论文部分内容阅读
【摘 要】110kV杨家湾到南玻输电线路工程是中国南玻集团宜昌多晶硅生产基地的供电电源线路工程。由于基地所需负荷较大，需从220kV杨家湾变来三回110kV电源。另外由于周边用户用电需求以及建设环境所限，需采用同塔多回架设方式，而且在部分地段需采用钢管杆或组合钢管塔。本项目依托本工程进行了一系列优化创新，包括同塔四路角钢塔、同杆三回钢管杆、同杆四回组合钢管分支塔的选型与应用，还包括掏挖基础、联合异形基础的创新应用，还包括同杆三回钢管塔电缆下线方式的创新应用等。
【关键词】杨家湾；南玻；组合钢管塔；基础；电缆下线
Proper Chang 110 KV Yangjiawan in the Hubei go to the south Bo power line road engineering
Xu Wei-zhong,Yang Qun-Jiu,Chen Yan-fa,Huang Wei
(The proper Chang electric power survey limited company in the design hospital Yichang Hubei443003)
【Abstract】110 KV Yang Jia Wan go to south the Bo power line road engineering be China south Bo group proper Chang many crystal Huo produce base of the circuit engineering of the power supply power supply.Because the base need burden bigger, need Yang Jia Wan to change from the 220 KV come three times 110 KV power supply.Moreover because of periphery the customer use electricity need and construction environment limit, need to be adopt together the tower much return mounting way, and need adoption steel pipe pole in the parts of district or combination steel pipe tower.This item relied on this engineering to carry on a series excellent turn innovation, include together tower four road angle steel towers, together pole three times steel pipe pole, together pole four times combination the steel pipe branch choose of tower type and application, also include Tao to dig foundation, consociation abnormal shape foundation of innovation application, also include together a pole steel pipe tower electric cable to three times log out a way of innovation application etc..
【Key words】Yang Jia Wan;South Bo;Combination steel pipe tower;Foundation;The electric cable log out
1. 工程概况
为了满足市场需求，促进我国多晶硅材料、光伏产业和绿色能源的发展，同时也为了企业可持续发展，完善企业产品结构，促进项目相互配套，提高企业经济效益，增强企业竞争力，中国南玻集团股份有限公司决定利用湖北省宜昌地区丰富的硅矿产资源和电力优势，引进国际先进技术，在湖北省宜昌高新技术产业开发区猇亭园区建设国内最大规模的高纯硅材料生产基地。湖北省政府也于2006年召开了“关于支持中国南玻集团在湖北投资发展多晶硅材料及太阳能电池产业有关问题”的专题会议。该项目总投资60亿元，2008年前分三期建成，总用电负荷3×5.8万千瓦，用户自建110千伏变电站主变6×6.3万千伏安。为满足其用电需求，建设杨家湾变至南玻110KV线路工程。
