穿越森林公园的电厂220 kV送出线路优化设计

欧 敏 任小龙 唐卫华 杨 力 张仕平

（中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司，湖南长沙 410007）

益阳南220 kV变电站位于益阳市高新区陈家村，东侧紧邻益阳高铁新城核心城区，西侧为益阳北峰山国家二级森林公园、西侧约60 m为益阳绕城高速，北侧300 m为益阳绕城高速收费站，南侧800 m为常益长高铁，益阳南变电站采用A3-4典型设计方案，220 kV往南出线8回，110 kV往北出线16回、10 kV线路出线32回，变电站出线制约因素较多、输电线路可利用空间极为有限。

益阳电厂～复兴双回220 kV线路起于益阳电厂Ⅰ期（2×300 MW），止于复兴500 kV变电站，全线仅跨益阳绕城高速跨越档（耐-耐）采用双回路共塔，其余部分采用两个单回路架设，线路跨过益阳绕城高速后进入北峰山森林公园，以两个单回路方式跨越绕城高速匝道。益阳电厂～复兴Ⅱ回220 kV线路跨越匝道后向东走线剖入位于高铁新城核心城区的国金硅变后回到北峰山森林公园，与益阳电厂～复兴Ⅰ回并行走线。本工程需要将益阳电厂～复兴双回220 kV线路剖进益阳南变电站，统筹规划远期益阳南变电站线路出线。

北峰山森林公园系湖南省林业局主管，要求本期新建剖接线路尽量少在森林公园范围内新立铁塔，减少对森林公园生态环境及生物多样性的破坏。为节约工程投资、使设计方案安全可靠，工程采用线路剖接方式、“三跨”改造方式、停电过渡及益阳南变电站稳控措施对穿越森林公园的电厂220 kV送出线路剖进益阳南变电站进行优化设计。

1 线路剖接方式优化

1.1 剖接线路路径优化

（1）π进段。

起自益阳电厂～复兴Ⅰ线#32+1/益阳电厂～复兴Ⅱ线#37双回路分支塔，利旧原益阳电厂～复兴Ⅱ线#38双回塔，接至原益阳电厂～复兴Ⅱ线#39拆除重建转角塔T1后线路左转，向东跨越益阳绕城高速公路，经转角塔T2左转接入益阳南220 kV变电站。原益阳电厂～复兴Ⅱ线#37-T1同塔双回段重新更换导地线。

（2）π出段。

起自益阳南220 kV变电站，向南出线同塔双回架设经终端塔T3，向南至原益阳电厂～复兴Ⅱ线#41+10塔西侧新建双回路转角塔T4，右转向西跨越益阳高速公路，利旧原益阳电厂～复兴Ⅱ线#41+11、#41+12段双回塔至益阳电厂～复兴Ⅱ线#41+13双回路分支塔；双回线路的南侧线路在此停止，北侧线路继续向西单回路架设接至原益阳电厂～复兴I线#36塔附近新建转角塔T5止；T4-复兴Ⅱ线#41+13塔同塔双回段更换导地线。

1.2 剖接利旧段耐热改造

220 kV益复Ⅰ线与益复Ⅱ线导线采用2×LGJ-400/50钢芯铝绞线，地线一根采用OPGW，另一根采用LHBGJ-95/55钢芯铝合金绞线。根据益阳南220 kV变电站潮流计算结果，复兴～益阳南单回线路近期潮流为-468～＋468 MW，远景潮流为-638～+638 MW，2×LGJ-400/50钢芯铝绞线导线运行温度为70 ℃时，极限输送容量为501 MW，不满足远景潮流要求。为避免线路远期增容改造跨越益阳绕城高速公路，本期剖接线路利旧段按远景输送潮流要求进行增容改造。

导线输送容量如表1所示。

表1 导线输送容量计算

由表1可知，钢芯耐热铝合金导线运行温度为90 ℃时，可匹配2×JL3/G1A-630/45导线80 ℃的极限输送容量，满足最大输送潮流668 MW的要求。

耐热改造导线弧垂计算结果如表2所示。

表2 耐热改造导线弧垂计算结果

采用耐热导线进行增容改造时，导线运行温度较高，弧垂增大，需校核增容改造段导线对地及对交叉跨越物之间的距离，增容改造段平均档距约310 m，最大档距365 m，更换JNRLH1/G1A-400/50导线后，按60 ℃校核弧垂，与原LGJ—400/50导线相比，弧垂约增大0.7～0.9 m。全线复核增容改造后满足对地及交叉跨越物之间安全距离要求。

