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±800kV特高压换流站地区的铁路选线设计研究

2021-07-29 来源:好走旅游网
2015年8月 高速铁路 技术 No.4,Vo1.6 Aug.2015 第6卷第4期 SPEED RAILWAY TECHN0L0GY 文章编号:1674--8247(2015)04—0058—04 -4-800 kV特高压换流站地区的铁路选线设计研究 黄志相 (中铁二院工程集团有限责任公司, 成都610031) 摘要:针对国内鲜见±800 kV特高压换流站及进出站高等级输电线路,在铁路选线设计中认识较浅,其经 验更是匮乏。文章以新成昆铁路西昌段扩能工程为背景,通过在特高压换流站地区进行铁路选线设计的研 究,提出在勘测阶段务必调查清楚向换流站供电的35 kV线路,以及±800 kV接地极输电线路,因为两趟线路 外形与普通35 kV线路基本一致,极易被忽略;铁路线路需与±800 kV换流站接地极安全距离大于10 km,同 时还应评估接地极电流对电气化铁路的供电变压器、牵引车变压器的磁饱和影响;铁路线路与电力线路交叉 时,考虑电力线路在温度影响下产生的“弧垂效应”,并在满足倒杆距离+3.1 m+安全距离外,铁路应尽量靠 近杆塔,争取最大净高等选线设计思路和方法。 关键词:铁路;±800 kV特高压换流站;选线;设计 中图分类号:U212.32 文献标志码:A Study on Railway Route Selection in the Region of D ±800 kV Extra-high Voltage Convertor Station HUANG Zhixiang (China Railway Eryuan Engineering Group Co.,Ltd.,Chengdu 610031,China) Abstract:±800 kV ultra.high voltage converter station or out station high grade transmission lines is uncommon in Chi— na,the knowledge and design experience of which is lack in railway line selection.In this paper,taking the capacity ex— pansion project in Xichang section of new Cheng Kun line as the background,based on the design research of railway line selection in uhv converter station area,the concept that 35 kV lines and-4-800 kV grounding electrode power trans— mission line supplying power to the converter station must be ascertained in the exploration stage is put forward.It is eas— Y to be ignored because the shape of two lines is almost the same with the ordinary 35 kV line.The railway line and ±800 kV converter station grounding electrode shall be more than 10 km,and the magnetic saturation effect of ground— .ing electrode current on power supply transformer and tractor transformer of electriied railway shallf also be evaluated. When the railway line goes across the power lines,Sag Effect generated by power line under the influence of temperature should be c0nsidered.and under the condition of meeting with the safety distance of+3.1 m+,the railway should be near the poles and tower as possible with the maximum clear height. Key words:railway;±800 kV extra—high voltage convertor station;route selection;design 引言 新建成都至昆明铁路峨 眉至米易段,扩能工程先 站及其进出站高等级输电线路。