1000kV与500kV同塔四回输电线路杆塔型式研究(2012排版)

中国电力工程顾问集团公司技术成果项目编号：DG1-T01-2010特高压交直流与500kV交流同塔多回输电线路研究双回1000kV与双回500kV同塔四回交流输电线路研究第五分册杆塔型式研究2012年3月双回1000kV与双回500kV同塔四回交流输电线路研究第五分册杆塔型式研究批准：李喜来审核：李永双校核：贾江波双回1000kV与双回500kV同塔四回交流输电线路研究第五分册杆塔型式研究批准：杨林审核：王虎长、朱永平校核：郝阳、王学明编写：张禄琦、文凡、魏鹏中国电力工程顾问集团西北电力设计院2012年3月双回1000kV与双回500kV同塔四回交流输电线路研究第五分册杆塔型式研究批准：王劲审核：梁明、肖洪伟校核：李澄宇、黄兴编写：胡全、刘祥云中国电力工程顾问集团西南电力设计院2012年目录1概述.................................................................11.1研究内容...........................................................11.2塔型及导线布置.....................................................22电磁环境研究.........................................................52.1特高压输电线路限值的确定...........................................52.2计算条件...........................................................72.3不同塔型电磁环境指标的比较.........................................92.41000KV线路相序排列对电磁环境的影响................................102.5500KV双回相序排列对电磁环境指标的影响.............................122.6不同导线型号对电磁环境指标的影响..................................142.7相间距离对电磁环境指标的影响......................................152.8不同地线截面对地线表面场强的影响..................................192.9上导线与地线垂直距离对地线表面场强的影响..........................212.10电磁环境控制下双回1000KV与500KV的最小间距......................212.11最小对地高度对电磁环境指标的影响.................................232.12不同运行方式对电磁环境指标的影响.................................252.13小结.............................................................283防雷保护研究........................................................313.1关于档距中央的导地线间距..........................................313.2绝缘配合方案......................................................313.3相序排列..........................................................313.4耐雷水平..........................................................323.5绕击率............................................................323.6反击率............................................................323.7与特高压交流和500KV交流双回线路的对比.............................334导线布置的不均匀覆冰静态接近、脱冰跳跃和舞动动态接近校核.............384.1按导线不均匀覆冰分析档距中的静态接近..............................384.2按导线脱冰跳跃分析中的动态接近....................................404.3按导线舞动分析档距中的动态接近....................................424.4小结..............................................................455杆塔布置研究........................................................465.1直线塔塔头型式研究................................................465.2耐张塔选型........................................................535.3小结..............................................................546总结................................................................557参考文献............................................................578附录................................................................5811概述我国地域辽阔，能源资源和消费分布不均衡。