水电站工程设计管理

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摘要：对红叶二级水电站220kV送出工程建设规模、设计的难点和特点进行了介绍，并借鉴其它送电线路设计和施工的成功经验，对大山区陡坡地带的塔基提出了一些处理措施。

关键词：输配电系统；分裂导线；塔基稳定；红叶二级水电站

1概述

红叶二级水电站送出工程电压等级为220kV，单回路架设，一根地线采用复合光缆（OPGW）。送出工程由以下三段构成：

（1）红叶二级水电站～汶川约52km，采用双分裂导线，标称截面为2×400mm2；

（2）汶川～茂县约43km，采用单导线，标称截面为400mm2；

（3）茂县～永兴变段约110km，采用双分裂导线，标称截面为2×400mm2。

系统网络见1。

由于系统规划中的汶川变及茂县开关站均未建设，现阶段将上述三条线路临时搭接成为一条线路，总长度达205km，共使用铁塔456基。待汶川变及茂县开关站建成后，线路再分别“π”接进两站（图1中虚线即为“π”接部分）。线路沿线经过四川省阿坝州的理县、汶川县、茂县以及绵阳市的北川县、安县、涪城区和高新区。

对采用2×400mm2导线以及地线采用LPGW的单回路220kV线路，在四川尚属首条，全国同类型的线路也不多见，加之沿线主要为高山峻岭，地形起伏较大，海拔高，大深沟随处可见，沿线地质条件非常复杂，气象条件多变。对2×400mm2双分裂导线部分的铁塔需全部新设计，而可作参考的其它同类型的送电线路资料较少，使设计具有较大的难度。

2路径选择及边坡稳定处理

解决塔位稳定成为本工程最为困难的问题，从电站出线至安县段基本为高山峻岭地形，尤其是电站～茂县段约100km，线路沿杂谷脑河右岸和在岷江两岸交叉走线，地貌形态以构造侵蚀高中的河谷地形为主，两岸地形呈典型的“V”字形态，山坡陡峭险峻，边坡在20°～45°，新构造运动频繁，地震活动强烈，重力卸荷现象普遍，滑坡、岩崩、岩溶等不良地质现象发育，岩层在构造应力作用下发生挤压、褶曲并产生倒转，岩体破碎，完整性差，并有无法避让的大型覆盖层滑坡体。个别塔位位于45°斜坡或半坡的“刀背梁”上，路径的选择主要集中在选择安全塔位上，有的地段连选择塔位的路径都显困难。电厂至汶川段紧邻本线路的甘百110kV线路，就因地质原因而进行了大量的设计变更。为使线路有相对安全的塔位，路径越走越高，最高的塔位距处于河谷的公路相对高差达1200m，勘测设计人员为此付出了艰巨的劳动。

因铁塔根开不大和土层松散，采用全方位不等高腿也难实施，设计中主要采用高低基础与保坎护坡相结合，尽可能减少对原始地貌的破坏，并严格规定施工弃土堆放位置，避免因弃土跨塌引起塔基下侧浅层滑坡。护坡保坎的稳定直接决定塔基的安全性，本工程中个别塔位保坎高达6m，为此设计提出了严格的施工要求和处理措施。线路所经地段雨季明显，雨水集中，雨量大，排水措施是否合理将对塔基稳定起到至关重要的作用。在现场定位过程中，设计人员针对塔位地形情况，充分考虑了塔基周边排水系统的设置，并对接地沟槽开挖布置方向也作了明确要求，避免接地沟槽形成汇水沟冲刷塔基。对个别塔位采取在保坎外侧局部（2～4m）用素混凝土封面，以有效保护塔基下侧坡面不被冲刷而垮塌。对因降基面形成的裸露坡面则补种草籽，形成植被，能起到很好的固土作用。

