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摘要:目前,在台风的多发地区,影响其配电网安全可靠性能的一个主要因素就是台风,台风的出现会严重影响配电网的正常工作,我们无法避免台风,但是我们可以尽量减少台风对电网的损失,这就要靠配电网强大的抗台风能力了。下面作者主要阐述了配电网建设的现状,并在此基础上提出了提升配电网抗台风能力的方法,供同行参考。
[关键词]配电网;抗台风;风速
在我国的沿海地区,主要的自然灾害就是台风,台风来袭会影响配电网的正常运行,甚至会严重损害配电设施,引发大面积的停电事故,这些都严重影响了所在地区人们的正常生活。所以,只有提升配电网的抗台风能力,才能降低台风受灾地区人们的损失。
1配电网抗台风建设存在的问题
最近几年,我国的沿海地区受台风影响配电网几次受损,这就说明我国沿海地区的配电网的抗台风能力有待提升,配电网的抗台风建设还有以下问题。
1)配网线路最大设计风速与实际情况不适应。在配电线路设计环节一般很难准确统计各局部地段的最大风速,个别地段在超强台风期间的实际风速远大于设计值,易发生线路故障。因此,有必要适当提高线路最大设计风速,对已建线路的薄弱区段进行技术改造。
2)线路杆塔的抗风设计标准低。我国仅对大跨越铁塔抗风设计采用50年一遇的风重现周期,对普通的高压铁塔采用的是30年的重现周期。其它国家对设计风速的重现周期最小是50年,有些规范还分不同的设计标准考虑100年、200年甚至500年的重现周期。特别是500kV铁塔则是以20m高度处10min平均风速不小于30m/s进行设计,设计标准偏低。沿海110、220kV线路设计最大风速为35m/s。而台风到来实际平均最大风速远超110~220kV线路设计风速,线路杆塔大多难以幸免地倒塔。另外,目前配网选用电杆多数为普通环形预应力锥形水泥电杆,由于负荷发展,导线线径等级越来越高,多回路同杆架设越来越多,经校验普通电杆弯矩难以达到设计要求。
3)配网拉线缺失严重。档距过大后,直线杆塔的风荷载超过设计能力,配电线路防风拉线缺失,或受地形及政策处理难的限制,无法按设计要求装设拉线,是导致线路风灾倒断杆的重要因素。线路倒断杆主要发生在耐张段较长,没按要求安装拉线的直线杆。
4)配网设施未及时改造。统计表明,台风造成受损线路绝大部分为老旧线路,线路大量倒断杆与电杆残旧、运行年限长,未及时改造加固,健康水平不佳有关。部分老旧线路经过多年运行,电杆普遍发生风化、爆裂露筋,导线线径小,电杆横担、金具、拉线等部件锈蚀严重,无法经受强台风荷载。
5)线路杆塔的选型不合理。在同样风速下,双杆和单杆受到的风荷载是一样的,但导线的水平风荷载在双杆中由两基电杆分担,而单杆中仅由一基电杆承受,且双杆一般均装有防风拉线,所以单杆比双杆更容易倒断。
6)线路杆塔基础抗倾覆能力不足。一方面线路杆塔施工中受一些客观条件的限制,没有达到设计埋深的要求,造成基础抗倾覆能力不够。
另一方面某些线路水泥杆施工工艺不到位,立杆没有按工艺要求,杆立起后,回填块石过少,且夯实不够规范;或部分区域位于沿海软土、流沙地带,土质疏松,造成电杆基础抗倾覆能力不足,基础防风能力差。
2提高配电网抗台风能力的措施
为了减少电网受台风袭击造成的损失,提高配电网抗拒台风袭击的能力,需要从配电网设计、改造、维护等方面采取以下措施。
1)合理选择设计风速。导线风压与风速的平方成正比,导线风压的增加大大超过风速的增加。根据《10kV及以下架空配電线路设计技术规程》(DL/T5220-2005),典型气象区的设计风速分三种,分别为35m/s、30m/s、25rn/s,根据沿海易受台风袭击地区最大风速较大的情况,宜选用35m/s作为设计风速。但重点防御范围线路不应低于40m/s,在沿海空旷地段及风口位置,最大设计风速不应低于45m/s。
2)严格控制配网线路档距。配电线路的档距应经计算确定,并应满足当地设计风速的要求。为了提高架空线路抗御台风的能力,对于单回架空配电线路的档距,城镇应控制在50m以内,郊区空旷地带应控制在70m以内。对于同杆多回线路,线路档距应根据实际情况,应进一步缩小,并经计算后确定。如单回10kV架空线路,设计风速为35m/s时,J级12m钢筋混凝土电秆,当导线为240mm2的绝缘导线时,其水平档距为50m;当导线为240mm2的裸导线时,其水平档距为60m。双回10kV架空线路,设计风速为35m/s时,标准检验弯矩为80kN?m的15m钢筋混凝土电杆,当导线为240mm2的绝缘导线时,其水平档距为45m;当导线为240mm2的裸导线时,其水平档距为60m。另外,跨越湖泊、河流、公路、铁路及其他重要跨越应采用孤立档。
