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电气输变电结构会议（2009）美国土木工程师协会
345千伏高载流OH/UG项目
摘要：在2006年，TXU电力传输公司（也就是现在著名的Oncor电力输送公司）和德克萨斯公共事业委员会建立一个美国有线电视新闻网的申请，它计划建造一个新的345千伏线路，这是一个将近6.5英里的单相结构。在审查德克萨斯公共事业委员会申请的过程中，达拉斯市介入并要求一部分线路的建造要采用UG技术。
在为达拉斯中央商务区提供额外的容量和可靠性方面，新线路是十分必要的。这条电路需要达到3400安培的电流。经过深思熟虑之后，德克萨斯公共事业委员裁定：Oncor电力输送公司需要把这条线路中的0.7公里建在地下。
因此就开始了Oncor输电公司第一期的345千伏的地下项目的建设，在整个美国境内，有一定数量正在使用的345千伏地下项目，但是没有一个可以在将近3400安培电流范围内具有动态评价能力的项目。如何选择正确的技术和材料，开发一个可以恰当实现的设计，这都为Oncor公司提出了难以忘记的工程（以及政治）挑战。
这条线路目前正在设计中，将于2009年的春季开始施工。
背景资料
在2006年的三月，Oncor电力输送公司向德克萨斯公共事业委员会提出了开具关于建设W.levee-Norwood线路可行性和必要性的证明的请求。这条线路将会包括两条345千伏的输电线路，其中一条从开始安装，另外一条作为系统所需。这条线路将会连接现已存在的两个主要中转站，这对于为距离达拉斯市区比较近的区域提供容量和可靠性来说是十分重要的。在文件归档时，按照要求，Oncor电力输送公司选择了优先考虑的路线并现有的两站之间选择了十条替换路线。
在德克萨斯公共事业委员会回顾Oncor的申请过程中，一些当事人行使他们干预的权利，成为监管过程的一部分，这其中就包括达拉斯市。达拉斯市希望修改线路的走向并要求德克萨斯公共事业委员会对Oncor输电公司进行指导，让他们把线路的一部分采用地下技术建造，而不是采用地上技术建造。
达拉斯市主动提出为Oncor输电公司报销安装地下路线和地上路线差价的25%。
克萨斯公共事业委员会同意了达拉斯市的提案，以2—1的投票结果要求Oncor输电公司把该条线路中的0.7公里建设在地下。这条线路的剩余部分将利用地上建设的方法，但是这条线路的大部分将建在欧文大道中央，欧文大道是一条主干道。
由此开始了建设过程，目前已进入施工阶段，并计划于2009年10月完工。
图一 项目的路线走向
345KV地下建设设计要求
正如前面所提到的，这条线路建设的目的是为达拉斯市区附近的区域增加容量和可靠度。这条线路计划将每个电路的最小动态评级定为3400安培。如果将这条线路建设在地上将没有任何问题。架空导线部分：，基于Oncor输电公司的装载标准，位于福尔肯地区的双箍1590KCM的钢芯铝绞线可以达到3412安培的评级。为了保持那些必须降低速率的新电路的负载输送能力，新的地下电路也必须具备输送3400安培载荷的能力。
在Oncor输电公司系统中，有将近60千米的地下输送线路,都采用138千伏的电压。在其他公共事业和来源的行业接触，确定了美国和其他国家345千伏电压的应用数量，但是没有一个能达到该项目所需的3400安培的容量。
Oncor输电公司决定向外界寻求管理方法，为这个项目的设计和施工管理方面提供帮助。Oncor REP包括了最流行的两种地下电缆技术的评价方案：交联聚乙烯（XLPE）固体介质电缆系统和常规高压充液（HPFF）管式系统。
通过对设计公司提交的方案进行详细和深入的评价之后，Oncor选择电气工程师公司为该项目提供设计、材料的评价、项目施工管理和支持服务。这个决定也是为了采用常规HPFF地下系统来继续这个项目。该决定主要基于以下项目：
1.HPFF地下系统（3400A）在高容量条件下像这种通过流动传输线路应用的适用性和稳定性；
2.这个项目的总安装成本分析，包括相关的增压系统和阴极保护系统；
3.Oncor输电公司对现有的HPFF地下系统的传动系统相关操作经验。
材料
正在使用的地下管线的各种材料的评价，是根据项目设计要求制定的。在本项目中使用的主要项目被列在下面，并简要讨论了选择的原因：
