伯利茲工程市場(chǎng)分析

來源：絲路印象 2024-07-19 17:33:25 瀏覽：1846 收藏

伯利茲Chalillo水電工程位于中美洲伯利茲西部的卡約地區(qū)的馬卡爾河上,距離首都伯利茲城150km,靠近委地馬拉接壤的邊境地區(qū)。裝機(jī)2臺(tái),單機(jī)容量為4.2MVA。工程包括大壩、電站和輸電線路3個(gè)部分,主要作用是保證其下游Mollejon水電站在枯水期發(fā)電。其中115kV架空線路工程以Chalillo變電站為起點(diǎn)向北穿過山松山脈森林保護(hù)區(qū),途經(jīng)DouglasDSilva森林站,此段線路基本上與Chiquibul公路平行,到達(dá)森林站后向西穿過闊葉林區(qū)到達(dá)Mollejon水電站,在此與115kV系統(tǒng)連接,線路全長(zhǎng)17.17km。線路沿線多位于山區(qū)和丘陵區(qū),正常情況下的輸送容量為8.2MVA,于2004年12月開始施工,2005年10月投產(chǎn)。

根據(jù)合同要求,該段線路工程必須按照美國(guó)的國(guó)家電氣安全規(guī)范(NESC)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)施工,現(xiàn)就線路設(shè)計(jì)的有關(guān)問題談?wù)凬ESC標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)線路設(shè)計(jì)上的一些不同點(diǎn)。

一線路荷載計(jì)算

在進(jìn)行荷載計(jì)算時(shí),應(yīng)考慮到線路所在區(qū)域的氣象條件。NESC將整個(gè)國(guó)家劃分為3個(gè)不同的荷載區(qū)域,重荷載區(qū)域,中荷載區(qū)域和輕荷載區(qū)域(表1)。

表1 3個(gè)荷載區(qū)域的氣象條件

對(duì)于一些特殊的地區(qū)如極端的風(fēng)速或特殊的厚冰地區(qū),這些因素也應(yīng)在荷載計(jì)算中考慮進(jìn)去。

表2列出5種條件下的安全系數(shù)。如果導(dǎo)線荷載在極端覆冰或極端風(fēng)荷載大于標(biāo)準(zhǔn)荷載條件時(shí),在計(jì)算其他條件下弧垂和張力與標(biāo)準(zhǔn)荷載最大時(shí)是不同的。所以在這種情況下。架線弧垂應(yīng)只基于前3個(gè)張力條件來計(jì)算,后兩個(gè)張力條件只要滿足就可以了。

表2 規(guī)定的安全系數(shù)

按照美國(guó)土木工程師協(xié)會(huì)(ASCE)要求,各種概率下風(fēng)速的轉(zhuǎn)換系數(shù)見表3。

表3 各種概率條件下風(fēng)速的轉(zhuǎn)換系數(shù)

各種概率條件下風(fēng)速的轉(zhuǎn)換系數(shù)

根據(jù)區(qū)域的劃分,伯利茲應(yīng)算在輕荷載區(qū)域內(nèi),由于伯利茲地區(qū)設(shè)計(jì)條件中要求最大設(shè)計(jì)風(fēng)速為144km/h,NESC所規(guī)定極端風(fēng)速為50a一遇,離地高度10m,3s的陣風(fēng)速度,而我國(guó)對(duì)于最大風(fēng)速的概念是采用統(tǒng)計(jì)風(fēng)速,110-330kV送電線路采用離地面高度15m,15a一遇的最大風(fēng)速,且不得低于25m/s;500kV送電線路采用離地面高度20m,30a一遇的最大風(fēng)速,且不得低于30m/s。

所以應(yīng)考慮在144km/h情況下的風(fēng)荷載的計(jì)算,計(jì)算單位長(zhǎng)度下的風(fēng)荷載采用如下公式:

P=0.00256×V2×Kz×GRF×d/12(1)

