35～110kV輸電線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

山東合銳恒基電力設(shè)計(jì)咨詢有限公司 潘 威

1 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)電力供應(yīng)的需求日益增加，電力系統(tǒng)也在快速演變。架空輸電線路具有出色的性能，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的輸送，覆蓋范圍廣，尤其適用于我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)的建設(shè)。電力工程的設(shè)計(jì)是非常重要的，其能夠保證項(xiàng)目的順利完成。盡管近年來(lái)我國(guó)輸電線路設(shè)計(jì)取得了顯著進(jìn)步，但仍有許多挑戰(zhàn)需要克服，例如，路徑選擇不當(dāng)、桿塔選型不合理、導(dǎo)線選型不當(dāng)、防雷措施不足等。這些問(wèn)題的出現(xiàn)，嚴(yán)重阻礙了輸電線路的可持續(xù)發(fā)展，也拖累了電力工程的建設(shè)[1]。因此，必須采取有效措施對(duì)輸電線路進(jìn)行合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，以此有效降低輸電線路建設(shè)成本和提升輸電線路運(yùn)行效率以及輸電能力。

本文將結(jié)合具體實(shí)例， 35～110kV 輸電線路的基本知識(shí)；35～110kV 輸電線路路徑選擇及桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；35～110kV 輸電線路導(dǎo)線截面積與電氣強(qiáng)度計(jì)算；35～110kV 輸電線路耐雷水平分析；35～110kV 輸電線路接地電阻值的確定方法等5個(gè)方面進(jìn)行論述。

2 35～110kV 輸電線路設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)現(xiàn)狀分析

2.1 路徑選擇難度大

高壓輸電線路的安全可靠性取決于其正確的路徑選擇，因此，正確的路徑規(guī)劃和設(shè)計(jì)對(duì)于保證高壓輸電線路的安全可靠性至關(guān)重要。合理的路徑規(guī)劃不僅能夠提高施工效率，還能夠降低成本，改善運(yùn)行條件，并且提供技術(shù)指導(dǎo)。隨著時(shí)代的發(fā)展，輸電線路走廊的設(shè)計(jì)變得越來(lái)越復(fù)雜，需要考慮的因素也越來(lái)越多。這些因素包括，內(nèi)容豐富、涉及面廣、政策性強(qiáng)、設(shè)計(jì)成本高、協(xié)調(diào)困難、出現(xiàn)問(wèn)題的可能性等。

在線路工程中，必須面對(duì)許多挑戰(zhàn)，包括建筑、交通、管理、環(huán)境、政策、法律、市場(chǎng)、經(jīng)營(yíng)等。在選擇線路時(shí)，不僅要考慮這些挑戰(zhàn)，還必須綜合考量這些因素，以確保項(xiàng)目能夠順利完成[2]。這項(xiàng)任務(wù)不僅需要專業(yè)的技能，也需要豐富的經(jīng)驗(yàn)。只有通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，才能更好地應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。應(yīng)該注意到，由于輸電線路建設(shè)是一項(xiàng)非常龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，所以所涉及的方面很多，需要各個(gè)部門之間密切合作，共同努力解決其中存在的各種問(wèn)題。

2.2 桿塔選型不經(jīng)濟(jì)

在高壓輸電線路建設(shè)過(guò)程中，桿塔工程造價(jià)占比較大，而桿塔的使用條件決定了桿塔的造價(jià)，因此保證桿塔規(guī)劃的科學(xué)性，可以使輸電線路工程的造價(jià)控制在相應(yīng)的范圍內(nèi)，可見(jiàn)，桿塔的選擇是輸電線路設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。在建設(shè)高壓輸電線路時(shí)，由于水文氣象條件復(fù)雜、地質(zhì)條件復(fù)雜以及線路路徑較長(zhǎng)等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員在前期設(shè)計(jì)階段必須對(duì)所涉及的地形和周圍環(huán)境進(jìn)行全面調(diào)查和分析，并且要科學(xué)規(guī)劃桿塔，以確保工程的順利完成，避免使用大型鐵塔，從而降低輸電線路建設(shè)的成本[3]。但是當(dāng)前我國(guó)部分地區(qū)在桿塔選型上存在一些問(wèn)題，例如為了節(jié)省資金，減少鐵塔數(shù)量，沒(méi)有充分考慮到當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平；或者因?yàn)槿狈ο嚓P(guān)專業(yè)知識(shí)，未能結(jié)合實(shí)際情況來(lái)合理地確定桿塔類型及高度，導(dǎo)致桿塔選型不合理，不僅增加了工程建設(shè)投資，還可能影響后期運(yùn)行維護(hù)工作的開(kāi)展。

