基于架空线路大跨越水文气象设计分析

1. 2.

周晨江2姚炳雨、

3.

1、临海市电力实业有限公司 浙江临海 317000 2、台州电力建设有限公司 浙江台州 318050

【摘要】架空线路途径山区区域地形地质条件复杂多变，本文将以一条跨越灵江220kV变电所—110kV线路为例，通过实地考察，同时进一步分析山区地区的地形地质条件，提出影响架空线路大跨越水文气象设计内容的具体方案，并对其进行分析。

关键词：架空线路；大跨越；水文气象 0.引言

架空送电线路大跨越是指新建110kV-220kV线路跨越通航大河流、湖泊或海峡等。在设计中，由于跨度大（一般在1000米以上）、塔高（一般在100米以上），电线选型或塔的设计需加特殊检验，发生故障时，其耐张段设计将严重影响运输或维修特别困难。

目前，架空线路大跨越设计技术要求高，施工难度大，运行维护复杂，目前我国只有少数大型电力设计院在线路跨越长江、黄河等大江大河时进行过设置、水文气象设计。

气候因素主要包括：气压、温度、湿度、风速、地面温度、导线结冰、雷暴、雨、雾等。风是影响电线摇摆振动的主要因素。在雷雨天气下，风荷载是确定跨江塔型和导线类型的主要参数之一；雷暴在避雷针绝缘的选择、绝缘和接地方式

的选择，降低电能损耗，防止雷击造成的停电中起到重要哦作用；当导线出现覆冰、雨雪、雾时，会增加导线原有重量，直接影响到跨江杆塔的负荷。为了保证架空线路大跨越的安全，气象条件的设计标准应比陆线高。110kV-330kV线路采用30年一遇的数值，500kv线路采用50年一遇的数值。

影响架空线路大跨越的水文要素主要有：河流特点、河道设计洪水位、最高通航水位、内涝水位、枯水位、最大流速、河床位变、水利工程及水位差等。其中设计洪水位、最高通航水位的高低直接影响跨江导线夏季弧垂最低点高程、塔高、塔位选择等。

1.高压架空输电线路概述

高压线是架空电力网系统的重要组成部分，由于其特殊性和施工难度较大，在基建行业是一个十分特殊的领域。高压架空线是用传输塔把电线和地线悬挂在空气中，使电线、电线和地面之间、电线和铁塔之间保持一定的安全距离来完成传输任务。由于成本低、维修方便，架空输电线路得到了广泛的应用。塔架是架空输电线路的重要组成部分之一。其结构设计是否合理、使用是否正确，直接影响到输电线路建设的速度、成本、可靠性和运行维护。

2.案例基本情况概述

某市220kV变电站110kV线路需要跨越灵江进行大跨度工程。根据具体情况，分析该地区的水文地质条件，同时避开河流不够稳定、易受山洪影响的地区，最终确定穿越浔江的工程线位置。最终的跨越档距超过了1500m，水面宽度超过1200m，其中左右杆塔位置距河岸分别为133m和169m。此外，该线路所跨越的地区总体上为低山、丘陵地形，河床较宽，两岸的低山高程达到了60~120m。

3.设计基本资料 3.1基本水文气象

设计基本资料应有20年以上资料，若资料不足20年，可选取具有类似地形和气候条件的长期资料，采用验证、比值、相关分析等方法加以修正。无资料地区应采用近地形和基本气候条件确定，或通过分析地区气候等值线图确定。

尽管目前尚无详细的水文资料，但由于上游和下游都有相应的水位站，因此可参照这些水位站过河的情况，得到相应的历史洪水资料.另外，在架空线交汇处附近有3个气象站，可记录气温、气压、风向、风速、降雨等，特别是其中一个气象站所处海拔高度和该架空线路跨江杆塔高程大体相同。所以记录的气象数据可以在线路设计时作为气象数据使用。

3.2风速概况

（1）分析本地区的雨季。该架空线的交汇点主要位于西岸河谷，北接大桂山，海拔超过1000米。另外，线路的西北区域属于大桂山和大瑶山之间的区域。其面积很大，是北方冷空气的重要通道，而南侧更易受热带台风的影响。根据多年统计，高架线所在地区平均大风日数为7.6天，属于多风地区，尤其是4-8月大风日数较多。

