220kV盘龙城输变电工程可行性研究线路路径选择及工程设想.docx
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220kV盘龙城输变电工程可行性研究线路路径选择及工程设想
盘龙城220kV输变电工程
可行性研究
线路路径选择及工程设想
武汉供电设计院有限公司
二〇〇九年六月
批准：
审核：
校对：
编写：
本卷目录
（一）220kV线路部分
1、电力系统概况
1.1电网现状
1.2建设必要性
1.3接入系统方案
1.4工程建设规模
2、变电站出线规划
2.1木兰变220kV进出线
2.2盘龙城变220kV进出线
3、路径方案
3.1路径选择
3.2方案比较分析
3.3推荐方案路径描述
3.4推荐方案自然条件描述
3.5协议与不确定因素
4、工程设想
4.1主要设计气象条件
4.2导、地线截面选择
4.3绝缘配合及金具选择
4.4空气间隙
4.5防雷及接地
4.6换位及相序
5杆塔和基础
5.1杆塔
5.2基础
5.3“两型三新”的落实
（二）110kV线路部分
1、系统概况和建设规模
1.1电网现状
1.2一次接入系统方案
1.3工程建设规模
2、线路路径方案
3、工程设想
3.1气象条件选择
3.2导、地线截面选择
3.3杆塔选择
3.4绝缘配合选择
3.5防雷及接地
4、标准化建设的应用
1、电力系统概况
1.1电网现状
截止2008年底，黄陂供区220kV变电站只有1座，即220kV环城变（2×120MVA），另外220kV岱家山变也供应区内部分负荷。
目前，220kV环城变主要向110kV前川变、长岭变、横店变提供电源，其中环城变与岱家山变经横店站环横线连络；220kV岱家山变主要向区内110kV盘龙城变、滠口变、万咀变提供电源。
黄陂供区已形成以220kV环城变电站为中心，辐射滠口、前川、横店、长岭、盘龙、李集、六指等变电站的110kV~35kV输电网络骨架。
截至2008年底，全区110kV公用变电站有6座，分别是长岭变、前川变、横店变、滠口变、万咀变及110kV盘龙城变，110kV主变12台，主变总容量406MVA；110kV专用变电站有2座：
天河机场变（2×20MVA）和武汉北牵引变（2×20MVA）。
110kV电网网架基本为单回放射式方式接线，110kV公用线路主要有8条，分别为：
110kV环长线，环前I、II回，岱横盘线，岱横滠线，岱万线，环谌滠线和环谌铝线，总长度为175.69公里。
1.2建设必要性
盘龙城开发区正处在快速发展时期，已初步形成了光学电子、医药化工、冶金建材、机械制造、食品加工和汽车贸易等6大支柱产业，同时还将大力发展纺织服装业及与天河机场配套的航空物流港业等。
即将开发和正在建设的房地产项目有十几个，近期报装容量达到7700kVA。
汉口北市场的总规划用地面积为3.38平方公里，计容总建筑面积为689万平方米，建筑类型主要为商业配套、商务办公、商务酒店、库房、市场以及商住等。
根据汉口北市场的总规划经济技术指标，预测汉口北市场的饱和负荷为24万kW。
结合该市场的工程建设进度和市场投运时间，预计到2015年汉口北市场地区的负荷将达到6万kW。
黄陂地区110kV网架结构薄弱，电网接线复杂，T接线路过多，供电分区不明确，供电半径较长，网损较大，单电源、单线变电站较多，供电可靠性和适应能力差,在大方式下无法满足“N－1”要求。
建设盘龙城变电站之后，可以在负荷中心提供新的电源点，可以有效地改善该区域110kV电网结构，明确供电分区，减小供电半径，降低网损，提高供电可靠性和供电电压质量，为新建和规划的110kV变电站提供可靠的电源保障。
建设220kV盘龙城变必要性主要有以下几点：
1）满足盘龙城经济开发区、汉口北市场负荷发展的需要；
