10_kV变电所线路路径_张炳志.pdf

Jun.2023Fluid Measurement&ControlVol.4 No.3 10 kV变电所线路路径Line Path Scheme of 10 kV Substation张炳志（东煌电力建设有限公司，福建 福州 350000）ZHANG Bingzhi（Fujian Donghuang Electric Power Construction Co.，Ltd.，Fuzhou 350000，Fujian，China）摘要：配电线路的安全运行关系到整个电力工程的实施和运行。在配电线路路径的设计阶段，需要对各部分进行合理的安排和配置。设计质量的优劣直接关系到电力线路工程建设的经济、环境和社会效益。本文首先分析了 10 kV 配电线路的设计要点，如塔型和导线类型选择、绝缘子选择和片数计算、临界档距计算和控制条件选择，以及所选角钢塔各塔型最大弧垂允许值的确定；然后选择双尾 10 kV 变电站作为研究对象，详细阐述了线路路径方案。关键词：变电所；线路路径；架空线路；角钢塔Abstract：The safe operation of the distribution line is related to the implementation and operation of the whole power project.In the design stage of the distribution line path，it is necessary to arrange and configure each part reasonably.The quality of design is directly related to the economic，environmental and social benefits of power line construction.This paper first analyzes the design points of 10 kV distribution line，such as tower type and wire type selection，insulator selection and chip number calculation，critical distance calculation and control condition selection，and the determination of the maximum allowable value of each tower type，then the double-tailed 10 kV substation is selected as the research object to elaborate the route path scheme in detail.Key words：substation；line route；overhead line；angle steel tower中图分类号：P 208；TM 726.1 文献标志码：A 文章编号：2096-9023（2023）03-0076-041前言发电厂、变电站、输电线路、配电线路和负荷构成了一个完整的电力系统。其中，配电线路是向用户输送电力的最后一个环节。由于电力的产、供、销同步进行，要求提高配电线路的质量，保证整个电力系统的安全可靠运行和供电企业经济效益的实现1-2。10 kV 配电线路建设是一项涉及面广、技术复杂、施工全过程复杂的综合性系统工程，是整个电力系统最重要的工程内容，而路径的选择对电力线路的具体施工和安全有很大的影响3。若选择最合适的路径，既能保证施工安全，又可尽可能地降低施工成本。为此，在 10 kV 配电线路的优化设计和路径选择过程中，必须详细考虑各种相关因素，为后期的综合利用打下坚实基础。210 kV配电线路路径设计原则2.1坚持最短距离原则在设计和选择 10 kV 配电线路的过程中，尽量减少线路的大转弯，采用直线设计方法，遵循直线最短的原则。配电线需高度绷紧，路线的大弯会影响该效果4。如果此项工作不到位，则遇大风、严寒等自然灾害发生时，配电线路很容易受到自然灾害的影响，给居民的用电安全和经济造成损失。2.2坚持经济适用性原则经济性原则广泛应用于所有电力工程建设中。须根据电力工程中的预算进行设计，既不能浪费太多原材料，超出预算，也不能“抄近路”。10 kV 配电线路设计，需要平衡经济性和适用性的关系，在保证电力线路高质量的前提下，减少不必要的开支，节约社会资源5-6。2.3避开特殊地形的原则10 kV 配电线路路径优化的设计和选择，需要避开很多东西，尽可能选择地形好的路径，避免大转弯路径，避开悬崖、宽阔水域等环境7-8。在路径选择过程中，避开居民区、高楼、密林、绿地等，保证线条流畅。明确电力线设计和选择中的障碍区域，减少各种不利因素，降低后期事故的发生。762023年 6月流体测量与控制第 4卷第 3期（总第 16期）3配电线路设计要点分析依据 DL/T 52202021 10 kV 及以下架空配电线路设计规范 规定，长期荷载工况的风速应采用 5 m/s，气温应采用年平均气温，且无冰；覆冰工况风速宜采用 10 m/s，气温应采用5，本项目所在路径气象及地形条件见表 1。