式中P為單位長(zhǎng)度下的荷重;V為基本風(fēng)速,取年概率為0.02(50a一遇)的離地高度9.9m,3s的陣風(fēng)風(fēng)速(km/h);Kz為風(fēng)壓暴露系數(shù);GRF為陣風(fēng)響應(yīng)系數(shù),GRF=[1+(2.7×Ew×Bw0.5)]/Kv2。

式中Ew=0.346(10/h)1/7(2)

Bw=1/(1+0.8L/220)(3)

Kv=1.43

如導(dǎo)線采用795kcmil26/7ACSR,直徑為28.15mm,桿塔高度為10m,風(fēng)速取144km/h,水平檔距取240m,代入(1)式得

P=20.16N/m

如果按照我國(guó)的風(fēng)荷載計(jì)算,結(jié)果為19.6N/m,兩者相差不大。

雖然極限風(fēng)速時(shí)的荷載大于標(biāo)準(zhǔn)荷載,但在計(jì)算其他工況的張力和弧垂時(shí),不應(yīng)該以極端風(fēng)速作為控制條件,而應(yīng)作為校核條件。

而根據(jù)風(fēng)速換算表上轉(zhuǎn)換系數(shù),將50a一遇的風(fēng)速換成15a一遇的風(fēng)速,應(yīng)為127km/h(35.2m/s)。

二絕緣子串的搖擺角計(jì)算

懸掛用的懸垂絕緣子串,無論是直線塔還是轉(zhuǎn)角塔,在掛線點(diǎn)處都會(huì)存在搖擺的現(xiàn)象,影響絕緣子串搖擺的因素主要有導(dǎo)線的張力、溫度、風(fēng)速、絕緣子串的重量,水平檔距與垂直檔距的比值以及線路的轉(zhuǎn)角。

如果線路存在一定的轉(zhuǎn)角,將會(huì)導(dǎo)致絕緣子串向線路轉(zhuǎn)角方向偏移,同時(shí)也會(huì)有風(fēng)力作用在導(dǎo)線上,這兩個(gè)力的作用可以是同方向的,也可以是反方向的,兩者之間的算術(shù)和決定絕緣子串的偏移方向。同時(shí)線路轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的力和風(fēng)產(chǎn)生的力也會(huì)與由導(dǎo)線和絕緣子串重量產(chǎn)生的垂直力相互影響,這些力的矢量和決定了絕緣子串的偏移角度。因此需要保證在絕緣子搖擺時(shí)對(duì)桿塔或拉線保持一定的距離。

根據(jù)國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn),3種情況用來保證導(dǎo)線和桿塔或拉線在不同氣象條件下的凈距,無風(fēng)凈距,中速風(fēng)凈距和大風(fēng)凈距。

無風(fēng)凈距:在無風(fēng)的條件下,絕緣子串掛線點(diǎn)與桿塔或拉線之間維持的凈距。

無風(fēng)凈距的氣象條件為:

(1)風(fēng)速。無風(fēng)。

(2)溫度。60℉。

中速風(fēng)凈距:在偶然情況下,通常是在2a一遇(概率不超過50%)的風(fēng)速情況下絕緣子串掛線點(diǎn)與桿塔或拉線之間維持的凈距。

中速風(fēng)凈距的氣象條件為:

(1)風(fēng)速。不小于64km/h,特殊情況下最大不超過96km/h。

(2)溫度。溫度的取值隨桿塔型式的不同而不同,對(duì)于直線塔和小轉(zhuǎn)角塔為32℉,對(duì)于中大轉(zhuǎn)角塔為60℉(特殊的地方也可以低于此值)。

(3)大風(fēng)凈距。在罕見的情況下,通常是10a一遇的平均風(fēng)速的情況下絕緣子串掛線點(diǎn)與桿塔或拉線之間維持的凈距。

大風(fēng)凈距的氣象條件為:

