(整理)专题报告5—输电线路防灾减灾设计研究.

精品文档精品文档专题报告之五：输电线路防灾减灾设计研究精品文档精品文档摘要山区线路防灾减灾设计是线路设计中的重要组成部分，直接影响到电网安全。本专题在调研和总结我院已设计输电线路工程基础上，结合本工程路径的实际情况，对山区线路特殊段的各种灾害形成原因进行分析和总结，提出相应的防灾减灾的设计方法，形成以下结论：1．本工程线路所经过地方大部分为山地，主要为构造剥蚀中低山、低丘、山间凹地等，其中构造剥蚀中低山占线路总长80%。依据本次踏勘结果，沿线附近的不良地质作用较发育。2．本工程线路部分地段存在崩滑流(崩塌、滑坡、泥石流)、岩溶塌陷和采空区等不良地质作用及地质灾害。对于大型滑坡区、沟谷地段及排洪泄水通道，通过调整路径，采取避让的措施；对于无法避让的小型崩塌采取清除方法；对无法避让小型的溶洞、落水洞可采取充填碎石、毛石灌浆等措施；对于采空区，基础设计时坚持“预防为主、综合防治”的方针，并考虑方案实施的经济性，当采厚比在30-100范围内，一般采用复合防护大板基础，对于基础根开较大的杆塔可采用中空混凝土复合板基础，根据“抗”“调”结合处理采空区地面沉陷问题的思路提出了可调式褥垫基础。3．线路经过峡谷、垭口等风场时，根据分析计算场地基本风压以及导线风压高度变化系数均有所增加，应对该场地采取提高基本风速的设计方法，并应加强峡谷、垭口铁塔的概念设计，采取降低直线杆塔实际使用水平档距，降低转角塔实际转角度数，并采取增加杆塔塔身隔面的方法增加杆塔的抗风能力。4．线路应避开了高海拔地段，对相对高耸、突出等重覆冰的微地形区段，以及相对高差较大、连续上下山等局部地段的线路，适当提高杆塔荷载能力，对于重冰区应根据地形特点，采取缩小档距，降低高差，精品文档精品文档减小转角，缩短耐张段等设计措施，提高杆塔抗冰能力。本工程重覆冰区线路长，推荐考虑采取融冰措施作为运行备用方案，防止发生大面积覆冰倒塔。5．通过对山区线路易招雷击的位置进行分析，采取减小杆塔地线保护角，加装可控避雷针，改善杆塔接地装置、增加局部杆塔绝缘子片数的方法降低线路雷击的概率，减少灾害的发生。6．通过采用防风偏跳线绝缘子、纠正测量高程误差、测量足够的风偏断面、加强对耐张塔跳线间隙的校核等手段来降低线路的风偏效应，保证运行安全。7．通过加强山火危险点控制和增强运行维护管理工作来降低山火灾害，设计时需详细调查树木的生长高度，线路投运后加强巡视调查，降低树障对线路的影响。通过比较更换合成绝缘子颜色、安装防鸟刺、安装防鸟挡板、安装驱鸟器等措施，结合本工程情况，推荐采用灰色合成绝缘子串配合超声波驱鸟器的方式防鸟害。8．通过在线路上安装在线监测装置，对电网运行状况可以监察、分析、评估及预警，能及时解除线路隐患，发生灾害时，能为制定抢修方案提供决策依据。精品文档精品文档1概述......................................................11.1研究意义.....................................................11.2研究内容.....................................................12山区线路特殊段自然灾害的种类...............................23线路途经区域的地形与地质特点分析...........................33.1构造剥蚀山地貌地段..........................................33.2山间凹地、河流阶地地貌地段..................................44线路途经区域地质灾害危险性评估、预测及对策.................54.1地质灾害发育特征、类型、分布................................54.2地质灾害防治对策.............................