架空输电线路跨越高速铁路的可靠性分析

架空输电线路跨越高速铁路的可靠性分析

张飞

（中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司浙江省杭州市310012）

摘要：本文以500kV输电线路跨越杭深高速铁路为例，通过对气象条件、导线和地线、绝缘子和金具、杆塔、基础及防舞动等方面进行输电线路差异化设计的可靠性分析。

关键词：输电线路；差异化设计；可靠性分析

0引言

为了保障公共安全和电网安全，国家电网公司和铁道部联合编制了多个文件规范输电线路跨（钻）越高铁的差异化设计技术要求，确保输电线路和高铁的安全可靠运行。

1差异化设计主要技术原则

一、结合远期规划，双回或多回同塔架设的输电线路在跨越高铁段宜一次建成。

二、尽量减少跨越的次数，不宜连续跨越，不宜在高铁出站信号机以内跨越。

三、输电线路与高铁交叉角、基础外缘至轨道中心应满足安全距离的相关要求。

四、采用独立耐张段,尽量避免出现大档距和大高差的情况。

五、综合考虑、合理确定设计气象条件。

六、综合考虑环境污秽变化因素，选择合适的绝缘配置，适当留有裕度。

七、选择技术成熟、防腐性能好、运行经验丰富的导、地线型式。

八、跨越档距超过200m时，按导线允许温度工况校验跨越弧垂。

九、绝缘子串采用独立挂点的多联串设计。线夹、防振锤和间隔棒等宜选用预绞式金具并确保可靠连接。

十、跨越杆塔结构重要性系数不低于1.1，采用全塔防松、防盗等防外力破坏措施。

十一、基础进行稳定计算和强度计算。

2工程实例分析

2.1工程概况

本工程新建500kV线路跨越杭深高速铁路段，考虑将远景和本期合建同塔四回路一次跨越。采用“耐-耐”独立耐张段方式，跨越塔均为自立式钢管塔：

2.2可靠性分析

一、气象条件

综合分析沿线气象台站历年最大风速的概率统计、风压值换算、浙江省风区图、邻近线路的设计条件等资料确定本跨越段的设计基本风速。

跨越塔的海拔高度均不超过200米，按《浙江省电力公司冰区分布图》（浙江中部）划分原则设计覆冰取值。

设计基本风速取33m/s、覆冰取10mm，均达到了100年一遇的标准。

二、导线和地线

以“导、地线在弧垂最低点的设计安全系数不应小于2.5”作为导、地线的失效张力进行可靠裕度计算。

通过采取整段导、地线及每股单丝在制造和施工时不得有接头等技术措施，可以不考虑导、地线断线情况。

三、绝缘子和金具

规程规范要求绝缘子和金具在不同工况下的安全系数见下表：

本跨越段对双联耐张串的玻璃绝缘子和金具强度适当加大，各工况下的安全系数为：

双联耐张绝缘子串的实际安全系数均远大于规定值，具备足够的安全裕度。

四、杆塔

两基跨越塔的结构重要性系数均按1.2设计，设计允许条件与实际使用条件如下：

杆塔设计时结构重要性系数取1.2，结合实际使用条件，等效重要性系数达到1.4。

杆塔构件可靠度指标（β）随重要性系数（γ0）的变化趋势如下：

等效重要性系数1.4对应的可靠度指标为4.7，根据失效概率与可靠度指标的标准正态分布关系，结构的可靠度指标越大，构件的失效概率就越低。

在承载能力极限状态时的杆塔安全系数均超过2.1，且可不考虑倒塔的可能性。

五、基础

采用岩石嵌固基础，实际重要性系数取值同杆塔一致，考虑稳定附加分项系数1.6，与重要性系数连乘使用，大大提高了安全性。

六、防舞设计

本跨越段所处地区属0级舞动区，导地线采用预绞式防振锤及导线间隔棒等附件进行防振，安装位置尽量避开高铁轨面区域正上方，并确保与导地线的可靠连接。

结语

本跨越段在导地线、绝缘子、金具设计等方面较常规线路安全裕度均有很大提高，且可不考虑倒塔或基础破坏的可能性。因此，本工程跨越高铁段的设计是安全可靠的。

参考文献

[1]国家电网公司.关于印发《国家电网公司输电线路跨（钻）越高铁设计技术要求》的通知:国家电网基建[2012]1049号.

[2]国家电网公司.国家电网公司关于印发架空输电线路“三跨”重大反事故措施（试行）的通知:国家电网运检[2016]413号.

[3]中国电力企业联合会.110kV～750kV架空输电线路设计规范:GB50545-2010[S].北京.中国计划出版社,2010.