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基于廊道需求的电网规划方法研究赵文亮

发表时间：2020/5/21 来源：《基层建设》2020年第3期作者：赵文亮

[导读] 摘要：随着人们对电的需求日益迫切，本文针对在城市廊道中，因输电塔高耸结构和体积较大的特点，对居民的日常生活美观度造成了一定影响，探讨了国内外优秀案例中美化输变电塔杆的重要性。

        国网山西省电力公司阳泉供电公司山西省阳泉市 045000
        摘要：随着人们对电的需求日益迫切，本文针对在城市廊道中，因输电塔高耸结构和体积较大的特点，对居民的日常生活美观度造成了一定影响，探讨了国内外优秀案例中美化输变电塔杆的重要性。立足于设计是美观性、人性化、令人愉悦、提升品位和传播文化的理念，将城市廊道区域空间的自然和人文特点进行归纳，通过电脑建模，从传统、仿生、现代三大风格领域为理念设计塔杆的造型，制作效果图表达设计概念。
        关键词：廊道需求；电网规划；方法
        1 引言
        在对城市建设时，人们更加关注的问题已经转化为清洁性要求方面，这使城市配电网的发展方向也发生了改变，开始采取电缆方式。电力廊道属于电力线路敷设的地基性载体，城市配网电缆化发展的重要前提条件就是拥有足够的电力廊道资源。对目前情况分析发现，电力系统的规划情况和城市规划不能匹配，这是因为城市规划中，对电力廊道一般采用的都是原则性的引导，就会使得电网在廊道布局这方面没有进行全方位的控制，从而导致电力廊道布局出现随意性，会使得在建设电力廊道时，导致城市景观环境遭受破坏、影响用地开发等问题出现。除此之外，进行合理的电力廊道规划在影响电网工程实施的同时，配电网建设的经济性也会受到其影响。所以需要研究科学合理的配电网电力廊道规划措施内容，这对于进一步推动城市配网建设具有非常重要的意义。
        2 基于路径的配电网拓扑描述
        （1）按照方式的不同可以将配电网节点分成“电源节点”以及“负荷节点”，正常情况下负荷节点可以采取不同的供电路径，但是对于辐射状的网络来说，每个负荷节点只具有一条供电路径，所以就可以通过供电路径集对于配电网的拓扑结构进行描述。由于传统配电网的拓扑分析更多是以支路概念（例如关联矩阵、图论算法等）作为基础，所以在进行最优化问题求解时不能通过线性数学公式描述配电网的辐射状拓扑结构，就是不能通过一般性的数学求解器实施求解，因此此方法在具体应用中会受到限制，但是基于路径描述的算法就不存在这些问题。（2）可以设定负荷节点i到某电源节点的路径集为Ti，L，那么路径集可以表示为：Ti，L={Pi，1，Pi，2，....，Pi，L}。由于配电网具有闭环设计以及开环运行方面的特点，所以在具体运行过程中Ti，L路径只有一条连通，可以通过二进制变量的方式来说明路径所处状态，具体为：
        Wi，k=｛1↔路径连通，0↔路径不通｝
        3 综合廊道常规设计
        3.1 设计基准
        综合廊道与安全无关，按照一般电厂设计，遵循相关国标和行业标准。设计上应采取措施，以便于运营人员的调试、维护和检修。
        3.2 通行廊道
        通行廊道为核电厂地下综合廊道的主要结构形式，内部净高大于2m，其优点是空间大，容纳性强；环境条件好，方便运营人员对内部管道及电缆统一维护管理。根据内部管道、电缆的多寡及总平面布置情况，通行廊道又分为单廊道、双廊道、多层廊道等形式。双廊道用于内容物多、室外总平面尺寸不受限制的情况；多层廊道则用于内容物多、平面尺寸受限的情况。另外，当总平面受限，和其他沟道有局部交叉或部分重合，且竖向布置存在困难时，可以采取将综合廊道的结构和其它沟道统一设计的方式解决。在华龙一号机组，由于核岛和常规岛之间的距离受限，综合廊道和GF沟在1，2号机组的总平面上分别均有近100m的范围重合，经多专业配合，采取了将GF沟和综合廊道合建、竖向分层的方式，因此，重合段的廊道为三层廊道形式，最上层为ＧＦ沟，其下方分别为综合廊道的电缆沟和管沟；在M310以及ACP1000的G2段，综合廊道和GA交叉段的沟体结构是统一处理的，GA穿插在综合管廊内部。

