福建省10kV配电工程典型设计电气部分设计要则

福建省10kV配电工程典型设计修编电气部分设计要则福州万山电力咨询有限公司黄德兵二零一一年三月主要内容一、总体介绍二、架空线路灾害情况介绍三、线路路径的优化原则四、线路路径的优化措施五、导线选型六、绝缘子的选型为进一步提高配网线路工程的标准化建设，加强业扩工程管理，统一建设标准，统一设备规范，明确建设工期，降低工程造价，方便设备招标，结合近年来我省输电线路抗冰防雷等最新研究成果及2010年配网灾后调研报告，针对新一轮农网改造，福建省电力公司营销部在国家电网公司66kV及以下输配电工程典型设计的指导下，在公司原有的配电典设的基础上，整合省内各方面的资源，组织省内3家设计单位完成了福建省10kV配电工程典型设计修编工作。本次典设修编涵盖配电线路、电气设备等方面设计内容，充分借鉴主网“三通一标”的指导思想与建设经验，使典型设计系统化、集成化、差异化；从源头上将配电网现场规范化建设标准纳入设计；从设备配置，设计裕度，参数配合三方面控制工程造价；集约全省各地专家的智慧，将新设备、新技术纳入设计范围，更好地为配网建设与改造提供质量优异、价格合理的设计产品。一、总体介绍本次典设修编工作范围：单相变、三相变配电供电模式下的10kV及380/220V架空线路杆塔；杆上设备；低压接户线及配电表箱。其中架空线路部分共设置10AN、10BN、10CN、10DXN（单相变）、380/220V等5个杆塔模块、10个子模块；杆上设备共设置单相变、三相变2种类别；低压接户线及配电表箱共设置单相电度表4种表位接线类别及三相电度表（带CT、不带CT）2种表位接线类别。在具体的配电或业扩工程套用本图集时，仍需要委托有相应资质的设计单位承担工程设计，同时应与省公司印发的中低压配电网建设改造技术导则、配电设备选型指导意见、配电现场规范化标识等规定配套使用，确保典型设计更加全面、有效地得到推广。一、总体介绍二、架空线路灾害情况介绍1、2008年冰灾2008年1月下旬～2月上旬，受北方冷空气不断南下影响，我省大部分县市出现持续阴寒天气，西部、北部的部分县市最低气温持续维持在0～3℃之间（高海拔山区可达-3～0℃），因电力线路覆冰及高山毛竹树木覆冰倾压电力线路，南平的邵武、光泽、顺昌、浦城，三明的建宁、泰宁，龙岩的长汀、连城以及宁德的寿宁、柘荣、周宁、屏南等地区先后出现冰雪和持续性的冻雨天气，致使上述地区的29个山区县（市）电网相继出现220kV及以下输电线路跳闸。220kV线路跳闸2条，倒塔1基，杆塔受损2基；110kV线路跳闸9条，倒杆103基；二、架空线路灾害情况介绍35kV变电站停电8座，线路跳闸35条，倒杆339基；10kV线路跳闸521条，倒杆16424基，受损线路3012.2公里；0.4kV线路倒杆18105基，受损线路达2629.3公里，停电台区8603个。易发生覆冰灾害的地区海拔相对比较高，地貌类型丰富，丘陵、盆地、湖泊等地貌都有发育。光泽、邵武、顺昌、浦城地处武夷山脉，多为山谷地貌类型，以及大小不等的盆地、湖泊，在持续的冷暖气流作用下，地面长时间低温，日降水量大，相对湿度高，使电力线路上的覆冰越来越厚，最终导致倒塔断线等灾害。二、架空线路灾害情况介绍图一：08年冰灾部分线路被毁情况二、架空线路灾害情况介绍2008年福建省10kV及以下电网受损情况一览表如下：单位线路倒杆（基）损坏配变（台）损坏配电柜（台）线路受损长度（km）10kV0.4kV10kV0.4kV全省合计16424181055033363012.22629.3龙岩局13421962730466.5534.5三明局79029104229335945.91792.71南平局7170703620111579.71290.3宁德局1030020.1111.82二、架空线路灾害情况介绍2.2、2010洪涝灾害2010年受强降雨影响，福建闽西北地区引发严重的洪涝灾害，该地区电网严重受损，800余条输电线路停运，全省76万用户停电。