2008年4月，受湖北省电力公司委托，我院进行了110KV杨家湾至南玻输电线路工程设计。
该线路从宜昌220KV杨家湾变110KV侧间隔出线至110KV南玻变止，110KV电压等级，多回路多类型混合架设。架空线导线采用LGJ-400/35型钢芯铝绞线，电缆采用YJLW03-64/110KV 1×630铜芯交联聚乙烯绝缘皱纹铝包防水层电力电缆。线路路径全长1.022公里，其中同塔双回架空线路径长0.149公里，同塔四回架空线路径长0.302公里，同杆三回架空线路径长0.474公里，同沟敷设本期双回电缆路径长0.097公里。线路建设规模如图1所示。
从上述可见，该工程虽说路径长度仅1.022公里，但汇集了架空线路和电缆线路两种输电线路建设方式，兼容了双回塔、四回塔、三回塔等三种杆塔回路形式，囊括了角钢塔、钢管杆、组合钢管塔等三种杆塔使用形式，若加之基础选型方面掏挖与异形联合基础的使用等方面，可以说该项目集宜昌地区，乃至湖北地区，所有铁塔型式、回路形式、基础型式于一身。
2. 工程创新方面
在工程创新方面，根据该项目的建设环境及用户需求，我们从路径方案的选择、杆塔型式的选择、基础型式的选择以电缆下线方式的选择入手，进行了系统论证，拿出了比较合理的建设方案。
2.1 线路路径选择。
来过宜昌的同志都知道，宜昌属电源首端，架空线星罗密布。随着宜昌经济的高速发展，城市网架的拓展，架空线通道日益难求，特别是猇亭、宜都等区域表现尤为突出。
本项目地处宜昌猇亭开发区，该区域电力线重多，新建线路通道不易选择。在各级政府的大力支持下，给定的路径方案是从杨家湾变出线后，在同一通道采用多回路走线，在318国道附近，给定通道是平行318国道而且在318国道花坛内走线。
图1 工程规模示意图
鉴于通道受限，同一通道只能采用同塔多回方式；在318国道花坛走线，常规铁塔显然是不适用的，只能采用钢管杆；局部地段还需根据地形情况、经济合理地采用组合钢管塔；在进南玻变时，根据用户需求采用电缆进线方式。
可以说，正是由于线路通道受限，决定了本工程的特殊性，也随之而来要求本工程进行一系列创新，以满足工程的使用功能，并且达到平均先进水平。
2.2 塔型选择。
根据项目功能需求，需采用三回110千伏线路为其供电，同时还应兼顾周边负荷的发展，留有适当扩展空间。因此，从杨家湾至318国道分支塔采用同塔四回线路，其中一回备用给周边用户。318国道分支塔至南玻变采用同杆三回线路架设。
明确了回路数，对于具体杆型布置方面需作深入研究。
对于同塔四回路杆塔，是采用四回分布塔体两侧呈垂直排列（如图2），还是采用四回分布塔体两侧呈三角形排列（如图3），受制于线路通道最大宽度限制。前者塔体较高，横担间距较窄，杆塔重量较重，施工通道较窄，对周边建构物影响较小，对社会环境影响较小；后者塔高较低，横担间距较大，杆塔重量较轻，施工通道较宽，对周边建构筑物影响较大，对社会环境影响较大。对此，我们运用全寿命周期费用效益进行分析。
CE= SE LCC = SE IC+SC，
式中：CE为费用效益，是判断指标
SE为系统效益，两种布置形式均能满足用户需求，看作相等
LCC为工程生命周期成本
IC为设置费，即建设成本
SC为维持费，即运行维护成本
经过费用效益分析，前者与后者比较，虽然前者因杆塔较重，本期建设成本（IC）较大，但因横担宽度较窄，后期运行维护成本（SC）较小，而且后期维持成本权重较大，两者合计使工程生命周期成本（LCC）较小，得出的费用效益较大。在全寿命周期费用分析的指导下，我们选择了前者。
对于同杆三回路杆塔，是采用下面一回上面两回，还是采用下面两回上面一回，我们应进行了系统分析。认为前者虽然造成杆塔重量偏大，但为满足后期用户用电需求，必须将下面回路作为备用，而且为满足其他用户T接线路需要，也需将下面回路作为T接主线之用。鉴于此，本工程同杆三路杆选择了下面一回上面两回的布置形式。如图4。
对于同塔四回分支塔，考虑T接线路需要，同时由于线路路径走向及规划要求，该塔转角为90度，我们设计了十字型同塔四回路分支T接塔。这一塔型设计，从结构选材、横担的布置以及电气距离的控制都进行了细致规划，实现了同塔四回向同塔五回的转变，满足了用户用电需求。可以说在湖北省绝无仅有，填补了我省空白，而且我们在设计上采用组合钢管塔的结构形式。如图5、图6。
2.3 基础选型。
在基础选型方面，除一般掏挖基础型式外，对于本工程同塔四回路分支塔，我们还设计了异形基础，满足了该塔的受力要求。该基础型式断面如下图7所示。
2.4 电缆下地方式的设计。
根据用户需求，采用三回110千伏线路为其供电，本期使用两回，但架空线一次建成三回，电缆本期仅上两回。由于南玻厂区用地面积限制，电缆终端塔需采用钢管杆。
