110kV输变电工程110kV线路含光缆工程初步设计说明书.docx
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110kV输变电工程110kV线路含光缆工程初步设计说明书
XX110kV输变电工程
XXπ入XX变110kV线路（含光缆）工程
初步设计说明书
XX电力设计有限公司
2015年09月
总的部分
工程设计的主要依据
1）《关于委托开展XX110kV输变电工程可研工作的通知》
2）国家电网公司输变电工程通用设计（2013年版）
3）国家电网公司输变电工程通用设备标准和物资采购标准。
4）国家电网公司部门文件基建技术【2014】10号《国网基建部关于加强新建输变电工程防污闪等设计工作的通知》。
5）《张家口XX110kV输变电工程》可研及可研评审意见。
6）《110kV～750kV架空输电线路设计规范》GB50545-2010。
工程建设规模和设计范围
1.2.1建设规模
1）起止点：
本工程始于新建XX110kV变电站北围墙，止于张康110kV千伏线路89#双杆处。
2）电压：
110kV
3）导线型号：
2×JL/G1A-240/30
5）线路长度：
1.5km。
6）地形情况：
平原。
7）回路数：
双回路
1.2.2设计范围
张北~白龙山π入XX变110kV线路工程设计。
张北~白龙山π入XX变110kV光缆线路工程设计
接入系统概况及建设期限
1.3.1张家口地区220kV网架结构规划
2014～2018年，张家口电网计划新增220千伏变电容量276万千伏安，新建220千伏线路2546.6公里（含风电送出配套）。
“十二五”末，张家口电网将以沽源、万全、张南3座500千伏变电站为主要电源，仍分为三个供电区域运行。
北部区域：
白龙山、义缘风电通过新建康保和尚义500千伏变电站，由张北～张南500千伏双回线路送出，沽源500千伏变电站带各风电220千伏升压站及察北、赤城220千伏站，以链式电网结构为主，辐射状分布。
中部区域：
以万全500千伏变电站为主要电源，带220千伏闫家屯站、榆林站、宣西站、侯家庙、宣东、赵川、青水、黄金岛站、万全、张北站等；供电区域为张家口市区、宣化区、宣化县、怀安、万全、崇礼、坝上等县。
南部区域：
以张南500千伏变电站为主要电源，带新张北、上花园、深井、三马坊、夏源等220千伏变电站；供电区域为下花园区、张北、涿鹿、阳原、蔚县。
“十三五”期间，随着特高压建设，张北坝上地区的风电电力将通过解放、尚义、康保三个500千伏变电站汇集，再送入规划中的张北特高压站，通过张北～北京西双回1000千伏线路在“三华”电网消纳。
同时张家口地区220千伏供电网络不断得到加强，逐步形成以500千伏变电站为支撑的220千伏双环网和双链式供电网络，从而实现对地区安全可靠供电。
1.3.22020年张家口中部电网220千伏电网情况
怀安电网处在张家口中部电网，中部电网在东望山220千伏站建成后，形成加强型的双环网结构，提高中部电网的供电能力及供电可靠性。
如图：
1.3.3工程建设必要性
1.3.3.1概述
张北云联数据服务有限责任公司与阿里云、国电通于2015年1月15日在北京签署了张北云中心业务合作协议，在张北合作建设云数据中心，并开展云服务业务的合作。
阿里张北云计算数据中心项目总投资300亿元，占地620亩，建设容量60万台服务器，建设“一点三中心”，即：
1个示范展示点（中都博物馆南20亩），3个相互备份数据中心（庙滩产业园、小二台镇东、中都机场西各200亩）。
未来5年内，阿里巴巴云计算业务北方区域逐步向张北汇聚，预计达到区域业务量的80%以上，张北作为北方区域结算中心，将产生不低于300亿元的直接营业收入。
每个项目地点规划建设10万台服务器，到2020年，总体规划三个区域共计30万台服务器。
另外在张北县城博物馆建设示范项目（规模和规划容量未确定）。
到2015年底，进行设备满载调试，用电容量需求为2500千伏安。
2015年底份至2016年底，最少18500台服务器上线运行，最低限负荷需求为6613.75千瓦。
2016年底至2017年底，最少70000台服务器上线运行，最低限负荷需求为25025千瓦。
2017年底至2018年底，100000台服务器上线运行，负荷需求为35750千瓦。