6月13日-6月15日，南平、三明、龙岩等地区普降暴雨，福建西北出现第一轮洪涝灾情；18日，闽北地区出现第二轮强降雨，降雨较第一轮范围更广、持续时间更长，最大雨量超过250毫米。持续暴雨先后造成110千伏线路跳闸9条,35千伏变电站停运9座,35千伏线路停运39条,尤其是10千伏线路停运达836条（本工程原旧线位列其中）,全省受影响用户达761693户，闽北电网面临严峻考验。特别是南平顺昌一带，受长时间大暴雨的冲刷，出现了大面积山体滑坡、塌方，其中较为显著的是植被破坏严重区域、土层覆盖较厚区域、山体汇水面区域、河间松沙土地段等。二、架空线路灾害情况介绍图二：2010年洪灾损毁情况三、线路路径的优化原则根据上述的灾害调查分析，结合两次灾害的引起线路损毁情况，明确抗击灾害能力是路径选择时的主要考虑因素，并制定了以下路径优化的原则：1)在路径优化过程中，贯穿以人为本和环境保护意识，综合考虑经济效益、社会效益和环境效益。2)尽量避开容易引发山体滑坡、溪水暴涨猛冲、河滩、河漫滩地淹没等一系列水文地质灾害地带，并采用地质遥感技术、高密度电法剖面等先进技术，对路径所经地区进行稳定分析，避让不良地质，优化路径和塔位，高抗线路灾能力。3)尽量降低线路海拔高程，避开风口、垭口、突出山包、台地、迎风坡面、背阳坡面、湖泊的下风侧等覆冰严重地形。4)结合地形条件合理确定耐张段长度，避免大范围串倒灾害发生。并尽量避免出现大高差、大档距和相邻两档高差、档距悬殊大的情况。5）尽量少占用基本农田，避免大面积跨越民房。尽量避开村庄、房屋，减少施工难度。三、线路路径的优化原则6)根据收资得来，线路需避开自然保护区，对生态林、经济林木，若避让困难，应考虑按跨越设计，不得砍伐生态林，对生态造成影响。7)考虑与已建线路之间的关系，尽可能平行已建线路，便于运行维护。综合协调本线路与沿线已建、在建、拟建线路、公路及其它设施间的矛盾。8)根据现场勘察结果，对重要交叉跨越（10kV线路等）按实修正方案，对重要跨越充分利用地形减小跨越难度。9)综合考虑运行、施工、交通条件、路径长度、技术经济等各种因素，进行方案对比，做到线路路径安全可靠，经济合理。四、线路路径的优化措施1、路径优化使用技术1)利用1/1万地形图结合googleearth影像图进行大范围选线。2)利用RTK进行现场测量，可对现场的控制点、障碍物、线路通道进行坐标、高程测量，测量精度达5mm，选线时可据此准确地避开控制点、障碍物，亦可准确确定线路通道走向。应用以上技术可确保所选择路径合理、可行，有效提高设计准确度、工作效率。2、对重要地段采取避让措施在选线时，运用RTK及遥感影像技术，并结合现场地形情况，对现有的自然环境、不良地质地带（塌方、滑坡、冲沟、陡坡）等地段采取避让措施，同时避开了村庄人口密集区，减少了跨越房屋及对生态环境的影响，保证了其今后的可持续发展。3、避开大范围生态林区和保护区线路路径避让了大范围生态林区和保护区，线路途经的山地，植被以松树、杉树、竹林、杂树和人造林为主，无名贵树种、稀有植物，同时对个别林木密集采用高跨方案，有效的保证了树木不被大面积砍伐降低了线路工程对水土保持所带来的危害。四、线路路径的优化措施4、排杆定位优化利用googleearth影像技术、1/1万地形图，及RTK截取的断面数据进行杆塔无约束条件的优化排位等技术优化路径选择，避免线路出现大档距大高差，减小档距不均衡，合理选取塔位，避免出现在大降基面或大风偏开方的地点立塔；当线路与山脊交叉时，尽量从平缓处通过。5、直线转角杆塔的运用在不良地质地段尽量采用直线转角塔，在荷载允许的条件下采用直线杆塔带转角等方案，可以减少耐张转角杆的使用数量，降低线路杆塔投资。又可以避开原直线上微小偏离的不良地质地段，达到优化线路路径的目的。五、导线选型1、导线截面选择在配电网络线路建设中，导线本身在投资中所占比例比较大，且它也影响到杆荷载的大小和杆塔高度的选择。因此，合理选择导线结构，对降低送电线路投资具有十分重要的意义。