................65途经区域微地形、微气候形成的峡谷、垭口风场铁塔设计研究.....95.1峡谷、垭口线路发生灾害的原因分析...........................95.2峡谷、垭口风场铁塔风荷载计算分析...........................95.3微地形、微气候区形成的峡谷、垭口风场杆塔设计措施.........126山区线路特殊地段的防雷研究................................126.1山区易遭雷击的位置及原因...................................126.2防治措施....................................................137线路特殊地段的防风偏研究..................................147.1因风偏引起线路跳闸的事故分析...............................147.2线路防风偏设计措施.........................................148线路山火、树障、鸟害等防治对策............................179山区线路特殊地段在线监测装置的应用........................2010结论....................................................21精品文档精品文档1概述1.1研究意义我国是受灾害影响严重的国家，每年因自然灾害造成的直接经济损失高达上千亿元。随着我国国民经济持续健康快速发展，电网工程建设正以前所未有的速度向前发展。在电网工程中，自然灾害是引发输变电和配电系统事故的重要因素。2008年初的低温雨雪冰冻灾害，给湖南、江西等16省(区、市)的电网造成建国以来罕见的严重损坏。同年的汶川8.0级地震，造成该地区及周边地区电力设施大面积破坏，仅四川电网就损失资产约67亿元。2011年3月11日，发生在日本宫城县附近海域的9.0级大地震和海啸重创日本电力系统并引发核泄漏事故，再一次为我们敲响了增强电网抗灾防灾能力的警钟。国家电网公司作为重要的国有骨干企业，承担着优化能源资源配置、保障国家能源安全和促进国民经济发展的重要责任，肩负着为社会经济发展提供安全、经济、清洁、可持续的电力供应的基本义务。电网安全直接关系到国家安全、能源安全、公共安全以及人民群众切身利益，增强电网抗灾防灾水平，提高应急事故处理能力与社会的和谐稳定、国民经济发展、人民生活水平的提高息息相关，意义重大。本工程所经过地方大部分为山地，根据以往工程经验，山区线路部分地段由于气象条件以及地形地质较为特殊，容易产生很多灾害，若处理不当，会造成线路安全隐患。为保证本线路的安全建设、运行，特对本工程山区线路特殊地段的防灾减灾进行设计研究。1.2研究内容本专题在调研和总结我院已设计的输电线路工程基础上，结合本工程路径的实际情况，对山区线路特殊段的各种灾害形成原因进行分析和总结，提出相应的防灾减灾的设计方法。主要内容包括：精品文档精品文档(1)线路途经区域的地形与地质特点分析；(2)线路途经区域地质灾害(泥石流、滑坡、塌方、采空区、岩溶等)危险性评估、预测及对策；(3)微地形、微气候形成的峡谷、垭口风场铁塔设计研究；(4)重覆冰地区防冰灾设计研究；(5)山区线路特殊段的防雷研究；(6)山区线路特殊地段防风偏研究；(7)山区线路山火、树障、鸟害等防治对策；(8)山区线路特殊地段在线监测装置应用。2山区线路特殊段自然灾害的种类山区地形一般相对高差大，部分地段山峦起伏、峰高谷深，地形复杂，地形剧变由此带来气候多变，局部容易形成微地形、微气候区段；同时山区地层岩性，地质构造多变，遇暴雨、山洪暴发，就会夹带泥砂砾石树木等急速下泄，破坏性极大。