1.3 益阳电厂-益阳南温升改造

益阳电厂一期为两台300 MW机组，通过益阳电厂～复兴Ⅰ、Ⅱ回220 kV线路送出到500 kV复兴变电站，益复Ⅰ、Ⅱ线剖进益阳南后，益阳电厂两台机组电源通过益阳电厂～益阳南两回220 kV线路送入到益阳南变电站，扣除5%厂用电，益阳电厂外送容量为570 MW。益复Ⅰ线与益复Ⅱ线导线采用2×LGJ-400/50钢芯铝绞线。

导线输送容量如表3所示。

表3 导线输送容量计算

设计运行温度为70 ℃时，极限输送容量为501 MW，不满足“N-1”的运行要求，按80 ℃运行时，单回线路极限输送容量为600 MW，满足益阳电厂“N-1”的运行要求。

温升改造导线弧垂计算结果如表4所示。

表4 温升改造导线弧垂计算结果

原线路地形基本为平原、缓丘，档距为300～450 m，温升改造后，弧垂增大为0.3～0.4 m，经全线复核断面，满足对地及交叉跨越物安全距离，无须升高或增加原线路杆塔。

2 “三跨”改造

根据《架空输电线路“三跨”反事故措施》要求，“新建“三跨”应采用独立耐张段跨越，杆塔结构重要性系数应不低于1.1，“三跨”的悬垂绝缘子串应采用独立双串设计，耐张绝缘子应采用双联及以上结构形式”。目前，湖南省内工程“三跨”耐张串多采用独立双联。

益复Ⅰ、Ⅱ线为老线路，建设时未按最新的三跨反措要求执行，剖接线路跨益阳绕城高速匝道部分为“耐-耐”独立耐张段，耐张串为单挂点双联耐张串，对应的杆塔挂线孔为单孔，两侧80 mm处各有一个施工孔。

为避免因挂线板不满足双联双挂点耐张串挂串要求而更换横担主材，在杆塔荷载验算合理的情况下，将原施工孔改造为双挂点双联耐张串金具挂孔，配合新挂孔金具重新设计梯形连板。

老塔耐张挂线板改造方案如图1所示。梯形连板设计方案如图2所示。“三跨”耐张串整串组装如图3所示。

图1 老塔耐张挂线板改造方案

图2 梯形连板设计方案

图3 “三跨”耐张串整串组装

根据ANSYS有限元分析计算，改造后的挂线板与新设计梯形连板在各种工况下受力合理。

3 电厂出线的停电过渡方案优化

在双回线路剖接期间，将电厂送出机组全停的时间压缩至5 d。

（1）断开北侧益复Ⅱ线#37与益复Ⅱ线#38之间导地线，益复Ⅰ、Ⅱ线同停1 d，恢复西侧的益复Ⅰ线单线路运行。完成东侧益复线的新建塔及导线的更换建设，包括铁塔基坑开挖、浇筑基础、组塔、双回路导线与OPGW光缆的放线，工期约45 d。

（2）完成益复Ⅱ线#37-益复Ⅱ线#38架线，益复Ⅰ、Ⅱ线需同时停电2 d，恢复东侧的益复Ⅱ线单线路运行。新建西南侧T5铁塔，拆除益复Ⅰ线#33-益复Ⅰ线#36铁塔，用时约35～40 d。

（3）在益复Ⅱ线#41+13～新建T5铁塔挂导地线，在益复Ⅱ线#37～益复Ⅱ线#38挂益阳电厂-益阳南Ⅰ回导线，同时进行，益复Ⅰ、Ⅱ线同停2 d。

4 结论

位于环境敏感点内的老线路剖接时可采用“耐热导线增容”及“温升改造”方案充分利旧原线路剖接，减小对环境敏感点的影响，减小环评风险。老线路“三跨”改造中，在满足杆塔荷载要求的情况下，尽量避免因挂线板尺寸原因更换铁塔横担主材，尽量利用原挂线板施工孔进行扩孔，配合设计特殊金具串的方式实施“三跨”改造。电厂双回出线剖解进新建变电站施工期间的停电过渡方案，应尽量避免220 kV线路双回路全停，缩短电厂停电时间。