簡析架空輸電線路的設計要點與設計要求

胡特 闞勇

摘 要：架空輸電線路設計是一項綜合性很強的工作，線路設計正確與否，不僅決定著線路工程建設本身的技術、經濟合理性，也對電力系統(tǒng)運行的安全性、可靠性起著關鍵作用，基于此，本文簡述了架空輸電線路設計的重要性，對架空輸電線路設計要點及其設計要求進行了簡要分析，旨在提高架空輸電線路質量。

關鍵詞：架空輸電線路設計；重要性；設計要點；注意事項

一、架空輸電線路設計的重要性

架空輸電線路是輸電線路的重要組成部分，其涉及電氣、力學、機械等許多學科領域的知識，使得架空輸電線路設計所涉及的專業(yè)知識面非常廣，因此從事該項設計的人員不僅要掌握本專業(yè)的技術知識，而且還要了解相關專業(yè)的知識，熟悉國家有關規(guī)程規(guī)范及相關部門的特殊要求。此外隨著計算機網絡技術、傳感技術的不斷進步，設計人員更要不斷優(yōu)化對架空輸電線路的設計，從而提高電網的可靠性，保障電網安全穩(wěn)定的運行。

二、架空輸電線路設計要點的分析

1、路徑設計要點分析。路徑設計是架空輸電線路設計中的基本內容，包括輸電線路的可行性、經濟型和技術性，其會直接影響線路的整體質量。設計人員在設計輸電線路時，應盡量節(jié)省工程造價，并確保線路運行的可靠性和穩(wěn)定性。在架空輸電線路設計中，線路路徑設計分為圖上選線和現場選線兩個步驟。在圖上選線時，設計人員需先收集施工地質、氣象、通信、水文、林業(yè)和交通等方面的資料，并在此基礎上根據以往的經驗在輸電線路圖紙上標出線路的起點、終點和必經點，并選擇最合理的設計方案；在現場選線時，設計人員要提前徒步考察規(guī)劃線路，需要投入較多的時間和人力，現場線路選線要以少占、不占林地、農田等為原則，為了方便維修和施工，應選擇交通方便的路徑。

2、桿塔設計要點分析。桿塔是架空輸電線路的重要組成部分，其合理與否，直接決定著導線與地面、交叉跨越物之間的距離是否符合規(guī)程要求。目前常用的桿塔有鋼筋混凝土電桿和鐵塔兩種。在線路總投資中，桿塔部分約占40%，因此設計時應盡量使所選桿塔結構簡單、機械強度高、便于施工安裝和維護。

3、避雷線設計要點分析。避雷線架設在導線上方，其主要功能是防止導線遭受雷擊。架空線路是否架設避雷線應根據線路電壓等級、負荷性質和系統(tǒng)運行方式，并結合當地已有線路的運行經驗、地區(qū)雷電活動的強弱、地形地貌特點及土壤電阻率高低等因素來決定。避雷線要求機械強度高，耐振、耐腐蝕，并具有良好的導電性和足夠的熱穩(wěn)定性。

4、導線設計要點分析。架空輸電線路的主體是導線，其擔負著傳輸電能的作用。導線架設在桿塔上，在陽光、風、雨、冰雪、雷電和大氣溫度變化等自然條件和重力作用下運行，同時還會受到周圍大氣環(huán)境所含化學物質的侵蝕。因此，架空輸電線路的導線應滿足如下要求：（1）具有良好的導電性能；（2）必須具有足夠高的機械強度，要能承受機械力的作用；（3）架空導線在大氣環(huán)境中運行，應能承受大氣環(huán)境中有侵蝕性物質的作用，具有一定的抗氧化、抗腐蝕能力；（4）價格低廉、質量較輕。

5、絕緣子設計要點分析。架空線路的絕緣子是用來支持導線并使之與桿塔間絕緣的，它由絕緣部件與金屬部件膠裝在一起而構成。絕緣材料有電瓷、鋼化玻璃、塑料、環(huán)氧樹脂及合成材料等，目前使用最廣泛的是電瓷。絕緣子應具有足夠的絕緣強度和機械強度，同時對化學雜質的侵蝕具有足夠的抵抗能力，并適應周圍大氣條件的變化，如溫度、濕度變化的影響。

