輸電線路設(shè)計相關(guān)問題探討

廖偉

（湘西電業(yè)局，湖南 湘西 416000）

1 勘測與路徑優(yōu)化選擇

如何能夠獲得準確的勘測資料并能對路徑進行優(yōu)化。傳統(tǒng)的作業(yè)模式一般是現(xiàn)場勘探然后反饋到設(shè)計者，然后進行手工繪圖，這種方式容易受到當?shù)氐牡匦蔚孛驳木唧w情況的限制，特別是像筆者所在地這種多山、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地方，改線或者局部調(diào)整經(jīng)常發(fā)生，從而影響到線路規(guī)劃的效率和質(zhì)量，也容易造成浪費。不過隨著科技發(fā)展，遙感衛(wèi)星和航拍技術(shù)成熟，運用海拉瓦——洛斯達技術(shù)來實現(xiàn)對線路的優(yōu)化成為可能。利用遙感、航測獲取相關(guān)地形、地質(zhì)信息建立起立體數(shù)字地面模型，然后進行測量優(yōu)化選線和初級排位，最后根據(jù)設(shè)計排位情況進行現(xiàn)場定位，并測量桿樁間距離、高差、危險斷面和重要叉跨越，對不合理的路徑進行改線，最終完成路徑的優(yōu)化。

2 導(dǎo)線的選擇

導(dǎo)線是輸送電能的最主要介質(zhì)，也是關(guān)乎到整個輸電線路能否安全、有效運行的關(guān)鍵。導(dǎo)線的選擇對線路的輸送容量、傳輸性能、環(huán)境問題(靜電感應(yīng)、電暈、無線電干擾、噪聲等)以及對輸電線路的技術(shù)經(jīng)濟指標都有很大的影響。

在進行導(dǎo)線選擇時，要切實考慮當?shù)氐母卟瞽h(huán)境對導(dǎo)線應(yīng)力、強度的要求以及對周邊環(huán)境的影響。根據(jù)《電力線路設(shè)計規(guī)程》規(guī)定：“導(dǎo)線在弧垂最低點的應(yīng)力不得超過導(dǎo)線瞬時破壞應(yīng)力的40%，如果導(dǎo)線懸掛點比最低點高很多時，懸掛點的應(yīng)力可較弧垂最低點應(yīng)力高10%?！币虼嗽诳紤]導(dǎo)線的應(yīng)力設(shè)計時，應(yīng)該保證任意點的應(yīng)力必須低于導(dǎo)線瞬時破壞應(yīng)力的44%。如果線路檔距高于該高差所要求的限值，則應(yīng)放松導(dǎo)線應(yīng)力，但需考慮弧垂增加產(chǎn)生的危險。根據(jù)筆者多年的設(shè)計與施工經(jīng)驗，認為可以選擇高強鋼芯鋁合金絞線，如JLHA2／G3A-300／40。這種導(dǎo)線的強度高且具有良好的弧垂特性和過線能力，適合在山區(qū)線路送電工程中使用。

同時導(dǎo)線的載流量大小也是不容忽視的重要因素，在國外曾經(jīng)出現(xiàn)過一種耐熱鋁合金導(dǎo)線，這種導(dǎo)線的導(dǎo)電部分采用耐熱鋁合金線，在1500C時強度都不降低，相比一般的導(dǎo)線輸電能力增大50%，不過這種導(dǎo)線在高溫下線損比較大，而且與相同規(guī)格的鋼芯鋁絞線比價格也要昂貴多。另外伴隨材料學的發(fā)展，出現(xiàn)了采用有機復(fù)合材料代替金屬材料作為芯線的導(dǎo)線如碳纖維芯軟鋁絞線、碳纖維與玻璃纖維混合芯軟鋁絞線這種導(dǎo)線具有重量輕、強度大、線損少的優(yōu)點，特別適合用于解決線路擴容以后產(chǎn)生的線損嚴重、弧垂較大、對地距離偏小的問題。不過同樣這類導(dǎo)線的生產(chǎn)成本比較高昂，且需要進口，不過目前我國已經(jīng)有企業(yè)在引進生產(chǎn)該類導(dǎo)線，且該類導(dǎo)線的全球2/3試驗線路在中國進行，對日后該型導(dǎo)線的普及以及降低造價都有不錯的優(yōu)勢。

3 桿塔的設(shè)計

桿塔及其基礎(chǔ)是輸電線路結(jié)構(gòu)的重要組成部分，它的造價以及建造工期在整個線路工程中占很大比重。而且桿塔及其基礎(chǔ)自身的穩(wěn)定性直接決定了輸電線路能否長期運行，影響了線路輸電功能的發(fā)揮。所以在設(shè)計過程中應(yīng)該嚴格把握桿塔的設(shè)置點，控制好每個桿塔之間的距離。這樣既可以防止電力聚集造成輸電線路損壞也能避免施工階段出現(xiàn)各種安全問題而危害人員安全。設(shè)計時可以利用勘探時獲取的信息制作定位弧垂模板,并在平斷面圖上依序確定各種桿塔的位置和選型,然后對定位后的檔距、桿塔上拔、風偏、鄰檔斷線和耐張絕緣子串倒掛等進行校驗，從而最終確定線路中所使用的桿塔型號和位置。桿塔的材質(zhì)也是影響桿塔制作質(zhì)量的重要因素，一般對高負荷的輸電線路可以采用高強度鋼材，同時也可以采用鋼管塔替代目前的鋼架鐵塔，它的承載力，穩(wěn)定性都比較良好，隨著材料科學的發(fā)展，復(fù)合材料的出現(xiàn)更是給桿塔制作帶來了新方向，采用復(fù)合材料制作的絕緣桿塔具有強度大、重量輕、耐高溫、耐腐蝕、絕緣性良好的特點，能夠適應(yīng)惡劣的環(huán)境。

