淺談高壓輸電線路的設(shè)計(jì)

朱俊峰

常州凌峰潤源電力工程設(shè)計(jì)有限公司 常州市 213119

【摘 要】自改革開放以來，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)生了非常大的變化，各行各業(yè)在快速的發(fā)展過程中對電能的需求量不斷的增加，這為電力企業(yè)的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇。近年來電網(wǎng)的不斷建設(shè)，也加快了輸電線路建設(shè)的步伐。文章針對我國高壓輸電線路設(shè)計(jì)中遇到的諸多問題，分別從輸電線路的勘測、桿塔選型、桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、防雷擊等幾個方面進(jìn)行詳細(xì)的分析和闡述。

【關(guān)鍵詞】高壓輸電線路；設(shè)計(jì)；勘測

前言

在當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展中，電能已成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動力源泉，所以加快電網(wǎng)的建設(shè)，保證電力的及時供應(yīng)是非常重要的問題。近年來，隨著電網(wǎng)的不斷新建設(shè)及改擴(kuò)建，使電能的輸送能力得以不斷的提升，但在高壓輸電線路的設(shè)計(jì)過程中，仍然有一些問題存在，如何更好的解決設(shè)計(jì)過程中遇到的問題，從而保證電網(wǎng)輸送的質(zhì)量已成為當(dāng)前非常重要的課題之一。

一、路徑優(yōu)化選擇

輸電線路路徑選擇是整個線路設(shè)計(jì)工作中的關(guān)鍵，方案的合理性對線路的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo)和施工、運(yùn)行條件起著重要作用。在這個過程中，首先要了解當(dāng)?shù)氐臍庀?、水文、地質(zhì)條件。根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦翁攸c(diǎn)，合理選擇路徑。在此基礎(chǔ)上，對線路沿線地上、地下、在建、擬建的工程設(shè)施，尤其是采礦區(qū)的資料，進(jìn)行充分的收集和調(diào)研。并應(yīng)用衛(wèi)片選線技術(shù)，進(jìn)行多方案路徑比選。應(yīng)用全壽命周期成本（LCC）管理方法，比選出最優(yōu)路徑。

路徑應(yīng)避開不良地質(zhì)、水文及氣象地段，提高工程抵御自然災(zāi)害和突發(fā)事故的能力和水平；避讓了危及線路安全可靠運(yùn)行的設(shè)施，減少了線路建設(shè)對地方規(guī)劃及其它設(shè)施的負(fù)面影響；尤其是最大程度地避讓了采礦區(qū)，提高線路的安全運(yùn)行條件。在各方面條件允許的情況下，本次工程線路盡可能與已有及擬建電力線并行，減少交叉跨越，降低建設(shè)成本。做好輸電線路對環(huán)境影響的各項(xiàng)評價工作，對涉及外部條件的環(huán)境影響評價、壓覆礦產(chǎn)評估、地質(zhì)災(zāi)害評估、文物調(diào)查及評估、地震安全性評價等工程前期工作都需得到相關(guān)行政管理部門的許可批準(zhǔn)后，工程才能實(shí)施。

二、桿塔設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)總體思路的確定

在設(shè)計(jì)高壓輸電線路桿塔的過程中，必須嚴(yán)格按照相關(guān)的技術(shù)規(guī)范要求來進(jìn)行，同時必須綜合考慮桿塔工程的功能、施工保護(hù)、環(huán)境保護(hù)、施工條件（人員、設(shè)備、資金）、施工地的地質(zhì)水文條件等多方面因素對桿塔設(shè)計(jì)的深刻影響，從而制定出科學(xué)合理的、全面的桿塔設(shè)計(jì)總體思路大綱[1]。

2、桿塔類型的選擇

在整個高壓輸電線路工程的建設(shè)資金中，桿塔工程約占三分之一，同時，由于不同類型的桿塔其對運(yùn)輸、造價、施工、用地等方面的要求也不同，因此，科學(xué)選擇恰當(dāng)?shù)臈U塔類型具有重要的現(xiàn)實(shí)和經(jīng)濟(jì)意義。對于新建線路工程，一般應(yīng)該在建設(shè)資金允許的前提下，選擇一種或兩種施工簡單、材料準(zhǔn)備容易的直線水泥桿，在線路的拐彎處或跨越位置選擇角鋼塔，以提高工程的安全性能。

對于沿規(guī)劃道路而建的多回同塔高壓輸電線路，應(yīng)該選擇鋼管塔作為線路桿塔，因?yàn)槠湔嫉孛娣e較小且便于施工。不過，鋼管塔并不適用于大的轉(zhuǎn)角塔，原因是其結(jié)構(gòu)構(gòu)造容易使得桿頂撓度變形，且會導(dǎo)致基礎(chǔ)施工投入大幅度增加。因此，從安全、投資及環(huán)境等角度綜合考慮，一般建議直線塔優(yōu)先選擇鋼管塔，而轉(zhuǎn)角塔選擇角鋼塔會更加合適。

對于那些已經(jīng)投入運(yùn)行多年的老舊高壓輸電線路，如果出現(xiàn)對地距離不足、存在安全隱患問題等情況，那么在設(shè)計(jì)新建線路時，應(yīng)該科學(xué)減小水平檔距，優(yōu)先選擇較高的桿塔，以增加導(dǎo)線的對地距離。同時，在設(shè)計(jì)輸電線路的加高工程時，推薦運(yùn)用Y型鋼管塔（也稱酒杯型鋼管塔），因?yàn)槠浒惭b十分簡便，其占地面積小，同時還能大大縮短施工時間，具體表現(xiàn)在從前的桿塔施工一般都需要3至5天，而酒杯型鋼管塔的施工只需要1天。因此，也直接縮短了線路施工的停電期間，有利于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