因此线路在山区走线，容易受到很多自然灾害的影响，这些影响主要表现在以下几个方面：⑴山区地质结构复杂，容易产生滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，危及线路塔基安全。部分地段岩溶发育，容易诱发岩溶塌陷。主要表现为溶沟、溶槽、落水洞、溶蚀洼地、溶洞及地下暗河等，同时部分山区矿区存在采空区，当地下矿层被开采后，其上部岩层失去支撑，发生弯曲、塌落，以致地表下沉变形的现象，若塔基位于上部，则易发生塔基塌陷，危及电网的安全。⑵山区特殊地段地形复杂，局部可能形成微地形、微气象环境。部分峡谷、垭口地段容易形成风场，使导线和铁塔风压过大超过设计条件，进而导致铁塔因风载超限发生破坏。⑶山区部分地段海拔较高，冬季容易产生较大冻雨，雾凇使导线和精品文档精品文档铁塔产生较大覆冰；南方地区山地一般湿度较大，冬季在垭口地段不仅容易形成风场，还可能伴有雾凇，使导线、绝缘子和铁塔产生较大覆冰。当覆冰灾情严重时，会使得线路发生倒塔、断线等灾害，对电网造成巨大的损害。⑷山区线路部分地段由于高差较大，边坡较大，当出现大风等极端天气时，容易产生风偏闪络，造成线路风偏跳闸。⑸山区特殊地段输电线路由于档距大，杆塔所处地势高，因而更容易遭受雷击，增加了线路的跳闸率；⑹在山区地段植被一般比较茂密，杂草丛生。在秋冬季节气候干燥时，容易产生山火，山火带来的粉尘容易使导线对地空气间隙被击穿，造成导线对地面物体放电，导致线路跳闸；线路跨越林木时，一般按造树木的可能生长高度进行设计，当线路运行几年后后，树木生长可能超过设计既定高度，导线对树梢的高度过小产生放电，会导致线路跳闸；山区树林是鸟类的家园，鸟类在飞行中容易碰撞架空输电线路，排泄物污染绝缘子或是在输电线上构筑鸟巢都可能造成输电线路短路故障。3线路途经区域的地形与地质特点分析3.1低山、低中山丘陵地貌该段沿线地形起伏较大，地势陡峭，坡度一般30°~70°，局部靠近水库或公路边的坡体甚至为70°~80°，山间沟谷发育，沿线主要分布树林、农田，少量房舍。精品文档精品文档图3.1－1构造剥蚀中低山地貌3.2山间凹地、河流阶地地貌地段该段主要地貌，地形较平坦，地势较宽阔。沿线主要分布有农田、民房等。精品文档精品文档图3.1－2山间凹地、河流阶地地貌4线路途经区域地质灾害危险性评估、预测及对策4.1地质灾害发育特征、类型、分布根据本次踏勘调查，本工程路径所经地貌大部分地段为中低山、低丘，下伏基岩为志留系（S）炭质板岩、泥砂质板岩，中元古界武当群（Pt2）片岩。由于人为的房屋建筑、交通建设、水利建设、矿山开发、农业活动等方面的原因，对部分地段原始地质环境产生破坏，在拟选路径沿线不同程度存在崩滑流（崩塌、滑坡、泥石流）和采空区等不良地质作用及地质灾害。（1）崩滑流（崩塌、滑坡、泥石流）（见图3.1-2）据有关统计，从局部地形看，崩滑流集中发育在地形起伏剧烈，沟谷切割严重的地带。其中崩塌主要发生在坡度大于55°、高差大于30米、坡面凹凸不平的陡峭崖坡上；滑坡多发生在坡度为15°~40°斜坡精品文档精品文档上；泥石流多发生在坡度8°~40°，且有较大汇水面积的山坡或沟谷中。建议在施工图设计勘测过程中对位于崩滑流易发区的各塔基及塔基附近进行详细调查是否存在崩塌、滑坡、泥石流等不良地质作用，若塔基所处位置存在崩塌、滑坡、泥石流等隐患，建议避让或采取大跨等处理措施。图3.1－2滑坡照片4.2地质灾害防治对策4.2.1防治目标和方法防治目标是确保输变电工程不受地质灾害的威胁而安全运行。地质灾害的防治原则是：针对危害工程的地质灾害体，制订重点突出，针对性强、有实效的预防措施，以防为主，防治结合，经济合理。防治方法则是根据地质灾害的类型、规模、影响因素、危害程度及工程建设的特点，采取避让、跨越、防治治理等措施。4.2.2防治对策建议根据本工程的建设特征及前述地质灾害类型特征，针对工程区的工精品文档精品文档程地质条件、灾害与工程具体特点，提出环境保护和地质灾害防治的原则，具体的防治处理措施建议如下：⑴绕避或跨越的原则：对于小型滑坡与崩塌以绕避或跨越，应注意塔位的选择