2）优化黄陂区110kV电网网络，降低网损，提高供电可靠性和供电电压质量；
3）汉口北市场群刚处于刚启动阶段，抓住机遇建设变电站和架空线路，更有利于投资和建设施工。
1.3接入系统方案
方案一：
将500kV木兰变～王家墩变220kV线路π进盘龙城变，其中木兰变～盘龙城变导线截面2×630mm2，盘龙城变～王家墩变导线截面400mm2。
方案二：
从500kV木兰变新出两回220kV线路至盘龙城变，导线截面2×630mm2。
经系统专业综合分析比较，接入系统方案推荐采用方案一。
1.4工程建设规模
本工程采用将220kV木兰变～王家墩变线路π进盘龙城变，电压等级采用220kV。
线路分别采用四回共塔和双回共塔架设。
北段：
新建双回220kV线路2*LGJ-630/45长度2.9公里，新建四回220kV线路（2*LGJ-630/45+LGJ-240/30）长度约0.6公里。
地线采用36芯OPGW光缆双地线架设。
南段：
新建双回220kV线路LGJ-400/35长度0.3公里，新建四回220kV线路（LGJ-400/35+LGJ-240/30）长度约3.2公里。
地线采用36芯OPGW光缆双地线架设。
2.变电站出线规划
2.1木兰变220kV进出线
本工程利用木兰变～王家墩220kV线路，木兰变220kV出线间隔已在王家墩输变电工程中已计列，故木兰变220kV出线间隔不作考虑，500kV木兰变220kV间隔从西至东依次为：
环城I回、备用、备用、备用、备用、备用、王家墩I回、王家墩II回、李家墩I回、李家墩II回、岱家山I回、江滩、岱家山II回、备用、备用、备用。
详见图2.1木兰变220kV出线间隔布置图
图2.1木兰变220kV出线间隔布置图
2.2盘龙城变220kV进出线
220kV盘龙城变拟选站址位于黄陂区滠口镇西北侧（汉口北市场北端），解放大道延长线与规划路G交叉处附近，规划220kV进出线6回，本期4回，220kV侧间隔从西向东依次为：
1#主变、王家墩I回、目联、王家墩II回、2#主变、木兰I回、木兰II回、3#主变、目联、备用、备用。
详见图2.2盘龙城变220kV出线间隔布置图。
图2.2盘龙城变220kV出线间隔布置图
图2.3220kV盘龙城变（上长湖咀站址）现状
盘龙城变
图2.3220kV盘龙城变（上长湖咀站址）卫星俯瞰图
3.路径方案
3.1路径选择
3.1.1路径选择的原则
220kV盘龙城变电站地处武汉市汉口北部（黄陂区南部），紧邻岱黄高速和盘龙城经济开发区，线路路径选择主要遵循以下原则：
（1）、路径选择首先服从地方规划，满足城市建设、乡镇发展、总体规划的要求。
（2）、选择路径应综合考虑施工便利、运行方便，尽量利用现有的交通道路，路径选择尽量平行已有的电力线路，以方便线路运行巡视，有利于地方土地利用。
（3）、尽量避开民房建筑及其它地面建筑设施和避开通讯塔、电台、以及特殊控制区等通信设施。
（4）、尽可能避开淤泥层较厚、流砂等不良地质地带。
（5）、在规划许可，方便施工、运行的前提下，路径长度应力争最短。
（6）、根据220kV木兰变~王家墩变送电线路工程线路路径批复，在最有利于π接的位置进行路径选择和π接。
3.1.2路径方案选择
本报告按系统推荐的接入方案一进行路径选择。
将木兰变～王家墩变220kV线路π进盘龙城变。
根据现场实际情况，路径方案拟采用三种不同路径，现分别论述如下：
方案一：
后湖南方案