1.3.3.2满足地区新增负荷供电需要
张北地区负荷增长迅速，主要集中在张北县城周围。
根据张北县规划资料，张北县城北部建设新村工业园、庙滩工业园及阿里云计算项目。
新村工业区为主导产业园区，占地面积11平方公里，产业布局为风电装备制造业、农业资源深加工业、机械装备制造业、高科技产业。
2014年最大负荷达到8MVA。
预测新村工业区2020年达到15MVA。
庙滩工业区主要布局建材产业、微生物工程产业和小企业综合产业。
目前三通一平已经完成。
预测庙滩工业区2020年达到10MVA。
XX投产年预测负荷为25MW,2020年预测负荷为62MW
XX110kV变电站供电范围负荷预测
年份
2016年
2017年
2018年
2019年
2020年
负荷（MW）
25
45
55
60
62
1.3.3.3满足负荷供电转移需要
南滩110kV变电站目前主变为2×31.5MVA，2013年南滩站最高负荷出现在11月达到38MVA，并且其他各月最高负荷都已经突破了30MVA，导致南滩110kV变电站单主变无法承受全部负荷，使该站不能实现N-1方式运行。
XX110kV变电站建成后带出单晶河35kV变电站、公会35kV变电站及大西湾35kV变电站负荷预测12MVA，可分担南滩站部分负荷，可使南滩站负荷减小至25MVA左右，从而实现N-1方式运行。
1.3.3.4优化地区35千伏供电网络
目前张北县仍然有2座35kV单电源变电站，分别是大西湾35kV变电站与台路沟35kV变电站，大西湾变电站由352公什线提供电源，台路沟变电站由323张台线供电。
XX变电站建成后，可以新建两条35kV线路为这两座变电站解决单电源供电问题。
张北县35千伏线路供电方式为双辐射或单链供电模式，可以消除单电源或单回路供电问题，优化供电网络结构，提高供电可靠性。
综上所述，新建XX110kV变电站是必要的。
1.3.4输电线路导线截面选择
XX110kV变电站主变容量为2×50MW，新架设架空输电线路导线截面一般按经济电流密度来选择，并根据电晕、机械强度以及事故情下的发热条件进行校验，经济电流密度按0.9A/mm2，按张北220kV变电站～XX110kV变电站线路和白龙山220kV变电站～XX110kV变电站线路在正常运行方式下带XX变电站的2×50MVA主变,则张北220kV变电站～XX110kV变电站线路和白龙山220kV变电站～XX110kV变电站线路输送的最大容量应为100MVA，若考虑上述两条110kV线路N-1故障，则其中一条单回线路送出的最大容量为100MVA。
当变电站主变进线为2回时，计算上述两条线路导线截面为583mm2，则每回导线截面应为291mm2。
LGJ-300mm2在70℃时，载流量为690A，持续极限输送容量为133MVA。
LGJ-300mm2满足现阶段负荷需要，考虑线路投入运行后5-10年的发展及技术经济性比较，选择导线型号为2×LGJ-240mm2。
综上所述建议张北220kV变电站～XX110kV变电站和白龙山～XX110kV线路型号选择为2×LGJ-240mm2。
破口接点至白龙山220kV变电站线路暂不更换，更换破口接点至张北220kV变电站线路为2×LGJ-240mm2。
1.3.5接入系统方案
根据周边变电站和系统接线情况，XX最适合接入张北220kV变电站。
但张北220kV变电站110kV侧出线间隔没有位置，也没有扩建的可能。
2014年张康线破口接入白龙山220kV变电站后，张康线成为系统联络线。
考虑出线走廊等现状及未来规划情况，提出具体接入系统方案如下：
新建XX110kV变电站π接入张北220kV变电站-康保110kV变电站线路上，形成张北220kV变电站-XX110kV变电站和白龙山220kV变电站-XX110kV变电站两回供电线路。
由于张北220kV变电站和白龙山220kV变电站分别属于张家口的中部电网和北部电网，XX110kV变电站不能合环运行。
故此方案为过渡方案。
根据规划，当沽察二线投入运行后，察北站可靠性提高。
庙洼110kV变电站负荷将由察北站带出。
张庙一、二回间隔腾出给XX110kV变电站供电。
这样就形成了张北220kV变电站双回至XX110kV变电站、张北220kV变电站双回至南滩110kV变电站。
最终方案供电可靠性较高。
图1.3.5接入系统方案示意图
