架空输电线路跨越高铁线路设计安全可靠性研究

崔君瑞

摘  要：电力行业是社会经济发展的重要组成主体，也可以间接体现出我国电力工程建设水平。架空输电线路在电力行业中非常重要，尤其是架空输电线路跨越高铁线路项目，还关系到铁路行业发展。以提高架空输电线路跨越高铁的设计安全可靠性为前提，分析跨越高速铁路的输电线路设计，本文分别从设计基本原则、设计工艺、设计方案三个方面展开研究并讨论，介绍输电线路跨越高铁设计时需要注意的问题，以免因为线路跨越导致高铁运行故障，同时保证旅客的人身安全。

关键词：架空输电线路  高速铁路  电力系统  线路跨越

中图分类号：TM72                            文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2020）12（c）-0053-03

Abstract： The electric power industry is an important part of the social and economic development， which can also indirectly reflect the level of power engineering construction in China. Overhead transmission line is very important in the power industry， especially the project of overhead transmission line crossing high-speed railway line， which is also related to the development of railway industry. Based on the premise of improving the safety and reliability of overhead transmission line crossing high-speed railway， this paper analyzes the design of transmission line crossing high-speed railway. This paper studies and discusses the basic design principles， design technology and design scheme， and introduces the problems needing attention in the design of overhead transmission line crossing high-speed railway， so as to avoid the operation failure of high-speed railway caused by line crossing， and ensure that the transmission line crossing the high-speed railway can run smoothly Personal safety of passengers.

Key Words： Overhead transmission line; High speed railway; Power system; Line crossing

在我国基本建设飞速发展的当下，电力系统与铁路均属于基础性项目，并且具有先导性、公共性等特征。因为电力行业与铁路涉及到的线路较多、覆盖面积广，所以在项目建设期间难免会出现线路跨越与交叉等问题。现如今，高速铁路工程与电网建设项目施工效率逐渐提升，而两者之间的线路交叉跨越问题也相继增多，高速铁路与普通铁路不同，主要是为旅客提供更加快速的铁路运输服务，必须要保证运行的流畅性与旅客人身安全。所以，针对架空输电线路跨越高速铁路段的建设，在设计环节务必要保证输电线路的可靠性与安全性。

1  线路设计基本原则

高速铁路主要是通过电力驱动的方式达到运行的目的，运行时速超过200km/h，对比架空送电线路跨越普通铁路的项目，跨高铁输电线路的施工存在一定难度。为了避免高速铁路和电力线路之间的跨越问题，需要在设计环节遵循以下原则;第一，安全控制原则.在施工期间全方面控制机械设备事故与人身安全事故，不会对高速铁路的运行造成影响。所以架空输电线路跨越高铁项目的设计工作，必须要合理安排后续所有施工流程;第二，质量控制原则。为了保证安全性与可靠性，需要遵循质量控制原则。在前期设计阶段详细检查与验收，以免存在问题对后续施工造成影响，并埋下质量隐患。第三，为了保证跨越设计的安全性与可靠性，建议在施工阶段，搭设跨越架，将跨越架作为支撑安装封顶网，确保高速铁路的安全运行。第四，在跨越高铁的耐张段内，输电线路的设计标准要相应提高，以提高线路及高铁的安全稳定运行。

2  架空輸电线路跨越高铁线路设计工艺

2.1 跨越施工方案

架空输电线路跨越高铁线路设计阶段，需要制定施工方案，由测量人员深入施工现场测量高铁标段的参数。随后，针对测量所得参数进行验证，并经高铁设计单位及建设单位确认，作为跨越施工图设计依  据[1]。跨越高铁架线的设计建议采用索道式跨越方法，跨越点两侧铁塔上方悬挂抱杆，并且展开织网封顶施工。

2.2 施工工艺

2.2.1 施工现场布置

因为跨越网施工必须要在指定时间进行，通常是在高铁停运的夜间，所以在设计环节需要全方面设置好光源，确保后期施工满足照明要求。当前在建设过程中一般会选择金卤灯作为光源照明设备，搭配发电机设备，可以保证在紧急情况下也能够满足现场照明需求。

2.2.2 跨越工艺

对于织网这一流程，要注意不能和高铁直接接触，工作人员通过无人机将导引绳牵引跨越到对面铁塔抱杆封网架的上方，随后利用滑车反复牵引导引绳，封网主绳与前牵网绳。按照设计要求进行设置后，在两侧部位的铁塔抱杆上方固定，通过牵引绳将网牵引至跨越点，随后网牵引到跨越点，将其固定于主网，便可以结织网作业[2]。

在架空输电线路的设计阶段，需要选定跨越点两侧铁塔上方挂设抱杆封网，通常会选择500mm×500mm的抱杆封网。架空封网环节为了能够避免对铁路运营的影响，封顶网可以使用绝缘网，并将其固定于主承力绳上方，采用跨越封网的方式，绝缘网需要安装承载滑轮，利用该滑轮挂装绝缘网至主承力绳的上方，通过牵网绳固定绝缘网，在绝缘网的两端部位分别安装拉网绳与封网绳，可以在跨越塔抱杆的上方有效固定[3]。通常在设置拉网绳与封网绳，数量以两根为准，以免绝缘网出现纵向滑移。除此之外，为了避免封顶网缩腰问题，所有绝缘网均要设置绝缘撑杆，绝缘撑杆的材料可以采用玻璃钢，布设撑杆的间隔小于6m。封网装置两段位置搭配钢丝绳，将其作为保险绳，所呈现出的强度可以有效承受导线在封顶网上方下落而形成的冲击力。