2.3 導(dǎo)地線選型不合理

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，供電需求日益緊張，各地區(qū)建設(shè)的輸電網(wǎng)絡(luò)也面臨著更多的挑戰(zhàn)。部分地區(qū)的輸電基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，電力設(shè)備出現(xiàn)了過(guò)載問(wèn)題，嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。由于供電設(shè)施的電損過(guò)大，一些地區(qū)的電壓出現(xiàn)了明顯的偏低，這給當(dāng)?shù)鼐用窈统鞘邪l(fā)展帶來(lái)了極大的不利影響。目前，我國(guó)的輸電線路設(shè)計(jì)仍處于起步階段，缺乏對(duì)導(dǎo)地線的要求、傳輸特性、線路可靠性和傳輸容量的充分考慮。此外，由于施工單位為了節(jié)省成本，在采購(gòu)和使用原材料時(shí)，經(jīng)常會(huì)采取一些不合格的方式，這會(huì)嚴(yán)重危害輸電線路的安全。因此需要加強(qiáng)對(duì)導(dǎo)地線選型的研究，提高其合理性與科學(xué)性，以確保輸電線路能夠滿足現(xiàn)代社會(huì)的用電需求。同時(shí)，還需進(jìn)一步完善相關(guān)法律法規(guī)，加大監(jiān)管力度，嚴(yán)厲打擊違法違規(guī)行為，保障輸電線路工程質(zhì)量。只有這樣才能更好地推動(dòng)我國(guó)電力事業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展[4]。

2.4 防雷保護(hù)措施不當(dāng)

經(jīng)過(guò)多年的研究發(fā)現(xiàn)，在電力系統(tǒng)中，50%～60%的故障都是由雷擊導(dǎo)致的。特別是在山區(qū)和高海拔地區(qū)，由于地形和氣候條件的限制，這些故障往往都是由雷擊導(dǎo)致的。在強(qiáng)烈的雷雨天氣中，室外電氣設(shè)備的回路系統(tǒng)受到強(qiáng)烈的沖擊，導(dǎo)致大范圍的破壞，其中包括絕緣構(gòu)件的破裂、線路的斷裂、電纜的燒斷以及設(shè)備的爆裂，從而帶來(lái)無(wú)法估量的損失。因此，為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，必須采取一系列有效的防雷保護(hù)措施。但是，當(dāng)前許多電力企業(yè)仍然沒(méi)有意識(shí)到這一問(wèn)題的重要性，或者說(shuō)其并未認(rèn)識(shí)到雷電防護(hù)工作對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)的重要意義。這種情況下，即使有再好的防雷裝置也無(wú)濟(jì)于事。

3 35～110kV 輸電線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1 35～110kV 輸電線路路徑選擇

正確的送電線路路徑的選取至關(guān)重要，不但能夠極大地提升線路的經(jīng)濟(jì)效益，而且可以有效降低工程建設(shè)的投入，同時(shí)也能夠提高施工的便捷性、質(zhì)量和運(yùn)行的安全。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須把路徑的優(yōu)化作為最終目標(biāo)，以確保國(guó)家的發(fā)展利益得到最佳的實(shí)現(xiàn)。在考慮到各種因素的基礎(chǔ)上，決定采取一種綜合性的電力系統(tǒng)規(guī)劃方案。這種方案將包括當(dāng)?shù)氐某鞘邪l(fā)展、自然環(huán)境和文化遺產(chǎn)的保護(hù)、軍事和通訊基礎(chǔ)設(shè)施的安排、森林資源、礦產(chǎn)資源、水文和地質(zhì)條件、交通和周邊環(huán)境的整治。此外，還需要對(duì)該地區(qū)的地形地貌進(jìn)行詳細(xì)的勘測(cè)和研究，并結(jié)合相關(guān)資料進(jìn)行全面評(píng)估，從而確定最合適的線路路徑。