水力资源三分之二以上分布在在西南部地区，煤炭资源三分之二以上分布在北部和西北部地区，而负荷分布正好与能源分布相反，三分之二的电力需求分布在中部和东部经济相对发达的地区。我国一次能源资源分布的特点决定了北煤（电）南运（送）、西电东送。通过实施“一特四大”（特高压、大煤电、大水电、大核电、大可再生能源）发展战略，更加经济、有效地促进大规模煤电就地转化和水电、风电等开发，将洁净的电能从西、北部大规模输送到中东部地区，实施跨大区、跨流域、长距离、大规模输电，在全国范围优化能源资源配置。随着我国经济的持续快速发展，经济社会对电力的需求不断攀升，但我国能源分布不平衡，由此带动了近年来我国电力建设的新一轮高峰。但另一方面，经济的持续发展将造成我国部分地区的土地资源更加趋于紧张，难以保证充足的输电线路走廊资源。因此，随着经济的进一步发展，势必引发电力需求增大和输电走廊资源紧缺的矛盾。我们已开展了特高压输电技术和同塔多回输电技术的研究，取得了良好的效果，节约了输电线路走廊，节省了大量的土地资源，在一定程度上缓解了线路走廊资源紧缺问题。目前，我国电网最高运行电压已发展至交流1000kV、直流±800kV的特高压等级。随着特高压电网的不断建设，特高压输电线路经过人口密集地区的情况将会越来越多，线路走廊矛盾将会更加突出。为进一步提高现有输电走廊的利用效率，有必要研究特高压线路与超高压线路的同塔多回输电技术，突破现有同塔多回线路的应用限制，使同塔多回输电技术上升到一个新的水平。1.1研究内容输电线路铁塔型式选择是线路工程设计最体现线路设计水平的主体部分。铁塔设计水平的高低、质量的优劣将直接影响到整个工程的质量和造价，影响2到电网的安全，也影响到铁塔的制造加工和施工安装的顺利进行。因此有必要结合线路电磁环境、绝缘配合和防雷保护的要求对两回1000kV与两回500kV同塔的交流输电线路导地线布置方式进行研究，根据导地线布置的研究结果确定杆塔型式，包括塔头形状的确定、塔头尺寸的优化等。为两回1000kV与两回500kV同塔四回输电线路塔型设计提供理论基础。本文主要研究内容主要有：1、介绍了前期关于两回1000kV与两回500kV同塔四回输电线路电磁环境研究的成果，包括导线表面及空间电场的计算方法，无线电干扰、可听噪声的限值，相关电磁环境参数的计算结果及满足电磁环境要求的“交流同塔多回”输电线路导地线规格、型式与布置方式2、根据确定的杆塔型式、导地线类型、布置方式等，进行导线不均匀覆冰静态接近、脱冰跳跃和舞动动态接近等情况进行校验。3、结合规范相关规定，介绍了与杆塔型式相关的防雷保护研究的相关成果，包括档距中央的导地线间距、绝缘配合方案、相序排列，耐雷水平，反击率和绕击率等。4、根据满足线路电磁环境要求的导地线规格、型式与布置方式，按照导线不均匀覆冰静态接近、脱冰跳跃和舞动动态接近的要求，结合塔型结构一和塔型结构二进行杆塔型式的研究。1.2塔型及导线布置武汉大学报告和华北电力大学的塔型具体的导线排列图如图1和图1.2所示，塔型图见附录。下图编号1～6为双回500kV线路，编号7～12为1000kV线路，编号13、14为地线。3塔型一塔型二图11000kV与500kV同塔四回输电线路塔型导线布置示意图4图21000kV与500kV同塔四回输电线路塔型导线布置示意图52电磁环境研究2.1特高压输电线路限值的确定1、无线电干扰控制值我国现行国家标准《高压交流架空送电线无线电干扰限值》（GB15707-1995）规定500kV交流架空输电线路无线电干扰的限值（0.5MHz）为在距边相投影20m处无线电干扰不超过55dB。《110-500kV架空送电线路设计技术规程》（DL/T5092-1999）也规定在距边相投影20m处，无雨、无雪、无雾天气，频率0.5MHz时的无线电干扰值不超过55dB。《1000kV架空送电线路设计规范》规定，海拔500m及以下地区，1000kV架空交流送电线路无线电干扰限值，在距离边相导线地面投影外侧20m、对地2m高处、好天气下频率为0.5MHz时无线电干扰值不大于55dB。也有相关研究文献建议1000kV特高压交流输电线路无线电干扰限值不超过58dB。对于两回1000kV与两回500kV同塔交流架空输电线路，在导线布置时将1000kV导线位于500kV线路上方，对1000kV线路产生的无线电干扰具有一定的衰减，因而，建议1000kV与500kV同塔多回输电线路无线电干扰的限值为：在距离边相导线地面投影外侧20m、对地2m高处、好天气下频率为0.5MHz时无线电干扰值不大于55dB。2、可听噪声控制值在我国相应的环境噪声标准有：GB3096-93《城市区域环境噪声标准》，GB12348-90《工业企业厂界噪声标准》，GB12523-90《建筑施工场界噪声限值》，城市区域环境噪声和工业企业厂界噪声这两个标准，都划分了不同标准以适用于不同的区域，标准如表2.2-1。6表2.2-1中国噪声标准（等效声级Laeq：dB（A））类别昼间夜间05040155452605036555470550类适用于疗养区、高级别墅区、高级宾馆区等特别需要安静的区域（工业企业厂界噪声无此类标准）。1类适用于以居住、文教机关为主的区域。乡村居住环境可参照执行该类标准。2类适用于居住、商业、工业混杂区3类适用于工业区。4类适用于城市中的道路交通干线道路两侧区域，穿越城区的内河航道两侧区域。《1000kV架空送电线路设计规范》规定海拔500m及以下地区，在距离边相导线地面投影外侧20m，湿导线可听噪声的限值为55dB。结合我国环境噪声的控制值及《1000kV架空送电线路设