在通常的电缆下线设计中，户外电缆终端头均是通过电缆平台来加以固定的，而钢管塔的结构型式为圆形或多边形，它无法像角钢塔那样搭建电缆下线平台。若要在钢管塔上构筑平台，务必增加杆塔重量，而且造成杆塔结构复杂化，不利于施工与检修。再者若通过新立杆塔来搭建电缆平台，不仅浪费资源，也给施工带来很大的难度，同时也不美观；另外，电缆终端塔处于南玻厂区变电站附近内，场地非常狭小，并没有塔位可以供新立杆塔。
为解决上述问题，本院以电缆终端头及避雷器的固定和电气距离的控制问题作为突破口，在做了大量的计算与研究之后，设计出一种不需要电缆平台或不需要新增电缆附塔的下线方式。采用该设计下线的三回线路共9根电缆整齐划一，极大的节省了空间，同时也减小了工程量，降低了施工难度，减少了投资。而且美观大方，具有一定的观赏价值。如图8。
3. 工程后记
截止2010年底，该线路已稳定运行两年。该工程创造的一系列创新已被成功应用到其它类似工程中，特别是电缆下线方式。可以说，宜昌目前的钢管杆电缆下线大多采用了这种下线方式，包括单回塔和双回塔。在本工程以前，我院也在角钢塔上进行过这类下线方式的研究，由于是第一次应用，在后期施工方面作了较大改动和处理，但却为本工程钢管杆电缆下线方式提供了借鉴，这里一并感谢参与这些工程的同志。
以该工程为依托，我们也获得了一些奖项，作为对工程的肯定，下面列举如下：
2008年，该工程的同塔三回路钢管塔电缆下线方式获宜昌供电公司科技成果推广应用二等奖。
2009年，以同塔三回路钢管塔电缆下线方式为主体内容所作的论文获中国电力规划设计协会供用电设计分会2009年度二等奖。
2010年，本工程设计获湖北省优秀工程设计三等奖，获宜昌市优秀工程设计一等奖。
【关键词】杨家湾；南玻；组合钢管塔；基础；电缆下线
Proper Chang 110 KV Yangjiawan in the Hubei go to the south Bo power line road engineering
Xu Wei-zhong,Yang Qun-Jiu,Chen Yan-fa,Huang Wei
(The proper Chang electric power survey limited company in the design hospital Yichang Hubei443003)
【Abstract】110 KV Yang Jia Wan go to south the Bo power line road engineering be China south Bo group proper Chang many crystal Huo produce base of the circuit engineering of the power supply power supply.Because the base need burden bigger, need Yang Jia Wan to change from the 220 KV come three times 110 KV power supply.Moreover because of periphery the customer use electricity need and construction environment limit, need to be adopt together the tower much return mounting way, and need adoption steel pipe pole in the parts of district or combination steel pipe tower.This item relied on this engineering to carry on a series excellent turn innovation, include together tower four road angle steel towers, together pole three times steel pipe pole, together pole four times combination the steel pipe branch choose of tower type and application, also include Tao to dig foundation, consociation abnormal shape foundation of innovation application, also include together a pole steel pipe tower electric cable to three times log out a way of innovation application etc..