木兰变～王家墩变220kV线路路径沿岱黄高速南侧走线，在蒲洲湾后转向西沿岱黄高速西侧走线，拟在蒲洲湾南边π接木兰变～王家墩变220kV线路，跨越岱黄高速后规划路G向南走线，该规划路G路宽40m，可以利用路两侧花坛进行高压走线，其中一侧采用四回共塔设计，上层为220kV，下层为110kV，另一侧为双回220kV架空线路，线路走至规划路G与解放大道延长线交叉路口后，220kV线路共走廊采用四回共塔沿解放大道延长线西侧向北走线，线路在长湖咀附近后跨越解放大道延长线至拟建盘龙城变电站，从变电站北侧进线。
上述方案在路两侧走线，需要预留高压通道。
此段线路长度3.5km。
方案二：
后湖东方案
木兰变～王家墩变220kV线路路径在跨越武汉北编组站后，线路沿着规划的解放大道延长线两侧走线，规划的解放大道延长线宽60m，线路在官冲湾附近π开，线路沿道路两侧走线，其中一侧采用四回共塔，上层为220kV线路，下层为还建110kV环谌滠、环谌铝线架空走廊，另一侧采用双回220kV架空线路，线路经过张下湾、万家咀、段家咀，线路经过武汉特警训练基地门口和平行铁路货场外侧至长湖咀，从盘龙城变北侧进线，再从220kV盘龙城出双回线路至王家墩变，该线路长度约5.2km。
上述路径方案通道黄陂区规划管理局原则上同意，有效的利用了110kV架空走廊通道，规划的解放大道延长线两侧建高压走廊，不占用土地资源，但该方案与王家墩220kV线路路径走向有冲突，即将王家墩220kV线路推荐路径（木兰～王家墩线路西方案）沿岱黄高速段走向调整到沿解放大道延长线走线。
方案三：
跨越后湖方案
在蒲洲湾南边π开木兰变～王家墩变220kV线路，线路跨越后湖向南走线，线路跨越规划的解放大道延长线后，从盘龙城变北侧进线。
该路径长度约为2.5km，新建四回220kV架空线路，采用两个双回线路，后湖湖面跨700m。
线路路径所经地区全部为鱼塘、湖泊，地质条件较差。
3.2方案比较分析
根据以上三种方案，对三种方案具体情况列入下表：
方案
后湖南方案
后湖东方案
跨越后湖方案
线路全长（km）
3.5
5.2
2.5
曲折系数（%）
1.15
1.02
0
建设规模
与110kV四回共杆线路2.8km；
双回架空线路3.2km，四回220kV共杆线路0.8km
与110kV四回共杆线路5.2km；
双回架空线路5.2km
双回架空线路5.0km
地形分布（%）
平地
80
95
50
湖区
18
2
48
泥沼
2
3
2
交叉
跨越
（次）
110kV线路
2
2
2
公路
2（待建解放大道延长线、岱黄高速）
1（待建解放大道延长线）
1（待建解放大道延长线）
湖、塘
6
3
12
房屋
8栋
10栋
塘地中立塔（基）
6
8
7
鱼塘围堰（基）
3
4
4
协议情况
黄陂区规划局同意
黄陂区规划局推荐
不推荐
地质条件
一般
一般
较差
水文情况
较好
较好
较好
交通情况
较差
一般
较差
从以上表可以看出：
三种方案中，方案三跨越后湖方案，后湖湖面宽700m，根据现场实际情况，后湖湖底较深（湖底深35m），且为生态养殖鱼场，在此段围堰施工比较困难，只能采用大跨越施工，线路建设成本较高，投资不经济，且黄陂区规划管理局不同意此方案；方案二后湖东方案，由于在220kV王家墩输变电项目中，木兰变~王家墩变220kV线路路径沿岱黄高速公路走线，方案二为后湖东方案，与该项目线路路径批复有冲突，故本工程线路路径推荐方案一。
方案一中由于沿规划路G走线，规划路G宽40m，目前规划路没有实施，根据规划路G的道路红线和坐标进行现场走线，规划路G正好从现夏家咀村穿越，需要对目前已有的居民楼进行拆迁，拆迁居民楼共计8栋，共计约2880m2。
线路走向
线路经过夏家咀村
线路走向
夏家咀跨越房屋
（一）
线路走向
夏家咀跨越房屋
（二）
线路走向
跨越岱黄高速公路
规划路G断面
3.3推荐方案路径描述
推荐方案路径全长约3.5km，主要分三段进行描述。
3.3.1盘龙城变出线段