1.3.6建设期限
本工程计划2016年建成投运。
主要技术经济特性
1.4.1主要技术条件
序号
项目
主要技术条件
1
起止点及路径长度
本工程始于新建XX110kV变电站北围墙，止于张康110kV千伏线路89#双杆处。
全长1.5km
2
曲折系数
1.15
3
杆塔数量
双回路钢杆13基
4
沿线地形、地貌
线路位于河北省张家口张北县，沿线地形以平地为主，海拔高度1500
5
地质、水文概况
1）拟建线路无滑坡、崩塌、泥石流等不良地质作用。
2）拟建线路主要为平地,地层为黄土状粉土、粉土混碎石、花岗岩、花岗片麻岩、片麻岩等。
3）沿南滩110kV变电站北侧有地下水分布，南滩南侧地下有大块岩石。
4）拟建线路沿线地基土对混凝土结构及混凝土结构中的钢筋均不具腐蚀性。
5）拟建线路沿线黄土类土为非自重湿陷性黄土，湿陷等级可按Ⅰ级考虑。
6）拟建线路沿线位于地震烈度7度区内，地震动峰值加速度G=0.1g，无地震液化问题。
7）拟建线路沿线最大冻土深度2.5m。
6
交通概况
线路位于张家口张北县。
平地区段与县道、乡道、机耕路交错分布，交通较方便。
1.4.2主要技术经济指标
主要工程量单公里指标：
项目名称
单位
本工程
导线
t/km
11.73
OPGW
km
3.3
接地钢材
t/km
1.58
绝缘子
t/km
10.512
塔材
t/km
125
基础钢材
t/km
44.1
基础混凝土量
m3/km
458.5
1.4.3交叉跨越
因线路位于张家口张北县，电力线路、交叉跨越较多。
主要交叉跨越情况
被钻跨越物
10kV
35kV
通讯线路
市区道路
跨越次数（次）
14
3
9
2
注：
沿线路径多占用张北市区绿化带，砍伐树木零星，根据规划部门了解回植相应树木量即可，由于市区在规划中，树木数量不确定，待施工前详细排查。
1.5通用设计应用情况
本工程主要采用国网公司典设塔型1EEG4模块钢杆。
本工程新建铁塔总计13基。
本工程典设塔型使用率占总基数的100%。
1.6“两型三新”应用情况
1）利用卫片、GPS等手段进行路径选择，减少了房屋拆迁和树木砍伐。
2）导线悬垂线夹和防振锤采用节能金具。
3）防振锤采用预绞式。
4）在地下水位埋藏较深处尽量采用原状土基础，以节省混凝土用量。
2.线路路径
2.1进出线位置说明
2.1.1进线说明
XX110kV变电站位于张北县恒泰水泥公司西南处约0.6km处，110kV架空线路由XX110kV变电站北侧进入变电站，110kV变电站距离北侧公路约30米。
XX110kV变电站进线示意图
1）π接位置说明
已建张康110kV线路的89#为单回路水泥杆，此处位于张北县城外环路的南侧，杆塔南侧线路在本次工程结束后将退出运行。
89#杆塔北侧线路予以保留，由于原线路为单回路水平排列，新建线路为双回路垂直排列，在张北-XX110kV线路改造工程中将90#杆塔改造成单回路耐张钢杆，以方便导线水平变垂直排列接线。
详细部分参见张北-XX110kV线路改造工程。
2.2线路路径方案
2.2.1路径选择原则
1）根据电力系统规划要求，综合考虑线路长度、地形地貌、地质、水文气象、冰区、交通、林木、保护区、旅游区、矿产、障碍设施、交叉跨越、施工、运行及地方政府意见等因素，进行多方案经济技术比较，使路径走向安全可靠，便于运行、经济合理。
2）原则上避开军事设施、城镇规划、大型工矿企业、自然保护区、旅游风景区、文物保护区、已建风场及重要通信设施、机场等，减少线路工程建设对地方经济发展的影响。
3）在经济合理的前提下尽量避开已有的各种矿产采空区、开采区、规划开采区及险恶地形、水网、不良地质地段，尽量避让林木密集覆盖区。
4）尽可能靠近现有国道、省道、县道及乡村公路，改善交通条件，方便施工和运行。
5）在路径选择中，充分体现以人为本的保护环境意识，尽量避免大面积拆迁民房。
6）减少交叉跨越已建送电线路，特别是高电压等级的送电线路，以降低施工过程中的停电损失，提高运行的安全可靠性。
7）综合协调本线路与沿线已建、在建、拟建送电线路、公路、铁路、输油管线及其它设施间的矛盾。
8）充分征求地方政府及有关部门对路径方案的意见和建议。
9）尽量利用省、市分界地区，城镇、乡镇之间结合部，利用率较低的土地。
路径方案技术可行，经济合理。
2.2.2路径方案
2.2.2.1.线路路径选择过程及制约因素