导线：3-3500KCM的铜,每一段配有经过压实的部分PPP复合绝缘电缆；
管道：10'的扩口端ASTM A523 ID钢
涂料：自由pritrec 10 / 60挤压聚乙烯涂层
电介液：聚丁烯绝缘液ASTM D 1819 84
热回填：回填经过液化处理的60热欧姆或者更少的RHO
设计
这条线路的地下部分路段是由德克萨斯公共事业委员会确定的，这条线路沿着W.Levee-Sw.车站北部的一条小路铺设，穿过辛格尔顿街道。辛格尔顿街道是通向达拉斯市区的一条主干道。并在Canada Dr街道的南部（西部）结合车道的人行道下部继续延伸。地下线路的最终设计长度是0.9英里。
这条路线为设计者提出了两个最直接的问题（机会）。第一个问题是确定怎么穿过辛格尔顿街道，在和城市磋商之后决定辛格尔顿街道不能以为这个区域的建设活动而长期关闭。因此决定使用定向钻井技术将会是安装UG电路穿过这条道路的最好解决方案。
第二个问题是确定如何在Canada Dr街道的地下安装这些电路，德克萨斯市同意Canada Dr街道的一部分可以在传统的开放式沟槽施工中留有足够的关闭时间。这将允许使用更容易获得的施工设备，同时也可以使这部分的线路减少施工窗口。
每条电缆沟槽的设计都使其具有特定功能。HPFF钢制电缆管道是互相平行的，放置在中心3英寸的范围内。每条管道放置在沟槽的底部并用沙袋垫底，深度约为4-4.5英尺。在每条HPFF管道的表面粘有一个1'PVC温度监测连接管。该沟槽还包括一个4英寸直径的石油供应管道和一个4英寸的聚氯乙烯通信管道。在钢管道的周围和上层放置一层一英寸高的抗压强度较低的流化床热回填材料，这条管道可以帮助传递热量以此达到远离HPFF管道的目的。FTB管道含有一层红色染料可以帮助防止使用中的地下管线被开挖而破坏。然后把一层6英寸3000磅重的混凝土垫层铺在FTB材料的上层以进一步保护地下系统。然后用经过压实的当地材料回填沟槽至低于街道标高一级的位置。一个典型的横截面显示如下：
图二 沟槽中的管道布置方法
这条提议的线路还设计了一个动态温度监测系统（DTS），该系统可以通过光纤电缆持续不断地监控整个线段的温度特性。该系统还可以为Oncor提供实时动态测定该条线路在温度变化下的性能的能力。
这条管线还配备了泄漏检测系统，具有24小时持续监测和发现泄漏的能力，即使是每小时小于3加仑的泄漏也可以监测到。该系统还包括流量指标、累计流量指标，来自电缆系统和地面的温度数据，并能从变电站反馈负载信息。
建设
该线路的地下部分的设计是在2008年9月完成的，Oncor输电公司要求两个可能的承包商提供建设方案以及所需的大部分材料。主要包括：
UG电缆
抽水装置及增压控制系统
为了保证该项目所需的这些专用HPFF钢管的可用性，Oncor输电公司以前购买过一些管道并应用涂层来起到保护作用，由于该项目长时间的订货周期（30周），Oncor输电公司还计划从Gamp;W电气公司购买18台架空-地下终端。
2008年10月Oncor选择普睿司曼电缆系统公司作为项目的主要施工承包商。普睿司曼电缆系统公司和Oncor输电公司在很多HPFF地下系统安装至传输系统方面有很长的合作历史。
2009年二月，在辛格尔顿大街，线路的地下部分开始施工，采用六台定向钻孔机器同时工作，每个约长600英尺，位于Canada Dr大街地下的明渠段在2009年4月下旬开始施工，目前建设工作仍在继续，计划于2009年十月竣工。
图三：定向钻段--10英寸管道被提起，对准后准备回拉通孔
图四：定向钻段--10英寸管道的最终位置（背景：达拉斯市天际线）
图五：2千伏的“jeep”寻找涂层管涂层空隙的测试
图六：10英寸HPFF管道和4英寸石油供应管合并准备回拉通孔
图七：喷芯旋转并开始后拉通孔
图八：过渡段--沟槽断面定向钻孔
图九：过渡段FTB安置
图十：沟槽断面一FTB安置管
图十一：位于托皮卡市的三路接线检修孔
345KV架空段线路设计要求
W.Levee-Norwood345千伏线路的空中段路线长约6.5英里，它采用双向电路的设计方法，每个电路的最小动态评级为3400安培。只有一个电压为345千伏的电路会被最先安装。这条线路的每个电路都设计成采用双箍1590kcm钢芯铝绞线导体,每个电路有一个7/16'的EHS钢7股屏蔽线和24个光纤光缆光导纤维接地线。这些已经建好的138千伏电路会安装在将建于欧文大道的线路上。其中345千伏线路配置在竖直位置，138千伏线路配置在水平位置。