【Key words】Yang Jia Wan;South Bo;Combination steel pipe tower;Foundation;The electric cable log out
1. 工程概况
为了满足市场需求，促进我国多晶硅材料、光伏产业和绿色能源的发展，同时也为了企业可持续发展，完善企业产品结构，促进项目相互配套，提高企业经济效益，增强企业竞争力，中国南玻集团股份有限公司决定利用湖北省宜昌地区丰富的硅矿产资源和电力优势，引进国际先进技术，在湖北省宜昌高新技术产业开发区猇亭园区建设国内最大规模的高纯硅材料生产基地。湖北省政府也于2006年召开了“关于支持中国南玻集团在湖北投资发展多晶硅材料及太阳能电池产业有关问题”的专题会议。该项目总投资60亿元，2008年前分三期建成，总用电负荷3×5.8万千瓦，用户自建110千伏变电站主变6×6.3万千伏安。为满足其用电需求，建设杨家湾变至南玻110KV线路工程。
2008年4月，受湖北省电力公司委托，我院进行了110KV杨家湾至南玻输电线路工程设计。
该线路从宜昌220KV杨家湾变110KV侧间隔出线至110KV南玻变止，110KV电压等级，多回路多类型混合架设。架空线导线采用LGJ-400/35型钢芯铝绞线，电缆采用YJLW03-64/110KV 1×630铜芯交联聚乙烯绝缘皱纹铝包防水层电力电缆。线路路径全长1.022公里，其中同塔双回架空线路径长0.149公里，同塔四回架空线路径长0.302公里，同杆三回架空线路径长0.474公里，同沟敷设本期双回电缆路径长0.097公里。线路建设规模如图1所示。
从上述可见，该工程虽说路径长度仅1.022公里，但汇集了架空线路和电缆线路两种输电线路建设方式，兼容了双回塔、四回塔、三回塔等三种杆塔回路形式，囊括了角钢塔、钢管杆、组合钢管塔等三种杆塔使用形式，若加之基础选型方面掏挖与异形联合基础的使用等方面，可以说该项目集宜昌地区，乃至湖北地区，所有铁塔型式、回路形式、基础型式于一身。
2. 工程创新方面
在工程创新方面，根据该项目的建设环境及用户需求，我们从路径方案的选择、杆塔型式的选择、基础型式的选择以电缆下线方式的选择入手，进行了系统论证，拿出了比较合理的建设方案。
2.1 线路路径选择。
来过宜昌的同志都知道，宜昌属电源首端，架空线星罗密布。随着宜昌经济的高速发展，城市网架的拓展，架空线通道日益难求，特别是猇亭、宜都等区域表现尤为突出。
本项目地处宜昌猇亭开发区，该区域电力线重多，新建线路通道不易选择。在各级政府的大力支持下，给定的路径方案是从杨家湾变出线后，在同一通道采用多回路走线，在318国道附近，给定通道是平行318国道而且在318国道花坛内走线。
图1 工程规模示意图
鉴于通道受限，同一通道只能采用同塔多回方式；在318国道花坛走线，常规铁塔显然是不适用的，只能采用钢管杆；局部地段还需根据地形情况、经济合理地采用组合钢管塔；在进南玻变时，根据用户需求采用电缆进线方式。
可以说，正是由于线路通道受限，决定了本工程的特殊性，也随之而来要求本工程进行一系列创新，以满足工程的使用功能，并且达到平均先进水平。
2.2 塔型选择。
根据项目功能需求，需采用三回110千伏线路为其供电，同时还应兼顾周边负荷的发展，留有适当扩展空间。因此，从杨家湾至318国道分支塔采用同塔四回线路，其中一回备用给周边用户。318国道分支塔至南玻变采用同杆三回线路架设。
明确了回路数，对于具体杆型布置方面需作深入研究。