在具體實(shí)施過(guò)程中，首先會(huì)充分了解工程所在區(qū)域的情況，然后通過(guò)多種渠道收集有關(guān)信息，如衛(wèi)星遙感技術(shù)、地圖測(cè)繪等方法來(lái)獲取最新數(shù)據(jù)，最后經(jīng)過(guò)專業(yè)人員的分析和判斷后得出最優(yōu)路徑?？傊?，合理科學(xué)的路徑選擇是保證電網(wǎng)建設(shè)順利開(kāi)展的前提保障，只有這樣才能盡可能地發(fā)揮其作用，使得整個(gè)項(xiàng)目取得良好的效果。

通過(guò)仔細(xì)的調(diào)查與分析發(fā)現(xiàn)，為了確保安全，高壓輸電線路的設(shè)計(jì)必須不斷改進(jìn)。為了做到這一點(diǎn)，必須加強(qiáng)對(duì)施工周圍環(huán)境的監(jiān)督，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并采取有效的措施，以期獲得更好的結(jié)果，同時(shí)有效地運(yùn)用人力、物力資源，達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。在開(kāi)展勘探活動(dòng)之前，必須對(duì)周圍的電力網(wǎng)絡(luò)情況進(jìn)行詳盡的考察，并結(jié)合多種因素，精心篩選出有效的資源，經(jīng)過(guò)深入的研究和分析，最終提出一份完善的、符合實(shí)際的高壓輸電線路規(guī)劃方案。為了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的結(jié)果，應(yīng)該盡可能選擇低彎道、少拐角、短路線、地勢(shì)平緩、方便交通、優(yōu)越的地質(zhì)環(huán)境、減少建筑物對(duì)土地的占用等措施。同時(shí)也需要協(xié)調(diào)好與公共交通、鐵路、水利、城市規(guī)劃和航空等部門的關(guān)系。

3.2 35～110kV 輸電線路桿塔選型

在建造高層建筑時(shí)，會(huì)考慮使用不同種類的塔柱。例如，混凝土電桿、鋼管桿和鐵塔都是常見(jiàn)的選擇。此外，還有一些特殊的塔柱，其能夠承受更大的壓力，因此也被稱為高層建筑。桿塔的類型各異，但都能滿足特定的應(yīng)用需求。懸垂直線桿塔是一種常見(jiàn)的桿塔，能夠抵抗垂直和水平的負(fù)載，而且在線性行駛時(shí)也能保持足夠的穩(wěn)定性，從而能夠應(yīng)對(duì)突發(fā)的斷線事件或者其他緊急情況。耐張型桿塔具有極高的安全性，不僅可以抵御外界的沖擊，還能夠有效地阻擋外界的風(fēng)險(xiǎn)，使得桿塔不會(huì)倒塌，大大降低了事故的發(fā)生率。此外，桿塔還具有良好的穩(wěn)定性，能夠承受外界的轉(zhuǎn)角和張力，使得其在不同的環(huán)境中都能保持穩(wěn)定。當(dāng)線路轉(zhuǎn)角小于3°時(shí)，懸垂轉(zhuǎn)角桿塔的使用可以有效地緩解角度對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響。終端桿塔作為連接線路與入口的第一個(gè)重要支柱，不僅要確保線路的穩(wěn)定性，還要承受一定的拉伸壓力。一般來(lái)說(shuō)，這類桿塔可以有效地改變角度，以便承載更多的負(fù)載。因此，在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，必須根據(jù)實(shí)際情況精心挑選合適的桿塔，以確保輸電線路的安全性。

為了確保桿塔的可靠性、可持續(xù)性、可操作性，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)深入分析桿塔的荷載特性，并將其作為線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及桿塔規(guī)劃的基礎(chǔ)。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格把關(guān)桿塔的投資，盡可能地降低其成本，以達(dá)到更好的安全性、可靠性及高效性。在制定輸電線路方案時(shí)，設(shè)計(jì)者需要對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂?、地形、河流等因素進(jìn)行深入研究，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行精準(zhǔn)分析，以便確保桿塔的安裝。此外，還需要仔細(xì)考量桿塔之間的空間聯(lián)系，以及桿塔頂部與地表的距離，以保證安裝的準(zhǔn)確性。為了提高輸電線路的安全性和可靠性，應(yīng)該充分利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境，仔細(xì)篩選出符合要求的桿塔，并對(duì)其間的距離進(jìn)行有效的管理。通過(guò)對(duì)這些桿塔的深入分析，已經(jīng)找出一系列適用于輸電線路建設(shè)的優(yōu)秀方案。經(jīng)過(guò)全面的研究，發(fā)現(xiàn)一些有效的方法可以應(yīng)用于此項(xiàng)目，包括改變塔型、調(diào)整桿塔的間隔以及調(diào)整塔頭的擺動(dòng)角度。