三、送電線路的絕緣防雷和接地的設(shè)計(jì)

1、防雷設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)線路的電壓、負(fù)荷的性質(zhì)和系統(tǒng)運(yùn)行方式。對于平原地帶的桿塔來說，任何一根桿塔都要配備接地裝置，并且要與避雷線連接，來提高輸電線路防雷的可靠性和實(shí)用性。送電線路的絕緣配合，應(yīng)使線路能在工頻電壓、操作過電壓、雷電過電壓等各種條件下安全可靠地運(yùn)行。在海拔高度1000m以下地區(qū)，操作過電壓及雷電過電壓要求的懸垂絕緣子串絕緣子片數(shù)，不應(yīng)少于8片。耐張絕緣子串的絕緣子片數(shù)應(yīng)在8的基礎(chǔ)上增加。雷電過電壓最小間隙也應(yīng)相應(yīng)增大，并結(jié)合當(dāng)?shù)匾延芯€路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，地區(qū)雷電活動的強(qiáng)弱、地形地貌特點(diǎn)及土壤電阻率高低等情況，計(jì)算耐雷水平，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，采用合理的防雷方式。

2、送電線路應(yīng)沿全線架設(shè)地線。在年平均雷暴日數(shù)不超過15或運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明雷電活動輕微的地區(qū)，送電線路可不架設(shè)地線，但應(yīng)在變電所或發(fā)電廠的進(jìn)線段架設(shè)1～2km地線。桿塔上地線對邊導(dǎo)線的保護(hù)角，山區(qū)單地線送電線路應(yīng)采用20°左右。桿塔上兩根地線之間的距離，不應(yīng)超過地線與導(dǎo)線間垂直距離的5倍。

3、對絕緣地線長期通電的接地引線和接地裝置，應(yīng)限制地線上的電磁感應(yīng)電壓和電流，并選用可靠的地線間隙，校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和人身安全的防護(hù)措施，以保證絕緣地線的安全運(yùn)行。有地線的桿塔應(yīng)接地，在雷季干燥時，每基桿塔不連地線的工頻接地電阻，不宜大于15Ω。中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)在居民區(qū)的無地線鋼筋混凝土桿和鐵塔應(yīng)接地，其接地電阻不宜超過30Ω。通過耕地的送電線路，其接地體應(yīng)埋設(shè)在耕作深度以下；位于居民區(qū)和水田的接地體應(yīng)敷設(shè)成環(huán)形。采用絕緣地線時，利用鋼筋兼作接地引下線的鋼筋混凝土電桿，其鋼筋與接地螺母、鐵橫擔(dān)或地線支架之間應(yīng)有可靠的電氣連接。外敷的接地引下線可采用鍍鋅園鋼或鍍鋅扁鐵，其截面應(yīng)按熱穩(wěn)定要求選取，且不應(yīng)小于Φ12或40×40mm，引出線表面應(yīng)進(jìn)行有效的防腐處理，如熱鍍鋅。

四、高壓線路電流差動保護(hù)的設(shè)計(jì)

高壓輸電線路保護(hù)，直接影響電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。探索新的保護(hù)原理和設(shè)計(jì)方法，以提高輸電線路保護(hù)的性能，是高壓輸電線路保護(hù)研究領(lǐng)域中的一個重要課題。（1）保護(hù)原理分析。電流差動保護(hù)是基于故障分量的保護(hù)，由于電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時可看成線性系統(tǒng)，在故障時則可近似地將系統(tǒng)看成故障分量系統(tǒng)與正常運(yùn)行系統(tǒng)的疊加，保護(hù)采用故障分量系統(tǒng)分析，以減少負(fù)荷電流的影響。（2）方法的設(shè)計(jì)：在高壓線路的各種保護(hù)原理中，電流差動保護(hù)作為縱聯(lián)保護(hù)的一種，能夠完成全線快速切除故障的任務(wù)，且該保護(hù)具有靈敏度高、簡單可靠、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。新型差動保護(hù)在僅需一個電流傳輸通道的情況下能夠可靠地反映各種內(nèi)、外部故障的范圍，在通道正常時具有較高的可靠性，能夠滿足超高壓、長距離輸電線路對繼電保護(hù)主保護(hù)的要求，其原理保證了正常運(yùn)行時系統(tǒng)振蕩不誤動，對暫態(tài)過程影響不敏感；新型差動保護(hù)采用故障分量原理，在非全相運(yùn)行時不會誤動與拒動，對高阻接地故障等的情形，在較小使用浮動門檻后將有良好的靈敏度。

五、結(jié)束語

高壓輸電線路作為我國電網(wǎng)的重要組成部分，其設(shè)計(jì)的技術(shù)含量較高，勞動強(qiáng)度較大，同時還要在野外作業(yè)，受到各種自然因素的影響較大，所以在這種情況下，需要在設(shè)計(jì)過程中嚴(yán)格按照相關(guān)的程序來進(jìn)行，做好線路的勘測工作，選擇合理的桿塔型，設(shè)計(jì)要與工程實(shí)際相符合，根據(jù)所處的地理特點(diǎn)，因地制宜的選擇最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，從而使電網(wǎng)得以順利建設(shè)及快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]熊波.淺談送電線路桿塔的設(shè)計(jì)[J].中小企業(yè)管理與科技，2010（4）.

[2]王璋奇.輸電線路桿塔設(shè)計(jì)中的幾個問題[J].電力建設(shè)，2002（01）：19-21.