(1)風(fēng)速。最小為10a一遇的風(fēng)速。

(2)溫度。10a一遇風(fēng)速條件下的溫度。

以伯利茲工程為例,各種凈距分別為:

(1)標(biāo)稱線電壓。115kV,懸垂串的絕緣子片數(shù)為7片,最大運(yùn)行線電壓為120.8kV,最大運(yùn)行相電壓為69.7kV,則無風(fēng)凈距最小為107mm,在風(fēng)壓為29kg/m2的中速風(fēng)凈距最小為對(duì)桿塔66mm,對(duì)共同使用的桿塔為71mm,對(duì)拉線最小為81mm;大風(fēng)凈距為25mm。如果絕緣子串長(zhǎng)度超過標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量,則每增加一片,無風(fēng)工況下的凈距增加15mm。

對(duì)于一些當(dāng)?shù)刈畛Ｓ玫臈U塔,一般均給出在這3種工況下的不同電壓等級(jí)下的最大搖擺角,比如對(duì)于115kV,7片絕緣子,桿塔型號(hào)為TH-1A的搖擺角為:在無風(fēng)工況下28.3°,中速風(fēng)工況下為58.7°,大風(fēng)工況下為80.8°。

絕緣子的搖擺是影響允許的水平檔距和垂直檔距的比值的關(guān)鍵因素,當(dāng)懸掛在桿塔上的絕緣子串偏移一定的角度時(shí),這個(gè)角度與作用在絕緣子串上的水平力和垂直力的比值有關(guān),為了方便的水平檔距和垂直檔距的比值是否滿足絕緣子串搖擺角的要求,一般將水平檔距與垂直檔距的比值的限制畫成圖表以方便查詢。這種圖標(biāo)稱為絕緣子搖擺圖表。因?yàn)?種工況均有可能成為控制條件,因此,這三種工況均需要進(jìn)行檢查。

絕緣子串搖擺角圖表可以通過下列公式計(jì)算:

VS=(2×T×sin(θ/2)+HS×pc)/(wc×

tanΥ)-Wi/(2×wc)

pc=dc×F/12

式中VS為垂直檔距;HS為水平檔距;T為導(dǎo)線的張力;θ為線路的轉(zhuǎn)角;Υ為絕緣子串的搖擺角;pc為單位長(zhǎng)度的裸導(dǎo)線的風(fēng)荷載;wc為單位長(zhǎng)度的裸導(dǎo)線的重量;Wi為絕緣子的重量(不計(jì)風(fēng)壓);dc為導(dǎo)線的直徑;F為風(fēng)壓力。

如導(dǎo)線采用795kcmil26/7ACSR,桿塔采用TH-1A,絕緣子采用7片代表檔距采用240m,3種工況下的導(dǎo)線張力為無風(fēng)凈距工況:2085kg,中速風(fēng)凈距工況:2810kg,大風(fēng)凈距工況:4680kg。

由此可見在這里無風(fēng)和中速風(fēng)起控制作用,而大風(fēng)則不起控制作用。

而我國(guó)在進(jìn)行直線桿塔搖擺角計(jì)算的時(shí)候應(yīng)考慮外過電壓、內(nèi)過電壓、正常工作電壓以及帶電檢修等工況。

以上僅從荷載計(jì)算和絕緣子串搖擺方面來說明國(guó)外線路和我國(guó)在線路設(shè)計(jì)方面的一些不同點(diǎn),設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮國(guó)外的設(shè)計(jì)習(xí)慣和規(guī)定以滿足設(shè)計(jì)要求,準(zhǔn)備完善的計(jì)算書以供審查。從上述方面看各國(guó)都對(duì)線路設(shè)計(jì)的條件和方法提出了各自的規(guī)定,目的都是保證線路運(yùn)行的安全。雖然設(shè)計(jì)理念上有所差異,總體來說計(jì)算結(jié)果差別不大。

以上內(nèi)容摘自絲路印象(www.miottimo.com)