3覆冰厚度确定

线路设计中最大设计冰厚的确定是保证线路安全运行的关键之一，合理的冰区划分对线路的技术经济指标起着重要的作用。因线路走廊附近无观冰站，没有可靠的覆冰资料作为设计依据，因此合理确定本线路的设计覆冰厚度是设计中的难点和重点。虽然天气条件是一种在较大范围内变化的气候因素，但从沿线各县市气象台站的记录资料中，仍能反映该地区凝冻天气出现的基本规律。再通过对沿线已运行的其它电力线路和通信线路覆冰情况和风害的调查了解，对线路经过点的居民的大量调查访

问，根据他们对历年下雪、结冰、刮大风等情况的回忆、描述以及植被生长情况，基本可判断出该地区覆冰情况、冰凌性质、冻结高度等，经综合论证和计算，确定出本线路设计覆冰厚度。线路所经地海拔高程虽较高（最高为2400m），但地处阿坝州境内，气候常年干燥，不易形成覆冰条件，仅在茂县土地岭段约4km覆冰相对严重。全线设计覆冰取值见表1。

在施工图设计的外业终勘阶段，对沿线作了进一步调查访问，并注意对个别易形成严重微气象条件地形的调查，在设计中采取了加强措施。

4分裂导线排列方式

双分裂导线排列方式目前有垂直排列、水平排列和斜排列三种形式。垂直排列方式档内子导线间无需加装间隔棒，金具结构简单，便于施工。我公司设计的宝株寺～龙王变220kV线路Ⅰ回及Ⅱ回、平春变～石羊变220kV线路均为2×300mm2导线，分裂导线采用垂直排列方式，有成功的设计和运行经验，因此本工程轻冰区分裂导线采用垂直排列方式，子导线间距为400mm。对20mm冰区，如仍采用垂直排列方式，子导线不均匀脱冰时将互相碰撞，影响线路安全运行，因此设计为不加装间隔棒的斜排列方式。在贵州省境内，已有多条2×240mm2导线的220kV线路在重冰区采用斜排列方式，有成功的经验可资借鉴。对出线档和进线档，为方便引下线，则采用水平排列方式，并加装间隔棒。

5铁塔与基础设计

工程中2×400mm2双分裂导线长度为162km，包含有20mm、10mm、5mm冰区，最大设计风速有30m／s和25m／s，最大使用档距达1281m，平均使用档距约为450m，共计新设计13种塔型。为满足OPGW热稳定要求，另一根地线截面较普通同类220kV线路有所增加，并考虑OPGW接头及预长支架挂点，预留OPGW接地眼孔，使铁塔地线支架的设计更为复杂。为了节约线路走廊，减少通道内的林木砍伐和房屋拆迁，经比较、论证、优化后，采用了导线呈三角形排列（重冰区段采用水平排列）的铁塔，直线塔为猫头型，承力塔为羊角型和干字型。干字型承力塔主要用于水平档距大于1000m、垂直档距大于1300m的承力塔位。在设计过程中力求使铁塔的外形美观、结构布置合理、传力清晰、材料耗量经济，呼称高级差合适。直线塔最大呼称高42m，承力塔最大呼称高27m。对全线大量使用的直线塔ZM712在电科院作了真形破坏性试验，试验一次性通过，经专家组鉴定认为，该塔设计安全、合理，可用于本工程。铁塔与基础连接采用底脚螺栓。

根据本线路的地形、地质情况，结合使用铁塔的基础外荷载，经综合比较，全线铁塔基础以现浇钢筋混凝土立柱式基础为主。直线塔因基础外荷载较小而采用直柱式基础，承力塔因基础外荷载较大而采用斜柱式基础。现浇钢筋混凝土斜柱式基础的特点是立柱与铁塔主材坡度一致，从而减小了基础水平方向的作用力，使基础立柱、底板的受力状况得到较大改善，基础的材料耗量降低，经济效益较明显。另外，少数塔位还采用了连梁基础和刚性台阶基础。前者用于地形及地质都较差的塔位，后者用于地形受限和基坑流砂严重的塔位。

6结束语

目前工程施工已接近完成，仅有部分架线施工还在进行。经施工过程检验，铁塔设计、基础设计、塔基处理措施等比较合理，但还需通过运行过程来验证。待运行后的设计回访，再进一步总结经验，以不断提高大山区线路的设计水平。