在如此高等级换流站 和输电线路的复杂情况下,进行铁路选线尚属首次,国 内甚至国际上都不多见,缺乏历史选线经验,故本文对 此进行了总结,以供类似工程借鉴。 锦屏换流站是“锦苏工程”的首端站。“锦苏工 程”即为四川省西昌锦屏一苏州同里±800 kV特高压 直流输电示范工程,于2012年建成并运营。是目前世 期已于2014年底开工,计划到2015年全线开工。该 工程途经西昌市,该市存在±800 kV特高压锦屏换流 收稿日期:2015-03—18 作者简介:黄志相(1982-),男,工程师。 第4期 黄志相:±800 kV特高压换流站地区的铁路选线设计研究 2015年8月 界上电压等级最高、传输距离最远、输电容量最大的特 高压直流输电工程。 330 kV、220 kV、110 kV、35 kV等不同等级输电线 路为常见输电线路,鲜见500 kV及以上线路。因此, 对特高压±800 kV直流换流站的认识尚浅,由于其高 压特殊性,存在明显不同于500 kV及以下变电站的特 点,这些特点控制了铁路线路方案选择。 2换流站对铁路选线的影响分析 根据相关定义,特高压是指±800 kV及以上的直 流电和1 000 kV及以上的交流电电压等级。锦 屏±800 kV直流换流站属于特高压系统,专业性极强,技 术复杂。其对铁路选线的影响因素主要有:与±800 kV 换流站及进出站供电线路的安全距离、向换流站内供 电线路、±800 kV接地极输电线路、换流站接地极等。 2.1 与±800 kV换流站及其进出站供电线路的安全 距离 锦屏换流站与电气化铁路可能存在电磁干扰,其 进出站高等级输电线路也较多,其中有7条500 kV交 流出线以及2条±800 kV交流出线,铁路选线原则上 宜远离换流站位置,避免或减少电磁干扰,并且避开其 进出站输电线路。根据电力相关规范,±800 kV换流 站属于重要电力设施,为保证铁路线路方案的稳定和 合理性,确定铁路线位时应满足下列规定: (1)铁路不应上跨架空电网主干线。 (2)在铁路出站信号机以内不宜有电网主干线架 空跨越铁路,架空电力线路上跨铁路时,跨越档导线或 地线不得接头。 (3)保证铁路与地方发、变电站的安全距离。 为避免铁路施工和运营对地方发、变电站设备运 行的影响,尽量减少高等级电力线路迁改及实施难度, 铁路征地边界与地方发、变电站围墙的最小水平距离 宜满足以下要求中的最大值: ①铁路采用桥梁通过时 对35 kV及以上变电站一般不小于200 m,困难 时不小于50 m。 若有110 kV及以上的进出线需迁改时,铁路中心 对变电站围墙的距离不宜小于400 m,困难时不小于 200 m。 ②铁路采用路基通过时 对l10 kV及以上变电站一般为400 m,困难时 100 m;对35 kV变电站一般为200 m,困难时50 m。 ③当铁路轨面高于地面且高差超过5 m时,铁路 中心对110 kV及以上变电站围墙的距离不宜小于 400 m,困难时不小于200 m。 (4)保证铁路与电力线路交叉或接近的最小安全 距离要求。 如铁路无法避开需与电力线路交叉时,要选取大 角度,根据电压等级选取满足电力设计规范安全距离 要求进行立交,铁路与电力线路交叉或接近的最小安 全距离如表1所示。 表1 铁路与电力线路交叉或接近的最小安全距离要求表 项目 内容 电压/kV 最低导线最大弧垂 最低导线最大弧垂时至 时至轨顶/m 接触网最高带电体/m 35~11O l1.5 3.O 220 12.5 4.0 最小 33O 13.5 5.O 垂直 距离 500 166..0 支柱顶80 m(对接触网 .0 m) 750 21.5 7.O ±800 kV直流 21.5 l5.O 1 O0o 270 10.0 I.支柱顶16n(对接触网 .0 m) 电压/kV 杆塔基础外缘至轨道中心 最小 交叉 平行接近 水平 35~750 30.0 距离 ±800 kV直流 400 最高杆塔高度 .加3.1 m 1 0oo 40.0 注:①送电线路跨越档距超过200 II3时,最大弧垂应按导线温 度+70℃计算;②最小垂直距离应采用最大弧垂计算。温度对导线 弧垂的影响因素较多,一般情况下常温时弧垂与最大弧垂的差值在 2~8 m范围;③需采用架桥机施工的路段,应同时满足架桥机施工 机械作业和通过时的安全距离;④1 10~750 kV线路跨越铁路时应 口 采用独立耐张段,可采用“耐一耐”、“耐一直一耐”、“耐一直一直一 耐”、“耐一直一直一直一耐”,且直线塔不应超过3基。 在满足表1中的最小水平距离条件下,同时考虑 到电力线路的“弧垂效应”,铁路线路应尽量避免从两 杆塔中间位置通过,因为线路越往杆塔方向靠近,“弧 垂效应”越小,会取得更多的垂直高度,对铁路工程措 施选择越灵活。 对于500 kV及以上输电线路由于供电范围大,供 电距离长,供电负荷重要,技术复杂,停电困难,影响面 广,建设投资大,周期长等原因,原则上不予迁改,这与 常规选线思路是一致的。 2.2 向换流站内供电的线路 在新建成昆铁路里程DK 437+880处有1条 35 kV的输电线路,是向锦屏±800 kV换流站站内供 电的线路,虽然电压等级不高,但其担负着换流站内所 有用电的供应,是极其重要的线路,易被忽略,其迁改 也需谨慎。 