3)缩小装设防风拉线杆塔间隔基数。根据《10kV及以下架空配电线路设计技术规程》的规定,“空旷地区配电线路连续直线杆超过10基时,宜装设防风拉线”。对易受台风袭击的地区,应缩小装设防风拉线电杆间隔基数。一般每隔2~4基装设一组防风拉线,在拉线受限地区,宜改用钢管杆,从实际运行情况看,这种方式可有效提高架空配电线路抗拒自然灾害的能力。
4)加大电缆线路的使用。电缆线路敷设在地下,本不受台风的影响,在沿海城区,当条件允许时,应加大电缆线路的使用;对于城区的繁华地带或重要线路,宜使用电缆线路,以提高线路抗御自然灾害的能力。在沿海空旷地区,当条件具备时,对重要的主干线,也可考虑使用电缆线路。
5)合理选择电杆型号样式。直线杆宜采用符合国家标准的预应力锥形水泥电杆或大弯矩电杆(高强度电杆),采用普通电杆的应增加防风拉线设计,局部地段不具备拉线条件和运输条件的应采用自立式角钢塔或钢管塔;在沿海地形空旷、软土沙质和风口位置,应增加铁塔使用量。耐张杆应采用自立式角钢塔或钢管塔,采用电杆的应使用双杆组合并装设防风拉线。双回线路应采用大弯矩电杆、双杆组合或自立式铁塔,采用电杆的应尽量装设拉线。杆塔设计可适当考虑杆塔、导线和金具的强度配合,强度配合强弱次序可采取:杆塔、导线、横担、金具,当发生超出设计风速时,采取保杆保线或保杆弃线策略。
6)重视线路基础的设计。在一般情况下,当土质较好时,配电线路采用电杆直接深埋方式,而不做专门的基础。在易受台风袭击地区,要求基础的抗倾覆力很大,电杆直接深埋方式可能会不能满足抗倾覆要求,需要设计专门的钢筋混凝土基础。
3结语
配电网抗台风能力的提高是一个复杂的系统过程,包括诸多的因素,贯穿于电网建设的全过程,必须从设计、维护、调度、管理等各个方面采取可行性的措施。文章只是结合笔者实际工作经验提出了相关措施,在具体实践中,还需结合配电网实情,参考相关规范,根据实际经验采取综合性的措施。
参考文献
[1]王帅,李隽,张正陵.应对台风灾害华东沿海的电网建设策略分析[J].电力技术经济,2007,05:18-22.
[2]占志峰,贾红芳,张敏玲.湛江电网抗台风应急管理初探[J].沿海企业与科技,2010,01:104-106.
[关键词]配电网;抗台风;风速
在我国的沿海地区,主要的自然灾害就是台风,台风来袭会影响配电网的正常运行,甚至会严重损害配电设施,引发大面积的停电事故,这些都严重影响了所在地区人们的正常生活。所以,只有提升配电网的抗台风能力,才能降低台风受灾地区人们的损失。
1配电网抗台风建设存在的问题
最近几年,我国的沿海地区受台风影响配电网几次受损,这就说明我国沿海地区的配电网的抗台风能力有待提升,配电网的抗台风建设还有以下问题。
1)配网线路最大设计风速与实际情况不适应。在配电线路设计环节一般很难准确统计各局部地段的最大风速,个别地段在超强台风期间的实际风速远大于设计值,易发生线路故障。因此,有必要适当提高线路最大设计风速,对已建线路的薄弱区段进行技术改造。
2)线路杆塔的抗风设计标准低。我国仅对大跨越铁塔抗风设计采用50年一遇的风重现周期,对普通的高压铁塔采用的是30年的重现周期。其它国家对设计风速的重现周期最小是50年,有些规范还分不同的设计标准考虑100年、200年甚至500年的重现周期。特别是500kV铁塔则是以20m高度处10min平均风速不小于30m/s进行设计,设计标准偏低。沿海110、220kV线路设计最大风速为35m/s。而台风到来实际平均最大风速远超110~220kV线路设计风速,线路杆塔大多难以幸免地倒塔。另外,目前配网选用电杆多数为普通环形预应力锥形水泥电杆,由于负荷发展,导线线径等级越来越高,多回路同杆架设越来越多,经校验普通电杆弯矩难以达到设计要求。
3)配网拉线缺失严重。档距过大后,直线杆塔的风荷载超过设计能力,配电线路防风拉线缺失,或受地形及政策处理难的限制,无法按设计要求装设拉线,是导致线路风灾倒断杆的重要因素。线路倒断杆主要发生在耐张段较长,没按要求安装拉线的直线杆。
4)配网设施未及时改造。统计表明,台风造成受损线路绝大部分为老旧线路,线路大量倒断杆与电杆残旧、运行年限长,未及时改造加固,健康水平不佳有关。部分老旧线路经过多年运行,电杆普遍发生风化、爆裂露筋,导线线径小,电杆横担、金具、拉线等部件锈蚀严重,无法经受强台风荷载。