在定位桿塔后要制作桿塔基礎(chǔ)，它的主要作用是保證鐵塔在電網(wǎng)運行時不發(fā)生因受外力的作用發(fā)生變形甚至倒塌或者下沉的情況，基礎(chǔ)工程合理設(shè)計以及施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到基面開挖量的大小、造價成本和輸電線路的運行安全。所以在設(shè)計基礎(chǔ)之前應(yīng)該對當?shù)氐牡刭|(zhì)情況進行詳細的勘探，根據(jù)詳細的地質(zhì)信息，因地制宜的選擇基礎(chǔ)型式，可以采用不等高設(shè)計，并配合使用高低腿桿塔，同時可以根據(jù)不同地質(zhì)條件采用巖石錨桿基礎(chǔ)、復(fù)合式沉井基礎(chǔ)、螺旋錨基礎(chǔ)等不同的基礎(chǔ)型式，以確?；A(chǔ)制作的穩(wěn)固，同時設(shè)計時應(yīng)該考慮好基礎(chǔ)周邊的排水處理，避免基礎(chǔ)受到雨淋或者山洪的沖擊從而影響到桿塔的安全和穩(wěn)定。

4 防雷接地設(shè)計

防雷技術(shù)是電力系統(tǒng)維護的重要策略，能夠保證電力系統(tǒng)在惡劣氣象系統(tǒng)下的正常運行。架設(shè)避雷線是輸電線路最基本也是最有效的防雷保護措施。避雷線的主要作用是防止雷直擊導(dǎo)線，同時也可以起到減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位以及通過對導(dǎo)線的耦合作用來減小線路上絕緣子的電壓，還可以對導(dǎo)線產(chǎn)生屏蔽作用以降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓。通常來說，線路電壓愈高，采用避雷線的效果愈好，而且避雷線在線路造價中所占的比重也愈低。

降低桿塔的接地電阻也是提高線路耐雷能力的有效措施，通過接地可以把電力系統(tǒng)上的強電流、電壓引入地下以達到防雷效果。特別是對沒有架設(shè)避雷線的桿塔更要做好接地。特別是在山區(qū)由于接地電阻率大于1000Ω·m，可以采用降阻劑使接地電阻進一步下降（如石墨構(gòu)成的降阻模塊）。

在設(shè)計時還可以考慮采用架設(shè)耦合地線、裝設(shè)自動重合閘裝置、采用中性點非有效接地方式、加強絕緣和采用不平衡絕緣等方式來保護線路。

5 除冰設(shè)計

輸電線路覆冰是電力系統(tǒng)的嚴重自然災(zāi)害之一。導(dǎo)線嚴重覆冰時容易引起斷線、斷股甚至倒桿等事故，造成大面積長時間中斷供電（如2008年的大雪災(zāi)）。同時導(dǎo)線覆冰除增加了導(dǎo)線荷載外還可能激發(fā)導(dǎo)線舞動。目前，我國電力系統(tǒng)中除冰的主要技術(shù)有：短路通流融冰技術(shù)、導(dǎo)線對導(dǎo)線兩相短路融冰技術(shù)、導(dǎo)線對地線單相短路融冰技術(shù)以及常規(guī)的機械除冰方法。不過隨著相關(guān)科技和材料學的發(fā)展，新的除冰技術(shù)和方式出現(xiàn)，作為設(shè)計者對于這類經(jīng)過檢驗的合格的新技術(shù)應(yīng)該多加理解，并在設(shè)計的線路中合理運用以達到提升輸電線路的防冰能力。如：CO2激光熱熔法；涂設(shè)吸收太陽能的防覆冰涂料；用冰去除附著冰層防止輸電線路結(jié)冰；無源防冰覆蓋層；有源防冰覆層等等。當然，在線路設(shè)計時選用新除冰技術(shù)時必需考慮到電力線路運行中相關(guān)的電氣、熱力和機械等條件的約束。同時要充分考慮到現(xiàn)場的地理環(huán)境和實際應(yīng)用問題，以便能更好地實現(xiàn)和提高除冰新技術(shù)的實用性、有效性和可操作性以及降低相應(yīng)成本。

總結(jié)

輸電線路建設(shè)工程是一個影響到國民經(jīng)濟發(fā)展的重要領(lǐng)域，而設(shè)計工作又是這類工程的基礎(chǔ)，因此我們要做好輸電線路的設(shè)計工作，推進設(shè)計深度和廣度，為我國的電力建設(shè)提供優(yōu)秀的指導(dǎo)作用。

[2]李峰，袁駿，侯建國，安旭文.我國輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度研究 [J].電力建設(shè)，2010,31（11）：18-23.

[3]袁春峰，李炳生，朱中耀.海拉瓦技術(shù)在架空線工程規(guī)劃中的應(yīng)用研究 [J].電力勘測設(shè)計，2008（5）：23-27.