盘龙城变北侧为220kV进、出线间隔，根据间隔布置情况，木兰变~盘龙城变进线采用双回终端塔，架设2*LGJ-630/45型钢芯铝绞线，盘龙城变~王家墩变出线分别采用两基单回路终端塔，架设导线LGJ-400/35型钢芯铝绞线出线约300m后在解放大道延长线西侧共四回路走廊架设。
3.3.2解放大道延长线段
根据黄陂区规划管理局原则意见，线路尽量在沿规划路架设，根据汉口北市场群管理部门提供的该区域路网，解放大道延长线路宽60m，拟在解放大道延长线西侧预留50m架空走廊，新建两个四回路架空线路，其中木兰~盘龙城线路为上层架设2*LGJ-630/45型钢芯铝绞线，下层为LGJ-240/30型钢芯铝绞线，盘龙城变~王家墩线路上层LGJ-400/35型钢芯铝绞线，下层为LGJ-240/30型钢芯铝绞线，至解放大道延长线与规划路G交叉路口。
该段长度约0.6km。
3.3.3规划路G段
规划路G目前未建设，规划道路宽40m，拟在规划路两侧分别架线，全长为2.6km。
其中规划路南侧架设四回共塔线路，上层为220kV盘龙~王家墩线路，架设LGJ-400/35型钢芯铝绞线，下层为110kV线路，架设LGJ-240/30型钢芯铝绞线；在规划路南侧按双回220kV线路设计，为木兰变~盘龙城线路，架设2*LGJ-630/45型钢芯铝绞线。
3.4推荐方案自然条件描述
3.4.1本工程地形情况
本工程位于黄陂区滠口镇地区，根据推荐路径方案走向，该方案沿途地势较平坦、开阔，在上湖咀村附近地势稍微有点起伏，沿线地线分别主要如下，表3-1 地形情况分布表
表3-1 地形情况分布表
地形类别
平地
（％）
丘陵
（％）
湖泊
（％）
分布情况
82
8
10
3.4.2地质条件
根据对沿线地线、地貌、地层的踏勘、调查、结合以往工程资料，本工程沿线地质条件可分为两个地质段，现叙述如下：
（1）第I工程地质段
由220kV盘龙城变电站至解放大道延长线与规划路G交叉路口（J1～J3），长约1.2km，原始地貌为丘陵，北高南低，北端标高一般在27～28m左右，中部略低一般在24.0～25.0m左右，南端最低一般在22.0～24.0m左右，地貌单元属长江三级阶地。
据本次勘察钻探揭露，该段地质条件在勘探深度范围内，由上至下由第四系上更新统冲洪积（Q3al+pl）老粘性土、砂性土层及白垩～第三系（DNK-E）杂砂岩组成。
按时代成因、组成成份、力学性质差异及野外特征，将地基土（岩）划分为6个单元层，7个亚层，各土（岩）地层特征，列表描述如下：
地层编号
及
岩土名称
年代成因
埋深（m）
层厚（m）
颜色
状态
湿度
压缩性
分布及地层包含物特征
（1）
粉质粘土
Q3al+pl
现地面
4.0
～
5.0
棕红
～
黄褐
硬塑
湿
中
～
低
含铁锰质氧化物及结核，夹团块状高岭土。
（2）
粉质粘土夹砾卵石
Q3al+pl
5.0
4.0
棕红
～
黄褐
硬塑
湿
中
含铁质氧化物，层中夹砾卵石。
砾径一般为3～4cm，局部8×9cm，呈次园状，成份为石英，含量约10%
（3）
含砂粉质粘土
Q3al+pl
4.0
～
9.0
6.0
紫灰
～
灰白
可塑
饱和
中
层中由上至下混石英质小砾石，砂感较重。
（4）
中粗砂
Q3al+pl
10.0
～
15.0
8.0
～
9.0
灰白
中密
饱和
中
～
低
砂土颗粒较粗，粘性较强，土芯样成型，层中夹砾卵石，含量8%。
（5）
砾卵石混中粗砂
Q3al+pl
18.0
～
24.0
6.0
～
10.0
灰白
密实
饱和
中
～
低
砾径一般在2cm左右，局部3×5cm，含量大于50%，骨架颗粒间由中粗砂充填，具粘性。
（6-1）
强风化粗砂岩
DNK-E
28.0
～
30.0
2.0
灰绿
～
灰白
由上往下颗粒逐渐变粗，干烧可钻进，采芯率95%，属极软岩。