3.110 kV输送等级下塔型及导线型号选择根据线路路由勘查结果，由于大部分线路路径都在山区，地形起伏较大，山上树木实测高度大约为 18 m。为保证导线对树木之间要有足够安全距离，按照 国家电网公司输变电工程典型设计35 kV 输电线路分册 35B03塔型模块选择。35B03塔型模块为海拔 1 000 m 以内、设计风速 25 m/s、单回路鼓型铁塔，按山区（含丘陵、山地和高山大岭）进行规划设计，直线塔和耐张塔均为上字型塔，相关技术参数见表 2。通过对 66、35、10 kV 电压输送等级下的电压降计 算，导 线 应 按 照 LGJ-300/40 选 择，地 线 按 照 GJ-50选择，具体导线型号及参数见表 3。3.2绝缘子选择及片数计算10 kV 输电线路由采用 35 kV 铁塔及导线进行电 能 输 送，考 虑 绝 缘 子 荷 载 要 求，所 以 按 照 GB 500612010 66 kV 及以下架空电力线路设计规范，以及 DL/T 52202021 10 kV 及以下架空配电线路设计规范，绝缘子选择 XP-70或同等其他型号绝缘子，绝缘等级按照 35 kV考虑。按照 GB 500612010 66 kV 及以下架空电力线路设计规范 选取污秽等级 E2；按照 GB 505452010 110 kV-750 及以下架空配电线路设计规范绝 缘 子 片 数 n U/(KeLo)；按 照 GB 500612010 66 kV 及以下架空电力线路设计规范 附录 B以及 GB 505452010 110 kV-750及以下架空配电线路设计规范 取 E3 级下限值，=2.2 cm/kV；按照 GB/T 1562017 标准电压 U 取 35 kV，最高电压 40.5 kV；按照 GB 505452010 110750 kV 及以下架空配电线路设计规范 Ke=1；经查资料 XP-70称爬电距离 Lo=29.5 cm。由计算知，n3.02，取整数，n=4；按照 DL/T 52202021 10 kV 及以下架空配电线路设计规范海拔高度 3 500 m及以下区域，盘型悬式绝缘子串宜采用 2 片，悬垂绝缘子采用 4 片。按照 GB 500612010 66 kV 及以下架空电力线路设计规范 规定，耐张绝缘子数量应比悬垂绝缘子多一片，则绝缘子型号及片数见表 4。表 110千伏施工供电线路气象及地形条件气象工况及地形条件最高气温最低气温覆冰状态最大风速长期荷载地形条件气温/40205105按山区（含丘陵、山地和高山大岭）考虑，海拔高度 1 000 m以内风速 v/(ms-1)0010255覆冰厚度 b/mm00500表 210 kV输送等级下塔型相关技术参数技术参数35B03Z135B03Z235B03Z335B03J135B03J235B03J335B03J4水平档距/m300450600300300300300垂直档距/m450700900450450450450转角度数/（）000020204040606090计算高度/m30303624242424档距系数0.800.750.70表 3导地线型号及参数项目型号结构计算截面积 A/mm2计算直径 d/mm计算质量 P1/（kgm-1）计算拉断力 F/N弹性系数 E/MPa线膨胀系数/-1铝（根数/直径(mm)钢（根数/直径(mm）导线LGJ300/4024/3.997/2.66338.9923.941.133092 22073 00019.610-6地线GJ507/3.0046.248.700.367 158 72018 50011.510-6表 4绝缘子型号及片数绝缘子型号XP70绝缘子数量直线塔4耐张塔5 77Jun.2023Vol.4 No.3 Fluid Measurement&Control3.3临界档距的计算及控制条件选定3.3.1导线比载及应力的计算 由 电力工程高压送电线路设计手册 可以计算得出以上 4 种工况下的比载；由 DL/T 52202021 10 kV 及以下架空配电线路设计规范 按输电线路重要地区考虑，选取导线设计安全系数上限 F=3；由 GB 500612010 66 kV 及以下架空电力线路设计规范 知非开阔地区档距（500 m）长期荷载工况下导线平均运行张力上限取导线拉断力的18%；导线拉断力=0.95导线计算拉断力。按照上述依据得出的 4 种控制条件下导线比载、应力见表 5。3.3.2临界档距的计算与组合由 电力工程高压送电线路设计手册 计算得出临界档距组合，见表 6。综上所述，临界档距不存在，唯一有效控制条件为 D 长期荷载，架空线路布置的气象条件按照长期荷载要求进行设计。3.4对所选角钢塔各塔型最大弧垂允许值的判定根据 GB 500612010 66 kV 及以下架空电力线路设计规范 以及 国家电网公司输变电工程典型设计35 kV 输电线路分册，35B03 角钢塔各塔型得到各塔型最小水平线间距离（含三角形排列时的等效水平线间距离）和最大弧垂限值见表 7。4线路路径方案4.1路径简述选取二尾 10 kV 变电站为研究对象，供电线路路径在考虑用电负荷分流、降低压降、线路路径等，采取纸上定线、现场实际测控复核等方式进行，具体线路电缆、架空线路布置情况见表 8。4.2交叉跨越本线路跨公路 2处，跨越河流 2处，交叉 220 kV线路 4处。线路在水平、垂直方面与相邻高压线、建筑物、道路、树木等设计标准，见表 9和表 10。4.3线路各段详细计算线路各段详细计算见表 11。