5)线路杆塔的选型不合理。在同样风速下,双杆和单杆受到的风荷载是一样的,但导线的水平风荷载在双杆中由两基电杆分担,而单杆中仅由一基电杆承受,且双杆一般均装有防风拉线,所以单杆比双杆更容易倒断。
6)线路杆塔基础抗倾覆能力不足。一方面线路杆塔施工中受一些客观条件的限制,没有达到设计埋深的要求,造成基础抗倾覆能力不够。
另一方面某些线路水泥杆施工工艺不到位,立杆没有按工艺要求,杆立起后,回填块石过少,且夯实不够规范;或部分区域位于沿海软土、流沙地带,土质疏松,造成电杆基础抗倾覆能力不足,基础防风能力差。
2提高配电网抗台风能力的措施
为了减少电网受台风袭击造成的损失,提高配电网抗拒台风袭击的能力,需要从配电网设计、改造、维护等方面采取以下措施。
1)合理选择设计风速。导线风压与风速的平方成正比,导线风压的增加大大超过风速的增加。根据《10kV及以下架空配電线路设计技术规程》(DL/T5220-2005),典型气象区的设计风速分三种,分别为35m/s、30m/s、25rn/s,根据沿海易受台风袭击地区最大风速较大的情况,宜选用35m/s作为设计风速。但重点防御范围线路不应低于40m/s,在沿海空旷地段及风口位置,最大设计风速不应低于45m/s。
2)严格控制配网线路档距。配电线路的档距应经计算确定,并应满足当地设计风速的要求。为了提高架空线路抗御台风的能力,对于单回架空配电线路的档距,城镇应控制在50m以内,郊区空旷地带应控制在70m以内。对于同杆多回线路,线路档距应根据实际情况,应进一步缩小,并经计算后确定。如单回10kV架空线路,设计风速为35m/s时,J级12m钢筋混凝土电秆,当导线为240mm2的绝缘导线时,其水平档距为50m;当导线为240mm2的裸导线时,其水平档距为60m。双回10kV架空线路,设计风速为35m/s时,标准检验弯矩为80kN?m的15m钢筋混凝土电杆,当导线为240mm2的绝缘导线时,其水平档距为45m;当导线为240mm2的裸导线时,其水平档距为60m。另外,跨越湖泊、河流、公路、铁路及其他重要跨越应采用孤立档。
3)缩小装设防风拉线杆塔间隔基数。根据《10kV及以下架空配电线路设计技术规程》的规定,“空旷地区配电线路连续直线杆超过10基时,宜装设防风拉线”。对易受台风袭击的地区,应缩小装设防风拉线电杆间隔基数。一般每隔2~4基装设一组防风拉线,在拉线受限地区,宜改用钢管杆,从实际运行情况看,这种方式可有效提高架空配电线路抗拒自然灾害的能力。
4)加大电缆线路的使用。电缆线路敷设在地下,本不受台风的影响,在沿海城区,当条件允许时,应加大电缆线路的使用;对于城区的繁华地带或重要线路,宜使用电缆线路,以提高线路抗御自然灾害的能力。在沿海空旷地区,当条件具备时,对重要的主干线,也可考虑使用电缆线路。
5)合理选择电杆型号样式。直线杆宜采用符合国家标准的预应力锥形水泥电杆或大弯矩电杆(高强度电杆),采用普通电杆的应增加防风拉线设计,局部地段不具备拉线条件和运输条件的应采用自立式角钢塔或钢管塔;在沿海地形空旷、软土沙质和风口位置,应增加铁塔使用量。耐张杆应采用自立式角钢塔或钢管塔,采用电杆的应使用双杆组合并装设防风拉线。双回线路应采用大弯矩电杆、双杆组合或自立式铁塔,采用电杆的应尽量装设拉线。杆塔设计可适当考虑杆塔、导线和金具的强度配合,强度配合强弱次序可采取:杆塔、导线、横担、金具,当发生超出设计风速时,采取保杆保线或保杆弃线策略。
6)重视线路基础的设计。在一般情况下,当土质较好时,配电线路采用电杆直接深埋方式,而不做专门的基础。在易受台风袭击地区,要求基础的抗倾覆力很大,电杆直接深埋方式可能会不能满足抗倾覆要求,需要设计专门的钢筋混凝土基础。
3结语
配电网抗台风能力的提高是一个复杂的系统过程,包括诸多的因素,贯穿于电网建设的全过程,必须从设计、维护、调度、管理等各个方面采取可行性的措施。文章只是结合笔者实际工作经验提出了相关措施,在具体实践中,还需结合配电网实情,参考相关规范,根据实际经验采取综合性的措施。
参考文献
[1]王帅,李隽,张正陵.应对台风灾害华东沿海的电网建设策略分析[J].电力技术经济,2007,05:18-22.
[2]占志峰,贾红芳,张敏玲.湛江电网抗台风应急管理初探[J].沿海企业与科技,2010,01:104-106.