地 线 为 JLB40-150；
导线布置见图3。
3 工程概况
新 建500 kV朝 阳 变 电 站 地 处 北 京 市 近 郊 朝 阳
图2 北京地区四回路铁塔塔型图
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吴 利等：四分裂导线 ２２０ ｋＶ 四回线路设计
Vol.26 No.3
2） 采用伞型多层横担，每层两相导线，避雷线 保护角为0；
3） 每回路导线采用垂直布置,相间距离按6.5 m 控制，满足Ⅳ级污秽区使用；
1 国外同塔多回路的应用
同塔多回路在国外应用比较普遍，尤其在经济 发达且人口密集的日本和欧洲部分国家应用较多， 在德国，为有效利用线路走廊，政府规定凡新建线 路必须同塔架设两回以上。 图1中的高压和超高压 线路中，同塔四回为常规线路，最多为六回。 纵观国 外的“多回路 ”，主要通过采 用对 称 和 非 对 称 的 “V” 型绝缘子及不同回路同塔在水平方向排列的方式， 线 路 横 向 尺 寸 缩 小 不 多 ，占 用 走 廊 宽 度 较 大[2-5]。
0 引言
近年来，随着城市的不断 发展[1]，电力高 压线路 走廊越来越有限和珍贵，可供输电线路走廊的用地 日趋紧张，林木砍伐、电磁辐射干扰等涉及环境保 护的问题已引起全社会的重视， 使线路走廊用地、 拆迁费用更是日益昂贵。 随着北京电力系统的快速 发展，城市规模迅速扩大，大容量输电工程相继出 现，500 kV变电站引入市区近郊，势必形成以220 kV 供电的网络向城市中心地带输送电力。 在拥挤的城 区建设220 kV高压输电线路，线路走廊问题的难度 越来越大， 往往为此而延误输电线路建设工期，特 别是在人口稠密地区，线路走廊费用占总造价比例 大幅度升高，为解决城市架空电力走廊矛盾，探讨 采用220 kV多回路同塔共架线路，对于降低电力线 路投资具有重要的工程意义。
从表1中可以看出，220 kV同塔四回线路比4条 单回路线路减少走廊宽度52 m， 比2条同塔双回路 减少走廊宽度18 m。
采用同塔多回路最经济之处在于走廊清理费 用（包括土地征用、青苗赔偿、林木砍伐、房屋拆迁 等）的节约。
当路径状况和其它设计条件相同时，同塔四回 线路和2个双回线路的导线耗量相同， 金具基本相 同，地线节约2根，但四回路增加了部分跳线用的绝 缘子，因此电气工程量基本相同，主要差异取决于
日本东京电力公司因辖区土地资源紧张，为减 少线路走廊用地，尽量采用多回路同塔并架。 110 kV 及 以 上 的 线 路 多 为 同 塔 四 回 ，500 kV线 路 除 早 期2 条为单回路外，其余均为同塔双回。 目前，日本同塔 并架最多回路数为八回。
2 北京电网多回路输电线路概况
近年来，随着电网建设速度的加快，在经济比 较发达、规划设施密集的北京地区同塔多回路应用 也比较普遍[6]，经过十多年的研究和应用，同塔并 架 已有了长足的发展，逐渐成为一项成熟的技术[7]。 图 2为国内第一条同塔多回路建于1995年， 为北京地 区知春里—清河的220 kV/110 kV同塔四回线路。 该 线路采用了自立式鼓型塔，各回路三相导线均采用 垂直排列，共7层横担。 上层为避雷线支架，中间3层 为220 kV导线横担，下面3层为110 kV导线横担。 在 北新、 北安线路上还使用了110 kV同塔四回线路，