XX110kV变电站位于张家口恒泰水泥南侧，紧邻市区道路，线路路径通道多占用县城规划的绿化带行走，线路路径单一，走廊狭窄，地线管道错综复杂，与相关部门详尽沟通后确认线路路径可以使用。
2.2.2.2路径方案
因本工程线路涉及张家口张北新兴产业示范区总体规划，线路路径走径唯一，因此本工程可研阶段仅选择唯一线路路径，不作路径方案对比。
线路由π接点（即原张康110kV线路89#杆塔）同塔并架双回路向西行进约500m，后跨过城区道路后在恒泰水泥厂东北角沿路向南行走500m米沿路北侧再向西行进约500米后南向进入XX110kV变电站。
2.2.3路径协议情况
线路路径，协议已经全部办理，其协议情况如下：
有关单位的收资及协议情况详见下表
序号
收资单位
收资情况
意见
备注
1
张北县人民政府
已发文
已回文，书面同意
2
张北县国土资源局
已发文
已回文，书面同意
3
张北县林业局
已发文
已回文，书面同意
4
张北县人民武装部
已发文
已回文，书面同意
5
张北县水利局
已发文
已回文，书面同意
6
张北县交通局
已发文
已回文，书面同意
7
张北县环境保护局
已发文
已回文，书面同意
8
张北县公安局
已发文
已回文，书面同意
1.气象条件
气象条件的选择
3.1.1资料来源和统计原则
设计气象条件的统计原则，是根据沿线的气象资料和附近已有线路的运行经验，按30年重现期确定。
新建线路工程位于河北省张家口地区，线路主要经过张家口张北县。
张家口张北县位于张家口坝上地区，因此本工程气象条件采用张北县气象站提供的气象资料，并参照附近已有线路的运行经验进行设计。
根据沿线气象站的气象资料进行分析计算，提出设计成果。
3.1.2原始资料
3.1.2.1常规气象项目统计
常规气象项目统计表
常规气象项目
张北站统计值
平均气温（℃）
3.02
极端最高气温（℃）
35.1
极端最低气温（℃）
-36
最低气温月平均气温（℃）
-28.4
最大风速月的平均气温（℃）
-26.6
最长雾凇持续时间（h）
-
平均雷暴日数（d）
39.05
平均降雨日数（d）
3.5
平均降雪日数（d）
15.2
最大冻土深度（cm）
250
3.1.2.1设计气象条件的确定
3.1.2.1.1设计最大风速的确定
计算统计最大风速有多种方法，利用极值分布法的耿贝尔法，经验频率法和皮尔逊Ⅲ型曲线法，本次设计优选极值分布法，计算过程如下：
（1）风仪高度订正
同一气象站不同年份风仪装设高度也不一样，故统一换算为距地面10m处的风速。
高度的换算采用《建筑结构荷载规范》所列公式：
V10=VH×（10/Zm）a
式中：
V10及VH分别为10m及
高度处的风速（m/s）
α是地面粗糙系数，计算中取0.16
Zm为仪器架设高度（m）
将其换算成10m高度，2min平均自记风速，其结果如下
年份
最大风速
仪高
（m）
折算高度风速
年份
最大风速
仪高
（m）
折算高度
年份
最大风速
仪高
（m）
折算高度风速
1962
16
10.5
17.6
1978
23
10.5
23.2
1994
14.7
10.5
16.5
1963
16
10.5
17.6
1979
17
10.5
18.4
1995
18
10.5
19.2
1964
16
10.5
17.6
1980
20
10.5
20.8
1996
18.3
10.5
19.4
1965
18
10.5
19.2
1981
18
10.5
19.2
1997
16.3
10.5
17.8
1966
20
10.5
20.8
1982
18
10.5
19.2
1998
16
10.5
17.6
1967
12
10.5
14.4
1983
16.7
10.5
18.1
1999
15.7
10.5
17.3
1968
18
10.5
19.2
1984
17.3
10.5
18.6
2000
14.7
10.5
16.5
1969
14
10.5
16.0
1985
16
10.5
17.6
2001
14.7
10.5
16.5
1970
14
10.5
16.0
1986
15.3
10.5
17.0
2002
16
10.5
17.6
1971
18
10.5
19.2
1987
15
10.5
16.8
2003
15.3
10.5
17.0
1972
23
10.5