3.3 35～110kV 輸電線路導(dǎo)地線選型

在設(shè)計(jì)輸電線路時(shí)，應(yīng)該全面考慮多方面的因素，其中導(dǎo)地線的選擇至關(guān)重要。不僅影響著系統(tǒng)的輸出容量，還會(huì)直接影響到其機(jī)械強(qiáng)度和電氣特性，因此，應(yīng)該根據(jù)過(guò)去的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，以及當(dāng)前的實(shí)際狀況，進(jìn)行綜合評(píng)估，以確保最終的輸電線路的安全可靠。經(jīng)過(guò)詳細(xì)的分析發(fā)現(xiàn)，采用具有良好的電氣、機(jī)械特性和低廉的價(jià)格的導(dǎo)線，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的理想選擇。這些導(dǎo)線不僅具有良好的節(jié)能效果，還能夠滿足復(fù)雜的運(yùn)行要求，尤其是在高負(fù)荷的情況下，其節(jié)能效果更為顯著。

此外，由于輸電線路所經(jīng)區(qū)域地形地貌較為復(fù)雜，氣候條件也不盡相同，因此，對(duì)于不同地區(qū)的輸電線路，需要采取相應(yīng)的措施來(lái)保證其正常穩(wěn)定運(yùn)行。例如，在一些海拔較高的地方，為了避免出現(xiàn)覆冰等問(wèn)題，可以采用耐低溫的導(dǎo)線材料；而在一些風(fēng)沙較大的地區(qū)，則需要采用防蝕性能好的導(dǎo)線材料等。

為了確保OPGW 光纜的安全性，在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須嚴(yán)格遵守一系列規(guī)定，例如，單相接地故障電流必須達(dá)到最大值，短路故障切除時(shí)間必須控制在0.5s 以內(nèi)，以確保光纜的短路熱容量達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)OPGW 系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，由于故障點(diǎn)與廠（站）之間的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，短路電流會(huì)顯著下降，特別是在接近廠、變電站的幾檔，電流會(huì)達(dá)到極限，這也是OPGW 系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素。

3.4 輸電線路設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)

為了保證35～110kV 輸電線路的安全和可靠性，提高從業(yè)人員的能力和素質(zhì)是非常重要的。這個(gè)任務(wù)涉及的領(lǐng)域非常廣泛，技能標(biāo)準(zhǔn)非常嚴(yán)格，所以需要建立一個(gè)多方合作的機(jī)制，邀請(qǐng)?jiān)S多專家來(lái)共同參與，以確保項(xiàng)目的順利實(shí)施。為了滿足未來(lái)的需求，必須加強(qiáng)對(duì)年輕一代的培養(yǎng)，鼓勵(lì)其在實(shí)際操作中不斷學(xué)習(xí)，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，并且通過(guò)舉辦各類培訓(xùn)課程來(lái)提升員工的綜合素質(zhì)，使之具備足夠的能力去完成所承擔(dān)的職責(zé)。此外，還應(yīng)該注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神的培養(yǎng)，讓所有人都能夠充分發(fā)揮自己的作用，形成一個(gè)團(tuán)結(jié)、高效的工作氛圍。

4 結(jié)語(yǔ)

為了保證35～110kV 輸電線路的安全和可靠性，提高設(shè)計(jì)和施工人員的能力和素質(zhì)是非常重要的。這需要涉及許多不同的領(lǐng)域，需要滿足高標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。因此，需要建立一個(gè)多方合作的機(jī)制，邀請(qǐng)專家來(lái)參與，以確保所有的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目能夠順利實(shí)施，為我國(guó)的輸電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供技術(shù)支持。同時(shí)，還需要加強(qiáng)對(duì)于相關(guān)從業(yè)者進(jìn)行培訓(xùn)，使其更加熟悉并掌握最新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，從而在實(shí)際工作中作出更為準(zhǔn)確、合理的判斷和決策。只有這樣才能有效地提升我國(guó)電力行業(yè)的整體水平，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)健康發(fā)展。