变电站双层门架与出线终端塔对接优化设计

2018-03-06户世伟

电力勘测设计 2018年1期

蒋剑，李毓，户世伟

(中国能源建设集团甘肃省电力设计院有限公司，甘肃兰州 730050)

随着城市发展，负荷快速增长，以及新能源大规模接入，造成330 kV变电所出线规模不断增加，多达二三十回，从而使得变电所的占地面积不断增加，甚至所址选择都非常困难，变电所布置因此开始采用部分双层出线门型构架，以减小变电所占地面积，其中双层门型构架有不连续设置的，有两组或三组连续设置的，与之配套的双回路终端塔(或双层终端塔)一直未能找到很好的解决方案，从而限制了双层门型构架的推广速度。针对该问题，设计新型双回路终端塔的需要迫在眉睫。

1 工程实例

1.1 变电站采用双层出线门型构架的经济性

西北某750 kV变电站330 kV出线共23回出线，方案一未采用双层出线，330 kV配电装置尺寸为438.5 m×123.5 m。方案二330 kV配电装置采用5个双层出线架，330 kV配电装置尺寸为366 m×123.5 m，横向长度由438.5 m压缩到366 m，330 kV配电装置占地面积减少了8954 m2，降幅达16.5%。可见推广采用双层出线门型构架对减少占地面积的积极作用。

1.2 目前线路采取的对接方案

由于双层出线门架方案近年来不断推广，但与之配套的、统一的出线终端塔没有一个系统完善的研究，方式众多，但都不同程度的表现出经济性差、工艺性差、安全性差、标准化差的特点。以下例举几个典型做法：

(1)目前对于相邻连续两组双层门型构架多采用同塔四回路出线，其安全性要求高，造成四回路终端塔投资高，另外为分期施工及运行维护带来极大的困难，而单独一组双层构架则一致未找到很好的解决办法，多从同塔四回路改造而来，或者与紧邻的一个单层构架组合为一个三回路，也从四回路改造而来，其经济性、安全性及工艺的美观性均无法保证。

(2)另外还有一些工程，既要满足压缩占地面积采用独立双层门型构架，又要满足出线各项技术要求，不得已而采用双层门型构架左右错位布置，折中处理。

(3)还有一些工程，直接采用常规鼓型双回路终端塔，两回线按双三角布置，运行部门为了方便区分回路，将6个横担喷涂两种不同颜色，以示区分。

(4)还有一些工程，在输电线路相序正好特殊排列条件下，可直接采用常规双回路终端塔，这种情况很难遇到，一般条件下不能满足进线要求的，使得使用范围大大受限。

(5)另外还有一些工程采用的双回路终端塔，两个回路不够清晰，违反运行习惯，造成在运行过程中出现电击事故。

目前针对变电所双层出线门型构架，设计出一种新型双回路终端塔，使得回路清晰，结构简单，受力和传力清晰，经济性好、安全性好、适用广泛，对双层门架的推广应用起到很好的推动作用。

2 设计方案对比分析

2.1 方案基本技术要求

(1)回路清晰。

(2)满足进线档相导线线间安全距离。

(3)塔重指标较优。

(4)电磁环境较优。

(5)铁塔结构简单，受力和传力清晰。

2.2 方案比选

满足以上基本要求的塔型初步遴选了以下六个方案见图1，方案对比见表1。

图1 塔型方案

表1 塔型方案比较

通过以上分析比较可以看出，方案二经济性较差，方案三回路不够清晰，运行部门反对使用，方案一和方案六不满足调相功能，方案四和方案五实际上是同一方案，只是根据不同需要的两种不同使用方式，因此推荐采用方案五。

3 新型终端塔回路布置

两回路布置方式见图2。

图2 两回路布置方式

本新型双回路终端塔采用“上”字型与“下”字型上下组合型式，“上”字型在上，“下”字型在下，塔型这样布置可根据需要即可用于上下回路布置，也可用于左右回路布置，使用上灵活。回路布置清晰，且符合运行维护习惯，不会因回路模糊，造成运行人员爬错相导线，发生触电事故。该新型双回路终端塔采用四层横担，最上层和最下层短横担各采用1 m的外伸跳线支架。该新型双回路终端塔中间两层场横担左右对称布置，上层横担较下层横担的长度每侧短1.5 m，形成正梯形布置。

3.1 新型终端塔与常规双回路终端塔调相比较

当推荐方案采用左右两侧布置时能够满足相序调整的要求。相序调整可在进线档上进行相序调整，调相时进线档不能出现因导线交叉，而造成相导线间距不满足要求。

新型终端塔与常规终端塔见图3。

图3 新型终端塔与常规终端塔

目前个别工程终端塔仍然采用常规同塔双回路鼓型塔，以下将新型终端塔和常规终端塔进行相序排列方案的对比。

由于在终端塔上两回线路为左右布置，而变电所门型构架为上下层布置，势必造成进线档相导线存在交叉现象，严重时存在相间距离不满足空气间隙要求的限值。以下针对新型终端塔和常规终端塔进行相序排列的比较，筛选出那些相序排列时不满足技术要求，两回线路共6相，可排列组合出36种相序排列。

假定条件：

(1)面对双层门架相序从左向右均为ABC(相序从左向右均为CBA时规律相同)。

(2)面对双层门架，双回路终端塔右侧一回接上层门型构架，左侧一回接下层门型构架(上下层互换时规律相同)。

(3)当仅用一基双层终端塔时，为了保证两回线路分支时的回间距离及组塔安全距离满足要求，考虑同方向一回90°转角，另一回60°转角，综合角度按75°设计；为了保证上下回路朝不同方向走线时，塔身产生的最大扭矩满足要求，考虑不同方向一回60°转角，另一回60°转角，综合角度按0°设计。

(4)当双层门型构架采用左右两个正三角形布置时，可直接采用常规双回路终端塔。

新型终端塔在各种相序布置情况下，相间距离满足要求情况见表2。常规终端塔相序布置满足情况见表3。

表2 新型终端塔各相序布置满足情况

表3 常规终端塔各相序布置满足情况

对比分析：

常规双回路终端塔为三层导线横担，由于始终存在三层导线交叉，因此大大降低了各种相序排列的满足率，通过分析统计，在排列组合上两回线路相序排列组合共计36种，按照工程应用情况分为三大类，分别是：同相序、逆相序、异相序，常规双回路终端塔能满足此条技术要求的相序排列共5种(其中两相相导线侧视图存在交叉4种)，占13.8%，其中只能满足同相序、异相序两类，而不能满足工程中大量使用的逆相序，另外两相相导线侧视图存在交叉情况需要限值档距使用，因此常规双回路终端塔的使用范围非常有限，不能满足工程一般需求。该新型双回路终端塔导线采用四层横担，左右回路仅有两层导线存在交叉，因此大大提高了各种相序排列的满足率，通过分析统计，在理论上两回线路相序排列组合共计36中，新型双回路终端塔能满足此条技术要求的相序排列共24种(其中两相相导线侧视图存在交叉11种)，占66.7%，且同时满足了同相序、逆相序、异相序三类相序排列，由于在工程实际应用过程中，相序排列远小于排列组合数量，且大部分是逆相序，因此该塔型的满足率几乎接近100%。