23.2
1988
14
10.5
16.0
2004
15
10.5
16.8
1973
21
10.5
21.6
1989
16.7
10.5
18.1
2005
22.3
11
22.0
1974
19
10.5
20.0
1990
15.3
10.5
17.0
2006
18
10.5
19.2
1975
18
10.5
19.2
1991
13
10.5
15.2
2007
23
10.5
23.2
1976
20
10.5
20.8
1992
13.7
10.5
15.7
1977
18
10.5
19.2
1993
15.7
10.5
17.3
（2）风速次时换算
统一订正为我国DL/T5158-2002要求的自记10min平均风速，次时换算公式为：
V10=aV2+b,式中a取0.81,b取4.72，其结果如下
年份
V2
V10
年份
V2
V10
年份
V2
V10
年份
V2
V10
1962
17.6
18.4
1974
20.0
18.4
1986
17.0
18.4
1998
17.6
18.4
1963
17.6
18.4
1975
19.2
18.4
1987
16.8
18.4
1999
17.3
18.4
1964
17.6
18.4
1976
20.8
18.4
1988
16.0
18.4
2000
17.3
18.4
1965
19.2
18.4
1977
19.2
18.4
1989
18.1
18.4
2001
17.3
18.4
1966
20.8
18.4
1978
23.2
18.4
1990
17.0
18.4
2002
17.0
18.4
1967
14.4
18.4
1979
18.4
18.4
1991
15.2
18.4
2003
15.2
18.4
1968
19.2
18.4
1980
20.8
18.4
1992
15.7
18.4
2004
15.7
18.4
1969
16.0
18.4
1981
19.2
18.4
1993
17.3
18.4
2005
20.8
18.4
1970
16.0
18.4
1982
19.2
18.4
1994
16.5
18.4
2006
14.4
18.4
1971
19.2
18.4
1983
18.1
18.4
1995
19.2
18.4
2007
19.2
18.4
1972
23.2
18.4
1984
18.6
18.4
1996
19.4
18.4
1973
21.6
18.4
1985
17.6
18.4
1997
17.8
18.4
（3）最大风速的统计方法及计算结果
风速数理统计方法多种多样，本工程采用气象部门惯用的极值I型分布模型概率统计分析法，其公式如下：
式中：
—气象台10m处重现期为T年的连续自记10min平均最大风速，（m/s）；
—重现期；年；
—统计样本标准差；
—样本中每年最大风速；
—样本中的历年最大风速平均值，m/s；
—样本中的风速总次数或年数。
通过气象台出具的1962年至2007年张北地区气象资料，换算到距地面以上10m高处的连续自计10min平均最大风速资料作为统计样本，利用上式算出该组资料的3.0045，并求出=25.51，以重现期为30年带入上式求出距地面高度为10m的=27.01。
根据中华人民共和国国家标准建筑结构荷载规范2006版（GB50009—2001）中所附全国基本风压分布图。
从中查得张北地区10m高10年一遇、50年一遇、100年一遇基本风压分别为0.35、0.55和0.6kN/m2。
建筑结构荷载规范中仅给出10年、50年和100年的风压，其他重现期R的相应值按下式确定：
由上式求得该地区三十年重现期风压为：
再由式
求出该地区三十年重现期最大风速
为28.4（m/s）
经过计算得到张家口张北地区30年一遇10m高风压为0.469kN/m2，设计相应基本风速为29m/s。
因此，结合设计规程要求及邻近线路运行经验，推荐本工程设计最大风速取值29m/s。
3.1.2.1.2覆冰厚度的确定
张北站无导线覆冰观测项目，张北站1999-2005年观测期间的最大覆冰厚度为5.0mm，比重为：
0.9g/cm3。
由于覆冰资料较少，
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