（2）风速基准设计。

基准设计风速是架空线设计的一个重要指标。在工程建设过程中，为了验证风场记录的可靠性和一致性，加强了各个气象站的记录审核。据此，对线路所处高度进行了更正。同时对其换算成为高大风季节平均最低水位10m高位置10min的设计标准，并通过PIII曲线对其实施频率进行了验证。线路设计以过去30年平均最低水位10米处10分钟平均最大风速为依据。并参照大跨度设计的有关规定，最终确定基线设计风速30m/s。

表1气象站最大风速监测结果统计 3.3线路其他设计内容

线路跨江点处于低纬度地区，气候属亚热带季风带，气温高、寒冷少，冬季不结冰，线路不结冰，雨凇、雾凇现象。但由于线路位于广西，是雷暴多发地区，许多地方曾遭受雷击和停电，因此在设计上应加以考虑，进行相应的防雷设计。

4.架空线路大跨越水文气象设计内容分析

跨越点水文设计主要针对杆塔位置进行水文调查。经现场水文调查、数据采集、分析计算，提供设计杆塔位置设计所需的洪水位、内涝水位、设计流量、溃坝冲刷影响范围、水库回水对河床的影响分析、有关水文数据和杆塔定位的相关图表和建议。因此，跨河段多方案时，宜采用河床稳定性好、跨度小的方案。

4.1水文概况

跨越点位于灵江段常州水利工程上游6.1公里处。该流域控制的集水面积30.86万平方公里，年平均流量6100m/s，平均坡降0.05%，泄洪流量6.1公里/秒，洪水头30.86万平方公里。

4.2设计洪水位分析

对架空线路跨江区域洪水位设计应充分参照水利工程勘察设计报告相应内容，并参照水利枢纽工程勘察设计报告的相应内容来进行。参照浔河区域所设计的洪水水面线比降进行计算分析。其通过点主要位于水利枢纽区。所以，在设计跨河线路时，应根据该地区河流的特点和水利工程完工后的情况，进行洪水计算。

4.3最高通航水位设计分析

通航水位的设计要按照航道标准进行，对灵江而言，需要按照三级航道标准进行设计。该线主要按20年一遇标准设计架空线跨江点最高通航水位，按20年一遇标准计算，线路通航水位为27.33m。其计算的条件参数为：通航净空高10m、安全超高3m、浪高1m，以此参数为依据所计算的导线弧垂最低点高程为40.23m。表3列出了具体的水文本设计结果。

3

表2架空线路水文参数 4.4风季平均最低水位

通过对该地区季节特征的分析，可发现交汇区主要风季集中在4-8月。从2016年到2020年，相应月份，该区水文站共进行85次最低水位特征分析。在此基础上，计算出该水文站风季平均最低水位值，并通过对枯水面线的实测值和换算到跨越点。

4.5河床侵蚀分析

证架空线路大跨越工程在设计时充分考虑了河床的变化，以保证证架空线路大跨越工程工程完成后的稳定性，避免塔内冲刷及河床变化对线路运行安全的影响。设计跨河塔时需充分考虑30~50年河床变化的影响，以最大限度地保证杆塔的稳定，不会受冲刷严重的影响。此外，还应保证跨塔设置区不受5年一遇洪水影响，从而保证其安全运行。

4.6综合分析

案例线路的跨河点所在地区河岸宽广，一般为丘陵。该线路跨河点河道位置呈现右转弯的态势，由于长时间受河水的冲刷，使河道右岸发生一定程度的集中冲刷，造成河流深泓线右偏的情况。而该地区右岸主要为基岩，除河岸位置和杆塔的自然侵蚀影响不大外，其稳定性也较好。在水利工程实施后，受水位升高的影响，岸坡的水文地质条件会发生一定的变化。海岸受风浪、船浪、水库水位升

高、岸坡水文地质条件等多种因素都会对其造成影响。但在30~50年的设定时间内，这种效应并不明显。此外，将该线路的跨河杆塔设在浔河岸边的山包位置，其地面标高达到105m，要远超于水杆塔所处位置100年一遇的洪水水位高度，所

以杆塔位置并不会受到冲刷的影响，具有较好的安全性。 5.结束语

综上所述，本文对实际案例进行分析，研究了在大跨越架空线路设计过程中，要充分考察影响因素，如风速、雷暴、最高通航水位、河床冲刷等，在此基础上，才能保证线路设计的合理性，确保其安全和稳定运行。

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