图十二：位于托皮卡市的三路接线检修孔
图十三：345千伏双回路切向结构
图十四：345 kV切线结构W/138kVunderbuilt电路
考虑到线路路径，结构高度和导体负载的原因，这条线路使用了镀锌钢管结构的基础板和锚栓。
线路设计的有关问题
由德克萨斯公共事业委员会选定的线路为这个项目架空部分的设计和成功建造提出了一系列的挑战：
1.欧文大道约2.1英里长的路段被命名为国家365号公路，是由德克萨斯州运输部（TXDOT）负责管理的。德克萨斯州运输部禁止将传输线路结构安放在高速公路内测的公共用地上。
2.约有1.2英里的线路位于特里尼蒂河的堤防系统内部，这段线路需要得到美国陆军工兵部队（USACE）的允许，同时也需要从达拉斯市获得使用权因为在特里尼蒂河堤防系统内侧的区域被达拉斯市指定为休闲区域。
3.整个4.9英里的位于欧文大道中部内侧的路段，如果需要对现存的路线中段进行修改需要得到市政府的审批，并且街道上也要为放置传动杆留出空间。
4.达拉斯市、德克萨斯州运输部和北德克萨斯收费公路管理局（NTTA）对于建设一个位于特里尼蒂河上新的西尔万大桥的安排还在设计阶段，这条新的特里尼蒂达到收费公路和河流走向是平行的。新的大桥位于欧文大道往西160英尺并且和被提议的新输送路线互相平行。桥梁的施工建设在2010-2012年之前不会开始，因此需要Oncor输电公司、达拉斯市德克萨斯州运输部以及北德克萨斯收费公路管理局密切配合，保证具有合理的结构布局，消除在未来桥梁和公路建设方面的冲突。
5.这条新线路需要和三个电压为138千伏的线路相互交叉，这其中的一条线路在堤防系统的内部而现存的结构又不能迁移，改变或者降低位置以使使一个十字路口更容易实现。
6.虽然大部分的架空线路位于属于公共财产的区域，这条线路穿过四块属于私人财产的区域，所以需要从业主哪里获得地役权。
7.这条线路需要穿过一条铁路，因此需要从铁路方面获取一个跨越许可证。
一些悬而未决的问题并不是来源于设计本身，Oncor输电公司负责与达拉斯市、德克萨斯州运输部、北德克萨斯收费公路管理局以及美国陆军工兵部队协调，在这些问题上达成一致。
首先，达拉斯市和德克萨斯州运输部开始谈判转让所有权，因此对于国家365号公路欧文大道路段的运行和维护的责任就由达拉斯市负责。这些谈判也扩大到包括关于一段SH356的城市生活，这属于城市生活范围之内的范畴。当谈判在2009年的一月圆满结束，德克萨斯州州长佩里签署完成交易命令。
Oncor输电公司被要求准备并向美国陆军工程兵团提交一份位于特里尼蒂河东侧的两个交叉路口的交叉许可。在这些区域，所有的建筑物都被设计成位于美国陆军工程兵部队相对于堤坝的“关心区域”之外的区域。从2005年的飓风卡特丽娜发生之后，美国陆军工程兵部队对于渗透进堤坝内部足迹的建筑物进行了尖锐的评论。目前，美国陆军工程兵部队正在对Oncor输电公司提交的申请进行审核中。从达拉斯市获取
Oncor输电公司也需要从达拉斯市获取同样的穿过特里尼蒂河的通行许可，因为特拉梅尔克劳公园和特拉梅尔克劳河是达拉斯市的财产，他们才有权利做出改动。Oncor输电公司因为自己接下来的行动准备了一份关于地役权的操作流程，并交给了达拉斯市公园管理局。达拉斯市公园管理局召开了以此公开会议，理事会批准并推荐了关于最终行动的建议，市议会批准了公园管理局的推荐并在2008年的六月授予了Oncor输电公司通行权。
架空线路设计
Oncor输电公司从事于Mamp;S Engineering公司的服务业，主要在材料评估、许可证的准备方面协助Oncor输电公司
Mamp;S Engineering公司立即着手解决影响线路设计的其余问题，他们开始研究激光雷达数据，开始结构的初步识别，其次是现场访问，目的是解决众多的关于架空公用通道方面的问题
对结构的位置进行初步研究之后，关于对道路进行修正时需要保证建筑物位置正确性的问题需要和达拉斯市商讨的会
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