由于该处导线距地面高仅10.45 rfl,在满足铁路 小里程DK 437+400地上河的水位要求后,不能满足 35 kV供电线路净高,铁路也无法避开,不可避免地造 成电力线路迁改,如图1所示。 铁路虽然无法避开电力线路,但已经取得产权单 第4期 黄志相:±800 kV特高压换流站地区的铁路选线设计研究 2015年8月 ZHU Ying.Proceedings of Route Selection and Overall Design of [7] DIrT 5224—2005高压直流输电大地返回运行系统设计技术规 定[s]. 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[2] 中铁第四勘察设计院集团有限公司.宝安隧道工程地质勘察报告 [z].武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司,2013. China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.Engineer- y轴(隧道轴线)方向,土体沉降趋于稳定,规律正常。 5结论与建议 (1)上述沉降控制标准虽取得了相关部门的认 可,但建议穿越过程按80%考虑,即施工区域地表最 ing and Geological Survey Repo ̄of BaohnTunnel[Z]Wuhan:China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.,2013. [3] 肖明,来颖.盾构隧道下穿机场飞行跑道沉陷控制三维数值分析 [J].隧道建设,2011,31(s1):32—37. XIAO Ming.LAI Ying.3D Numerical Analysis on Subsidence Control 大沉降不超过20 mm×80%=16 mm,最大差异沉降 不超15%×80%=0.12%。DK 82+94断面及 DK 82+500横通道施工期沉降已接近折减后的限制, 建议按此折减后标准控制施工过程。 of Shield Tunnel Excavation under Airport Runways f J].Tunnel Construction,2011,31(S1):32—37. [4] 张若霖,杨志豪,陈正杰.对轨道交通区间隧道下穿机场跑道相关 (2)双线开挖完成后,盾构隧道拱顶及拱底部位 出现明显应力集中现象,施工时应当及时进行补充注 浆。 问题的探讨[J].地下工程与隧道,2008,22(3):8一l1. ZHANG Ruolin,YANG Zhihao,CHEN Zhengjie.Discussion of Rel— ative Issues on Interval Tunnel of Rail Transit Crossing Airport Run— way[J].Underground Engineering and Tunnel,2008,22(3):8— 11. (3)计算分析表明,盾构通过时地表最大沉降 15.8 mm,满足机场道面沉降控制要求,最小埋深按 11 m控制。穿越飞行区施工时两线错开掘进,即左、 右线不同步。 [5] 段创峰,杨超,魏林春,等.盾构法隧道穿越机场跑道沉降机理研 究[J].城市道桥与防洪,2010,27(9):117—120. DUAN Chuangfeng,YANG Chao,WEI Linchun,et a1.Study on settle— ment mechanism of tunnel to cross airportunway by shireld method (4)机场飞行区地表监测有其特殊的约束条件, 施工前应在滑行道黄线外区域尽可能设置沉降观测 [J].Urban Roads Bridges&Flood Control,2010,27(9):117—120. [6]TB 10003—2005铁路隧道设计规范[s].北京:中国铁道出版社, 2009. 点,利用停航时间进行人工监测地表沉降、管线沉降。 同时,在非道面区选择合适地点架设自动全站仪,进行 全周期无棱镜自动监测,对特定地坪表面进行不问断 变形扫面 。 TB 10003—2005 Code for Desin on RaiglwayTunnel[S],2009. [7] 王伟才.徕卡三维扫描监测系统在穿越虹桥机场隧道中的应用 [J].测绘通报,2009,55(4):69—7O. WANG Weicai.Application of 3 D scanning and Monitoring System of 参考文献: [1] 陈馈,洪开荣,吴学松.盾构施工技术『M].北京:人民交通出版 Leica Urossqain Aiportr Tunnel[J].Bulletin of Surveying and Map- ping,2009,55(4):69—70. 

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