（6-2）
中风化粗砂岩
DNK-E
30.0
～
32.0
揭露最大层厚
4.7
灰白
岩石呈短柱状，采芯率90%，砂质结构，块状构造，属软岩。
（2）第II工程地质段
由解放大道延长线与规划路较差路口至岱黄高速西侧（J3～J7）段，长约2.8km，地貌单元主要为平原，地势较平坦、开阔，两端高，中间略低，东端标高一般在22.0～24.0m左右，西端标高一般在19.0～22.0m左右，中间最低一般在18.0～20.0m左右。
根据勘察钻探揭露，该段靠后湖南侧，在J3+400m~1100m段为鱼塘，鱼塘深度3.5m~5.0m，土质以泥水土和淤泥为主，部分有流砂坑；其余段地下水位也较浅，地下水位位于-0.5m~2.0m之间，土质以粘土为主，含有粉土和粗砂，稍湿，中密。
各土（岩）地层特征，土层主要物理力学指标列表描述如下：
土层
状态
γ（kN/m3）
φ（°）
C（kPa）
fk（kPa）
fak（kPa）
粉质粘土
软塑
17.0～17.5
2～5
20～30
75～85
60～70
粉质粘土
可塑
18.0～18.5
5～8
30～50
95～140
80～120
淤泥
流塑
8.0～10.0
（3）根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）和1:
400万《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）。
地震动反应谱特征周期为0.35s，抗震设防烈度为Ⅵ度，设计基本地震加速度值为0.05g。
3.4.3水文气象条件及防洪
线路所经地段主要为后湖水系范围，经询武汉市水务局、黄陂区水务局、市城市规划设计研究院等相关行政管理部门及专业人员，我院了解到；
黄陂后湖水系范围南倚汉北河、府河北之民生堤；东、北以京广铁路一线为邻；西以天河机场高地为屏障，大致由机场、铁路高地及民生堤围合。
该范围未列人“武汉市洪水调度预案”中的分蓄洪区，为非分蓄洪区。
该水系承雨面积157平方公里，范围内有横店、天河、滠口三镇5.5万亩农田和1.5万亩水面的养殖场。
调蓄湖泊为后湖及其子湖，湖泊面积24.5平方公里。
解放后加高培厚了民生堤，1955年建民生闸，闸过流断面为2-3.5×3.5[米]。
闸底高程15.3米，顶30.5米。
后湖泵站1984-1986年兴建，设计流量32.7立方米/秒，装机4×1000KW，设计扬程7.55米，平均运行扬程6米，起排水位19.0米-19.5米，后湖水系历史最高水位为20.5-20.8米[吴凇冻结水位]。
规划后湖调蓄水位为18.65-19.65米[黄海水位]，其中滞水位18.65m，起排水位19.5m，排涝标准提高到二十年一遇一日暴雨一日排完；扩建后湖泵站，抽排能力由32.7提高到43立方米/秒，维持民生闸（70立方米/秒）规模不变，城市建设用地高程应不低于21.0米[黄海水位]。
后湖水系即盘龙开发区周边商品楼盘如沁园的建设高程，其正负零在21.25--22.5米[黄海水位]。
黄陂区提供的解放大道延长线段道路建设设计高程约21米左右；横贯盘龙开发区东西方向的巨龙大道在市场群地段道路高程也在21米以下。
综上所述，本线路由于沿规划道路走线，规划道路建设标高在21.0m以下，故本工程杆塔立柱出大部分标高比道路标高高0.5m，即为21.5m，所以本工程杆塔不考虑冲刷。
3.4.4交通条件
本工程线路位于武汉市黄陂区南部，周边有岱黄高速、巨龙大道等公路，但工程绝大多数沿规划的解放大道延长线和规划路G走线，目前该两条路均为开始建设，通过与黄陂区交通局了解到，两条路目前正在协调征地和拆迁工作，原则上于2011年能够建成。
故考虑到规划路目前未建成，交通条件为较差。
3.3.4交叉跨越