表中：L1为最低点到矮塔水平距离；L2为最低点到高塔水平距离；H1：最低点到矮塔垂直距离；H2：最低点到高塔垂直距离。表 5导线比载、应力表项目允许应力/（Nmm-2）比载/10-3N(mmm-2)温度 t/(10-3 m-1)/排序大风86.1537.66100.44B覆冰86.1545.2050.52C低温86.1532.80200.38A长期荷载46.5232.8050.71D表 735B03塔型最小水平线间距离和最大弧垂限值塔型35B03J135B03J235B03J335B03J4最小线间水平距离/m4.204.604.724.73最大弧垂限值/m35.5443.2545.7245.93表 6临界档距组合ALcr(AB)=355 mLcr(AC)=233 mLcr(AD)不存在BLcr(BC)不存在Lcr(BD)不存在CLcr(CD)不存在D表 8线路各段布置情况简介起止点二尾变电站 10 kV出线间隔至起始角钢塔 T1T1T2T2T3T3T4T4T5架敷方式电缆直埋敷设架空架空架空架空导线型号MYJV2210kV3300LGJ300/40LGJ300/40LGJ300/40LGJ300/40线路长度/km0.1202.3491.6400.6912.727路径方案单回敷设单回架设单回架设单回架设单回架设备注主线主线主线支线支线表 910 kV高压线最外侧导线与建筑物、构筑物之间的水平距离要求10 kV高压线/m2.5建筑物/m1.5道路/m0.5树木/m5.0表1010 kV高压线线与建筑物、构筑物之间的垂直距离要求220 kV高压线/m410 kV高压线/m2建筑物/m3道路/m7树木/m3表 11线路各段详细计算项目T1T2T2T3T3T4T4T5高差/m000+10档距/m147139193100弧垂/m1.901.703.282.75L1/m73.5069.5096.504.43L2/m73.5069.5096.5095.57H1/m1.901.703.280.02H2/m1.901.703.2810.02 782023年 6月流体测量与控制第 4卷第 3期（总第 16期）4.4角钢塔选型线路各角钢塔水平档距、垂直档距及塔型见表 12。4.510 kV供电各用户点电压降验算4.5.1各用电点计算有功功率按照本研究报告供电方案可知各用电点计算有功功率，见表 13。4.5.2架空线几何均距的确定根 据国 家 电 网 公 司 输 变 电 工 程 典 型 设 计 35 kV 输电线路分册 角钢塔 35B03 系列塔型得到dab=4.84 m，dbc=4 m，dca=3.01 m；根据 电力工程高压送电线路设计手册 知导线几何总距为 dm=(4.8443.01)1/3=3.88 m。4.5.3架空导线正序电抗的确定已 知 架 空 导 线 LGJ-300/40 的 导 线 半 径 为11.465103 m，查表 电力工程高压送电线路设计手册 知导线的有效半径 re=0.8111.465103=9.286 65103 m。所以架空导线正序电抗为 X=0.002 950lg(dm/re)=0.367/km。4.5.4架空导线及电缆压降系数的确定查表 电力工程高压送电线路设计手册 知LGJ-300/40 电阻 R=0.096 14/km；查表 工业与民用配电设计手册（第 4版）知，3300铜芯电缆电阻 R=0.079/km，感抗 X=0.103/km。按照供电方案要求，功率因数取 0.97，则根据 工业与民用配电设计手册（第 4 版）三相平衡负荷线路第 3 项计算公式得出，架空导线 LGJ-300/40的压降系数为Up1%=0.188（/MWkm），铜芯电缆的压降系数为 Up2%=0.104（/MWkm）。5结语10 kV 配电线路路径方案选择直接关系到电能传送的质量和效率，同时对电网的整体稳定运行也有一定的影响，所以无论何时都必须重视配电线路路径的选取。本文在 10 kV 配电线路的设计要点的基础上，以双尾 10 kV 变电站作为研究对象，详细阐述了线路路径方案，为后期保证电网的稳定运行奠定基础。参考文献：1 雷显荣.配电系统综合供电能力分析研究 D.天津：天津大学，2016.2 于佳.配电网规划优化方法的研究 D.沈阳：沈阳农业大学，2008.3 孙晓荣.10 kV 配电线路设计研究 J.光源与照明，2021（2）：126-127.4 王泽润.电力系统 10 kV 配电线路设计要点探析 J.电工技术，2020（24）：147-148.5 黄汉杰.10 kV 配网输电线路的规划设计方案 J.通信电源技术，2019，36（10）：128-129.6 杨春辉.10 kV 及以下电力线路设计研究 J.工程建设与设计，2019（14）：54-55.7 黄岚.10 kV 配电线路设计技术关键点分析 J.硅谷，2014，7（9）：89-92.8 资云元.高压输电线路异物清理装置设计及应用效果 J.流体测量与控制，2022，3（3）：58-60.表 12线路各角钢塔水平档距、垂直档距及塔型序号T1T2T3T4T5水平档距/m74143166146141垂直档距/m74143166146107转角/（）终端3805912塔型35B03J435B03J235B03J535B03J335B03J1表 13各用电点计算有功功率项目二尾变电站主副井工业基地/kW5 1371#回风井/kW2#回风井/kW2 200 79