[00314206]集约型输变电工程模块化设计技术的研究及工程应用

该项目属于动力及电气工程学科和安全科学技术学科。随着河南省区域经济的蓬勃发展和城镇化率的不断提高，对能源的需求持续增长。然而由于可供利用的环境资源，特别是土地资源的稀缺现象日趋严重，变电站建设用地、高压线路走廊与地方建设用地之间的矛盾日趋突出，造成诸多输变电项目落地困难，使得急需用电的用户由于供电的中间环节缺失，不得不面临限电和停电的现实。该课题在有限外部环境资源制约的情况下，以节能环保、功能集成为总体目标，统筹开展集约型输变电工程模块化设计技术研究，并通过工程中的实际应用，建成涵盖变电站和输电线路的集约型输变电设施，在满足电力设施功能要求大幅提高的同时，最大限度的提高电力设施对土地的利用率，减少建设过程中对环境的影响，对于解决电网建设工程落地难问题具有重要的指导意义。项目取得了以下技术成果：该项目研究全户内变电站主变室爆炸边界条件、爆炸机理，确定爆炸分析评价方法，建立了基于计算流体力学的分析模型，确定设防压力、爆炸云团体积等控制性参数，对主变室爆炸过程分析监测，研究泄压面积与爆炸超压关系曲线并进行反向验证，最终推导出泄压比与爆炸超压关系方程式。为全户内变电站主变压器室泄压装置研究奠定了理论基础。该课题结合河南区域电网特点，开展35千伏环形混凝土电杆技术边界条件、杆型及配筋设计技术研究，通过技术优化和真型试验，形成以C80强度等级混凝土和低松弛螺旋肋碳素钢丝为主要材质的部分预应力混凝土电杆标准化设计技术体系，创国内最大根部弯试验记录。课题还研发了部分预应力混凝土电杆加工张拉锚固和轴承限位调整装置，推动了部分预应力混凝土电杆加工工艺水平的提升。该项目完成了110-220千伏输电线路杆塔基础标准化设计研究。根据省内地形、地质土类别、地基承载力及地下水位等外部条件，建立了杆塔基础通用设计边界条件数据库；完成了杆塔基础型式和杆塔基础尺寸的优化设计；研究成果的应用，减少了基础土方工程量，实现了节材降耗的整体目标。该项目形成了一套完整的35-500千伏输变电工程标准设计图集，建立了具有河南电网特色的输变电工程设计标准体系，提高了电网设计、评审和施工效率。该项目已获授权实用新型专利7项，出版专著7部，编制图集5套，在中文核心期刊发表论文1篇。主要技术经济指标：压缩变电站占地面积和建筑面积，平均减少约3%和5%，实现了节约土地资源的目标；降低杆塔塔材及基础主材使用量，其中降低塔材量约25%-30%，基础混凝土量约15%、降低杆塔基础钢材用量约20%，实现了节省材料资源的目标；减少基础土方开挖量约15%，减少水土流失，实现了对环境资源的保护。降低人力资源成本消耗，单项输变电工程设计工时平均缩短60%，提高设计、评审工作效率和质量。研究成果广泛应用于河南省域范围内的35-500千伏输变电工程建设领域，有效地缩短了建设工期，降低了工程造价，实现了“资源节约”和“环境友好”的电网建设总体目标。在项目功能提升的前提下，年均节省工程投资费用约2.88亿元。取得了显著的经济、社会效益，应用前景十分广阔。