以顺昌洋甲10kV线路改造工程工程为例，该工程线路的总输送容量为600kVA；经济输送容量500kVA。（环境温度40℃，导线温度80℃）。1）经济电流密度选择导线截面按南平地区电网10kV线路，其经济电流密度取1.15A/mm2，电压取10kV。导线经济输送截面应选择23.8mm2,结合电线标准化生产截面规格，可选择30mm2、50mm2。2）极限输送容量选择导线截面50mm2导线持续极限输送容量可达3000kVA，可满足持续极限输电容量600kVA。五、导线选型2、导线型号选择根据上述导线截面选择结论，导线类型主要有铝绞线、钢芯铝绞线、铝包钢芯铝绞线以及绝缘导线（包含有、无钢芯型）。结合该工程沿线居民分布及植被特点，有针对性分段采用不同型号导线，对于#19～#21、#53～#61两段民房密集地段考虑采用架空绝缘导线，其余地段推荐裸导线。根据上述确定后的导线截面，考虑该工程线路位于南平顺昌县境内的山区，处于C1级污秽区，污染较轻，因此，防腐蚀不是本工程导线选择主要考虑的标准；另外，考虑到本工程为山区农村供电线路，负荷较小，潮流及年利用小时均较低，因此，节能方面也不是工程主要考虑的因素，故本工程不推荐价格更高、耐腐蚀能力更强的JL/LB20A-50/8铝包钢芯铝绞线。根据上述论述，框选出适合本工程的三种导线：LGJ-50/8钢芯铝绞线、LGJ-50/30钢芯铝绞线、LJ-50铝绞线，并对它们进行机械、电气特性进行比较，最终推荐一种最适该本工程的导线型号。五、导线选型导线型号(单位)LGJ-50/8（钢芯铝绞线）LGJ-50/30（钢芯铝绞线）LJ-50（铝绞线）导线外径(mm)9.611.69.00设计拉断力（N）16027404897534最大使用张力（N）5342134962511平均运行应力(Mpa)71.17126.0238.0640℃线温时最大弧垂(m)Lp=50Lp=175Lp=2840.4235.44714.4130.1622.3495.2001.01910.74628.00970℃线温时最大弧垂(m)Lp=50Lp=175Lp=2840.7645.99515.0200.3043.0045.8251.28811.10728.392覆冰时最大弧垂(m)Lp=50Lp=175Lp=2840.4485.49514.4540.2362.815.6430.86210.61327.824覆冰超载(mm)Lp=50Lp=175Lp=28433.920.819.258.930.324.522.618.117.7杆塔荷载（%）水平荷载100120.893.8垂直荷载100190.769.5导线张力100252.647.0载流量(A)(环境温度40℃、线温70℃)172.98176.80175.36五、导线选型由上表可以看出，LJ-50铝绞线弧垂最大，LGJ-50/8钢芯铝绞线次之，LGJ-50/30钢芯铝绞线弧垂最小；覆冰超载能力为LGJ-50/30钢芯铝绞线最强，LGJ-50/8钢芯铝绞线次之，LJ-50铝绞线弧垂最小；荷载同过载能力；载流量均可以满足工程要求。结论：1）考虑到本工程位于闽北山区，设计覆冰厚度C=10mm，通覆冰过载验算，LGJ-50/8钢芯铝绞线能满足本工程要求。2）本工程最大档距达284米，采用LJ-50铝绞线覆冰最大弧垂达到27.82米，无法满足导线对地安全距离要求。3）考虑到LGJ-50/30钢芯铝绞线荷载特性远高于LGJ-50/8钢芯铝绞线，其造成工程耗钢指标及基础砼方量分别增加约45.7％、90％，从而造成工程投资增加约56.7％，但两种导线的覆冰过载能力相差不大，均可以满足工程需要。综上所述，该工程架空裸导线推荐采用最为合理的LGJ-50/8钢芯铝绞线。六、绝缘子的选型1、所遵从的规程和规定：1).《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB50061-20102).《福建省农村配电网规划设计导则（试行）》闽电发展规〔2