表3.3-2交叉跨越一览表
跨越物
次数
备注
公路
2
规划解放大道延长线
岱黄高速
110kV电力线（条）
2
环谌滠
岱横滠
10kV电力线（条）
4
380V及以下电力线路（条）
10
通讯线（条）
3
房屋
8栋
约2880m2
鱼塘
5
3.5路径协议和不确定因素
3.5.1路径协议
本工程线路路径方案在征求黄陂区规划管理局意见时，黄陂区规划局原则同意该线路路径方案，要求尽量利用已有的高压走廊和规划道路，合理设置高压走廊。
但由于汉口北市场群定位为华中小商品市场、家具CBD等核心商务区，目前只取得规划局原则意见，规划局将此区域的部分地块已经卖出，后期需要协调土地和红线调整。
3.5.2不确定因素
盘龙城变为π接220kV木兰变～王家墩线路，根据湖北省电力公司电网建设里程碑计划安排，220kV王家墩变电站将于2009年8月开工建设，2010年8月建成投产，盘龙城变电站将于2010年8月开工建设，2011年8月建成投产。
通过与湖北省电力勘测设计院联系和了解到，目前木兰变～王家墩线路施工图设计还未进行，线路路径通过盘龙城经济开发区段红线未批，因此，盘龙城变π接木兰变～王家墩变线路，需待此段线路建设成后才能实施，目前木兰变～王家墩变线路还存在不确定因素，故此也是本工程不确定因素。
4.工程设想
4.1主要设计气象条件
本工程位于武汉市黄陂区，周边10km以内有220kV木环线、220kV木李线等多条电力线路，2006年，位于该地区东侧6km处发生3座高压铁塔被风倒塔，2007年，位于该地区220千伏木环线、孝环线5基铁塔被风吹倒塔，该地区连续两年发生倒塔事故。
以往线路设计气象值，最大风速25m/s，覆冰厚度10mm（30年一遇、离地15m高、10min平均最大风速），根据本地区倒塔事故的气象资料，位于该地区的阵风风速超过25m/s，考虑到本期220kV盘龙城输变电工程除了给自身供电外，还要转供武汉CBD商务区220kV王家墩变，该条线路也是武汉北部中心城区重要的电源通道，结合原木兰~王家墩线路铁塔设计选取最大风速28.12m/s，故本工程220kV线路与木兰~王家墩线路设计气象条件保持一致，推荐采用最大风速28.12m/s，覆冰厚度10mm。
110kV线路部分推荐采用最大风速23.5m/s，覆冰厚度10mm。
（30年一遇、离地10m高、10min平均最大风速），具体见表4.1设计气象条件组合表。
表4.1设计气象条件组合表
气象条件
组合
气象条件
温度（℃）
风速（m/s）
覆冰厚度（mm）
最大风速
-5
28.12
0
最大覆冰
-5
10
10（地线15）
最低气温
-20
0
0
年均气温
15
0
0
最高气温
40
0
0
外过电压
15
10
0
内过电压
10
15
0
安装
-10
0
0
冰密度：
0.9g/
年雷暴日：
40天
4.2导、地线截面选择
4.2.1导线选择
220kV盘龙城变本期为2台180MVA变压器，220kV王家墩变主变为2台240MVA变压器。
线路在满足“N-1”的要求情况下，变压器按80%经济运行，
需木兰变～盘龙城变段线路能够输送容量672MVA，导线选择2×LGJ-630/45型钢芯铝铰线，导线载流量+40℃为1831A，能够输送容量697MVA；盘龙城变～王家墩变线路导线型号选择LGJ-400/35型钢芯铝铰线，能够输送容量260MVA。
详见表4.2钢芯铝绞线连续容许输送容量
表4.2钢芯铝绞线连续容许输送容量
电压等级
220kV
极限输送容量（MVA）
（+70℃）
导线截面
（mm2）
最大负荷利用小时数
3000-5000
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