对于同塔四回路杆塔，是采用四回分布塔体两侧呈垂直排列（如图2），还是采用四回分布塔体两侧呈三角形排列（如图3），受制于线路通道最大宽度限制。前者塔体较高，横担间距较窄，杆塔重量较重，施工通道较窄，对周边建构物影响较小，对社会环境影响较小；后者塔高较低，横担间距较大，杆塔重量较轻，施工通道较宽，对周边建构筑物影响较大，对社会环境影响较大。对此，我们运用全寿命周期费用效益进行分析。
CE= SE LCC = SE IC+SC，
式中：CE为费用效益，是判断指标
SE为系统效益，两种布置形式均能满足用户需求，看作相等
LCC为工程生命周期成本
IC为设置费，即建设成本
SC为维持费，即运行维护成本
经过费用效益分析，前者与后者比较，虽然前者因杆塔较重，本期建设成本（IC）较大，但因横担宽度较窄，后期运行维护成本（SC）较小，而且后期维持成本权重较大，两者合计使工程生命周期成本（LCC）较小，得出的费用效益较大。在全寿命周期费用分析的指导下，我们选择了前者。
对于同杆三回路杆塔，是采用下面一回上面两回，还是采用下面两回上面一回，我们应进行了系统分析。认为前者虽然造成杆塔重量偏大，但为满足后期用户用电需求，必须将下面回路作为备用，而且为满足其他用户T接线路需要，也需将下面回路作为T接主线之用。鉴于此，本工程同杆三路杆选择了下面一回上面两回的布置形式。如图4。
对于同塔四回分支塔，考虑T接线路需要，同时由于线路路径走向及规划要求，该塔转角为90度，我们设计了十字型同塔四回路分支T接塔。这一塔型设计，从结构选材、横担的布置以及电气距离的控制都进行了细致规划，实现了同塔四回向同塔五回的转变，满足了用户用电需求。可以说在湖北省绝无仅有，填补了我省空白，而且我们在设计上采用组合钢管塔的结构形式。如图5、图6。
2.3 基础选型。
在基础选型方面，除一般掏挖基础型式外，对于本工程同塔四回路分支塔，我们还设计了异形基础，满足了该塔的受力要求。该基础型式断面如下图7所示。
2.4 电缆下地方式的设计。
根据用户需求，采用三回110千伏线路为其供电，本期使用两回，但架空线一次建成三回，电缆本期仅上两回。由于南玻厂区用地面积限制，电缆终端塔需采用钢管杆。
在通常的电缆下线设计中，户外电缆终端头均是通过电缆平台来加以固定的，而钢管塔的结构型式为圆形或多边形，它无法像角钢塔那样搭建电缆下线平台。若要在钢管塔上构筑平台，务必增加杆塔重量，而且造成杆塔结构复杂化，不利于施工与检修。再者若通过新立杆塔来搭建电缆平台，不仅浪费资源，也给施工带来很大的难度，同时也不美观；另外，电缆终端塔处于南玻厂区变电站附近内，场地非常狭小，并没有塔位可以供新立杆塔。
为解决上述问题，本院以电缆终端头及避雷器的固定和电气距离的控制问题作为突破口，在做了大量的计算与研究之后，设计出一种不需要电缆平台或不需要新增电缆附塔的下线方式。采用该设计下线的三回线路共9根电缆整齐划一，极大的节省了空间，同时也减小了工程量，降低了施工难度，减少了投资。而且美观大方，具有一定的观赏价值。如图8。
3. 工程后记
截止2010年底，该线路已稳定运行两年。该工程创造的一系列创新已被成功应用到其它类似工程中，特别是电缆下线方式。可以说，宜昌目前的钢管杆电缆下线大多采用了这种下线方式，包括单回塔和双回塔。在本工程以前，我院也在角钢塔上进行过这类下线方式的研究，由于是第一次应用，在后期施工方面作了较大改动和处理，但却为本工程钢管杆电缆下线方式提供了借鉴，这里一并感谢参与这些工程的同志。
以该工程为依托，我们也获得了一些奖项，作为对工程的肯定，下面列举如下：
2008年，该工程的同塔三回路钢管塔电缆下线方式获宜昌供电公司科技成果推广应用二等奖。
2009年，以同塔三回路钢管塔电缆下线方式为主体内容所作的论文获中国电力规划设计协会供用电设计分会2009年度二等奖。
2010年，本工程设计获湖北省优秀工程设计三等奖，获宜昌市优秀工程设计一等奖。