6、防雷設計要點的分析。架空輸電線路采用防雷裝置防止雷電干擾和破壞整個線路。防雷設計包括以下四方面：（1）設備保護。當避雷器、計算機等相關設備遭到損壞時，相關人員應及時更換。（2）屏蔽保護。在確保線路有效連接的條件下，盡量屏蔽外部干擾信息。（3）接地保護。其原理是通過接地的方法，將輸電線路中被施加的強電流、強電壓導出線路，并導入地下，進而防止雷電對系統(tǒng)的干擾和破壞。（4）裝置保護。設計人員應對相關防雷裝置進行全面保護，并在一定條件下改進防雷裝置。

三、架空輸電線路設計要求的分析

1、輸電線路路徑設計要求的分析。線路路徑設計目的就是盡量使路徑走向更合理、桿塔布置更經濟，同時減少對現有環(huán)境的影響，從而達到節(jié)省工程投資的目的。由于輸電線路穿越空間有著嚴格的條件限制，因此輸電線路路徑設計是一項極為細致與復雜的工作。一般而言，輸電線路路徑設計是先在地形圖上初步確定一條較好的路徑，結合各重點區(qū)域踏勘進行局部調整。部分設計單位使用遙感圖來進行線路的初選，這大大提高了線路初選的準確性和科學性。

2、、輸電線路桿塔設計要求的分析。輸電線路的直線塔和耐張塔均采用比較成熟的干子型塔。直線塔采用V型串布置型式，橫擔端部采用方形斷面，可以在基本不增加塔重的前提下，增加橫擔剛度，保證節(jié)點連接可靠；直線轉角塔采用L串，既可縮小極間距，壓縮線路走廊寬度，又可減輕塔重。通過優(yōu)化對比計算，根據架空輸電線路鐵塔的受力特點，塔身斷面采用方型斷面；并且對塔身斜材布置方式、鐵塔接腿方式進行優(yōu)化，使其達到最優(yōu)經濟坡度組合。此外隨著科學技術的不斷進步，輸電網也日趨智能化，對于季節(jié)臺風多發(fā)區(qū)可采取先進的傳感技術和高速通信技術，來對絕緣子及導線情況進行檢測，從而降低線路故障及線路事故發(fā)生概率。

3、輸電線路絕緣配合及防雷設計要求的分析。主要表現為：（1）絕緣子片數選擇要求。輸電線路的絕緣配合主要是選擇絕緣子型式、絕緣子串的片數和空氣間隙。它們應同時滿足工作電壓、操作過電壓和雷電過電壓的要求。直流輸電線路的絕緣子片數選擇主要取決于工作電壓下的污穢耐壓特性。因此，一般是根據污穢性能選擇絕緣子片數，再對操作過電壓、雷電沖擊及防覆冰閃絡要求進行校核。（2）污區(qū)劃分及鹽密取值要求。準確劃分全線污穢等級，確定各級污區(qū)范圍是直流輸電線路絕緣配置合理的重要前提條件。污穢等級的劃分需根據線長等值附鹽密度、結合污濕特征和運行經驗三因素綜合考慮。按此原則，對工程線路走廊沿線進行了污染情況調查，并按工程實際情況進行污區(qū)的劃分。

4、輸電線路交叉跨越設計要求的分析。當輸電線路與甲類火災危險性的生產廠房、甲類物品庫房、易燃、易爆材料堆場以及可燃或易燃、易爆液體貯罐的防火間距不應小于桿塔高度加3m，還應滿足其他的相關規(guī)定；當輸電線路跨越220kV及以上線路，鐵路，高速公路及特殊管道等時，懸垂絕緣子串宜采用雙聯串或兩個單聯串。

5、環(huán)境保護要求的分析。具體體現在：第一、輸電線路的設計中應對電磁干擾、噪聲等污染因子采取必要的防治策略，減少其對周圍環(huán)境的影響；第二、輸電線路設計應符合國家環(huán)境保護、水土保持和生態(tài)環(huán)境保護的有關法律法規(guī)的要求；第三、輸電線路無線電干擾限值、可聽噪聲限值和房屋附近未畸變電場值應符合相關標準；第四、對沿線相關的弱電線路和無線電設施應進行通信保護設計并采取相應的處理策略。

結束語

綜上所述，架空輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其承擔著由電源系統(tǒng)向電能消費系統(tǒng)進行電能傳輸、轉換、調節(jié)和分配的重任，因此為了充分發(fā)揮其作用，必須對其設計要點及設計要求進行分析。

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