2.3 导、地线展放要求

导地线展放环节为了保证展放效果，需要注意以下内容：第一，架线需要用到的滑车、绳索等装置，必须要安排专门人员负责管理，并且在使用之前严格检查，确保满足质量要求;第二，在张力放线过程中，要求保证通讯流畅性，放线之前全方位检查所有工作岗位通讯情况;第三，导地线放线环节。安排专门人员负责跨越点放线监督，结合实际情况调整放线张力，避免导地线磨损跨越网[4]。尤其是线路跨越点这一位置，监督人员通过放线张力的调整，可以始终控制导线和越线网顶面的安全距离;第四，将封网主绳固定，并且要采用二次保险的方式，时刻检查跨越网的牢固性。

3  架空输电线路跨越高铁线路安全设计建议

3.1 跨越方式

架空输电线路跨越高铁项目，对于独立耐张段的设计需要科学选择路径，并且对所处位置的地质条件、交叉跨越角度、出站信号机所在位置等因素进行考虑。按照GB 50545-2010《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（以下简称《规范》）要求，输电线路和铁路交叉角大于45°，如果现场条件有限，则不能小于30°[5]。与此同时，按照国家电网公司制定的输电线路跨越高铁设计规范要求，输电线路不能够在高铁出站信号机的范围内进行跨越。在设计阶段选择的跨越方式，有“耐-直-直-耐”“耐-直-直-直-耐”“耐-直-耐”“耐-耐”这四种形式为主。对于高速铁路的跨越，通常以两基耐张塔作为跨越铁塔，及“耐-耐”跨越形式，保证跨越档中间没有直线塔，非跨越档内直线塔发生事故也不影响跨越档的结构稳定，以最安全的方式跨越铁路。

3.2 气象因素

按照铁路建设与电网工程规范以及《规范》要求，在跨越铁路设计环节需要重点分析气象条件这一因素。第一，风速取值。按照输电线路设计要求明确设计风速，如果风速不足30m/s，动车组依然可以正常运行，此时便要根据电网规定要求进行极限风速设计，期间有可能会面临输电线路断线，但动车组却依然运行的状况，会对旅客安全造成威胁。所以风速取值必须要对风区图、铁路停运风速这两项因素进行考虑;第二，覆冰取值。受到极端天气的影响，电网无法保证运行的稳定性，还有可能发生断线故障。为此，需要在输电线路跨越高铁设计环节，严格按照设计标准，明确覆冰取值。要求导线的最大验算覆冰厚度大于设计值10mm，地线设计验算覆冰厚度大于15mm，保证在极端恶劣天气条件时导线覆冰后跨越铁路处的导线弧垂也可满足规范中的安全距离要求，保证重覆冰条件下输电线路跨越高铁的稳定运行;第三，地震烈度。按照高铁列车运行要求，所有动车组列车的停车限制地震烈度不能超过高铁设施毁坏设计地震烈度，被跨越高铁设计地震烈度也要大于跨越段杆塔与基础地震烈度，才能够规避杆塔与基础发生倒塔这两种故障。

3.3 杆塔设计

按照《规范》要求，跨越高铁输电线路的杆塔结构在设定重要性系数时，必须要大于1.1。除此之外，根据电网差异化设计相关要求，杆塔结构的重要性系数取值范围在1.1～1.2之间。结合当前输电线路跨越高铁设计情况，结构重要性系数通常取值为1.1，与跨越普速铁路提出的安全可靠性规范相符。然而高铁对于安全可靠性的要求更高，所以架空输电线路跨越高铁的线路设计在重要跨越设计环节，结构重要性系数也应该要不断提升，建议在现有规范数值的基础上选定为1.2。

3.4 杆塔基础设计

不同种类的杆塔基础必须要经过稳定性计算、强度计算这两个环节，如果在建设过程中有特殊要求，还需要增加水平位移验算、抗滑移计算、不均匀沉降、基础裂缝验算这四个环节。如果基礎处在地震烈度七级以上的地区，受到特殊地质条件影响，必须要在设计阶段制定完善的防护举措。为了保证基础安全，对于基础设计载荷重要性系数也要结合《规范》与实际情况精准设计，通常基础设计载荷重要性系数大于1.2[6]。

4  结语

综上所述，架空输电线路在建设过程中，一旦发生跨越高铁的现象，有可能会威胁到列车运行安全。所以，为了避免线路跨越与交叉等问题的发生，需要在设计环节遵循安全可靠性原则，设计可行性高的线路架设施工方案，保证高铁列车的安全运行，也可以规避因为线路跨越问题对旅客的人身安全造成威胁。

参考文献

[1] 邹彪，王和平，孟小前，等.基于激光点云技术的架空输电线路夜间巡检系统设计[J].信息技术，2020，44（7）：44-47，53.

[2] 吕振，李小利.杭来湾煤矿采空区35kV架空输电线路基础设计[J].山西建筑，2020，46（10）：82-83.

[3] 伍弘，杨佳睿，刘世涛，等.330kV输电线路绝缘架空地线专用接地装置的设计与实现[J].宁夏电力，2019（6）：46-51.

[4] 王亚雄，张善兵.浅谈计算机软件在架空输电线路工程设计中的应用[J].机电信息，2019（32）：49-51.

[5]吴超，王峥，庞振江，等.基于φ-OTDR的架空输电线路风振检测系统设计[J].自动化与仪器仪表，2019（9）：46-50.

[6]张博雄，院淑芳，刘力铖，等.架空输电线路三维数字化设计关键技术分析[J].河北电力技术，2019，38（4）：7-10，28.