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        3.3 地表浅沟
        地表浅沟的沟顶与地面齐平，沟深1.2~1.5m，上设活盖板用于平常维修。此类形式多用于内部输送的管道及电缆较少、和综合廊道相接的子项为地上结构的情况，如工程中通往EL、AF、AB、QA、HX（电缆支沟）等的支沟，此类沟检修较方便，只需打开地面上的沟顶活盖板即可进行操作。目前，在综合廊道范围内，地表浅沟仅用于和个别子项相接的纯电缆支沟。地表浅沟由于竖向所占高度为地面下1.2~1.5m，刚好和通常的室外水管冲突，不利于室外管线综合。另外，活盖板间隙的水泥勾缝容易被破坏，是雨季时雨水进入综合廊道的途径。设计上应适当降低地表浅沟盖板标高，使其上方保持300mm左右厚的覆土，以利于防水。
        3.4 输变电塔造型设计
        长期以来，我国输电线路铁塔结构常用的钢材为Q235、Q345、Q390，材质单一、强度值偏低、使设计的铁塔大而重。2002年750kV官—兰线首次采用了Q420高强度角钢。随着我国电力需求的不断增长，大容量、高电压等级输电线路得到了迅速发展，出现了同塔多回路线路，以及更高电压等级的交流750、1000kV及直流±800kV输电线路。所有这些使得铁塔趋于大型化，塔杆设计荷载也越来越大，与周围环境的友好度越来越低。输电线路铁塔，按其形状一般分为：酒杯型、猫头型、干字型、拉线“V”型、上字型和双回路鼓型六种。高压电线塔电塔呈梯形、三角形等塔状建筑物，高度通常为25-40米的钢架结构。按起材料分还有铁塔、钢管杆、水泥杆等，只是在结构和用材上有所不同，其在输电线路中起的作用是一样的。各种杆塔的采用确实与输电线路的电压有密切的关系，但也与线路导线、电压等其它一些因素有关。本文主要针对城市廊道中的输变电塔造型设计，遂主要选择钢管材质，配以角钢材质综合设计。高电压线路多用电铁塔，它的承载能力较大，易制造、运输、安装，但占地面积较大，220kV以上线路普遍应用。钢管杆最大的优点是占地少，易安装，但承载力不如铁塔。由于占地少，在城市配电网中广泛应用，如市内变电站出线走廊、市内配电线的转角杆等。
        3.5 外层模型的优化求解
        外层规划粒子主要是通过二进制变量构成的，这些变量能够对廊道的情况进行描述，不同的外层规划粒子意味着不同的廊道建设方案，可在待选廊道集Jc中产生。将廊道作为描述模型基本情况的构成元素，在各个廊道节点上增加虚拟负荷点，负荷为零。对外层规划粒子相应的廊道拓扑图中搜索负荷路径，对于负荷节点进行检验，确定其是否符合标准要求。如果不满足标准要求就需要对电力廊道规划方案进行调整，确保其满足要求；如果满足标准就可以将电力廊道规划方案传递给内层规划模型。
        4 结束语
        电力廊道资源是确保城市配网电缆化发展的基础和前提，所以需要对其进行认真的规划。本文主要分析了基于路径描述的配电网电力廊道规划方面的内容，能够对配网电力廊道规划提供一定参考和帮助。
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