架空送電線路設(shè)計技術(shù)探析

黃少豐

【摘 要】當下，我國的電網(wǎng)建設(shè)速度不斷加快，超高壓和特高壓輸電工程相繼投入運行。高壓架空送電線路的設(shè)計是電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容，它直接關(guān)系著電網(wǎng)的穩(wěn)定。合理設(shè)計架空送電線路有著重要的現(xiàn)實意義，本文針對高壓架空送電線路的設(shè)計展開論述，分別從：路徑選擇、桿塔選型、排桿定位以及桿塔基礎(chǔ)設(shè)計等方面進行了研究。

【關(guān)鍵詞】架空送電 線路設(shè)計 路徑選擇 桿塔選型 桿塔定位 基礎(chǔ)選型

【中圖分類號】TM726 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0020-01

0 引言

當下，我國的用電量增加迅速，國家大力投資電網(wǎng)建設(shè)，高壓架空線路朝著數(shù)量多、復(fù)雜化程度高的方向發(fā)展。這就導(dǎo)致了各線路之間的交叉現(xiàn)象，對供電的可靠性帶來了影響。因此，要對高壓架空送電線路進行深入研究，尤其要在路徑的選擇上加大研究力度，要深入到架線的現(xiàn)場，針對民事工作難以處理，資金短缺等問題給出具體對策，更重要的是要合理設(shè)計線路走向。

1 架空送電線路的路徑選擇

就高壓架空送電線路的路徑選擇來說具有很強的實踐性。貫穿整個選擇過程的指導(dǎo)思想是：在線路的起點和終點之間選擇一條既經(jīng)濟又安全的合理路徑，同時滿足可行性要求。主要分為室內(nèi)的圖上選擇和現(xiàn)場的選線兩大部分。對于前者而言，主要完成的是前期的準備工作，整理好選線過程中需要的資料，并借助衛(wèi)星圖片，在地形圖上設(shè)計出路徑選擇的初步方案，根據(jù)得到的工程資料，避開不適宜地區(qū)走線，綜合考慮交通氣候因素。對于后者而言，核心工作是將設(shè)計出的方案落實到現(xiàn)場實踐中，定出線路的大致走向。在實際現(xiàn)場，還應(yīng)該考慮到特殊塔位的設(shè)立是否可行。在早期，人們廣泛采用的現(xiàn)場選線工具是經(jīng)緯儀和全站儀，當下，GPS被普遍采用，它具有更快捷，準確度更高的特點，同時也能避免大量的林木砍伐，降低了選線給環(huán)境帶來的不利影響。

高壓架空送電線路的路徑選擇和技術(shù)要求需要遵循一定的原則。在遵守我國相關(guān)法律法規(guī)的前提下，還應(yīng)該綜合考慮交通條件和地理情況。選擇的路徑應(yīng)該具有便于施工和運行維護的交通便捷條件。盡可能的使得路徑長度最短，轉(zhuǎn)角的個數(shù)和特殊跨越段越少越好。在地質(zhì)方面，應(yīng)該選擇水文地質(zhì)條件好的路徑，盡量避開開采空區(qū)，防止地面坍塌給電力線路帶來安全事故。當線路需要經(jīng)過河流流域時，應(yīng)該盡量選擇河床平直和穩(wěn)定的地段，這樣才不會經(jīng)常受到洪水襲擊，跨越塔應(yīng)該位于底層穩(wěn)定的地方。在山區(qū)路徑選擇上，要避開陡坡、懸崖以及易出現(xiàn)泥石流的地段，當出現(xiàn)線路與山脊交叉現(xiàn)象時，應(yīng)該使線路從山脊的山鞍通過[1]。另外，尤其值得注意的地方是覆冰地區(qū)的選線，在選線之前，要對已經(jīng)存在的線路覆冰情況和類型進行調(diào)查，掌握覆冰嚴重和經(jīng)常雪崩地區(qū)，盡量讓線路避開這些地區(qū)。為了防止線路上結(jié)冰，應(yīng)該盡量讓線路遠離湖泊。

2 架空送電線路的桿塔選型

桿塔有多種型式，它們在造價、占地以及施工運輸?shù)确矫娑加泻艽髤^(qū)別。在整個電力線路的施工工程費用中，桿塔工程約占據(jù)了1/3，可見，桿塔的合理設(shè)計是非常重要的。在南網(wǎng)的標準化塔型設(shè)計還未全面應(yīng)用的情況下，比較成熟的桿塔設(shè)計為通用塔型設(shè)計。在設(shè)計初期，通常會根據(jù)線路的工程地形和檔距大小設(shè)計出幾種桿塔，設(shè)計原則是保證工程的經(jīng)濟性和合理性[2]。另外，也應(yīng)該對桿塔的使用負載條件進行充分利用，減少特殊桿塔的使用，如果桿塔的轉(zhuǎn)角較大，應(yīng)該盡量降低此桿塔的高度。如果設(shè)計的桿塔位于規(guī)劃區(qū)內(nèi)，比如：將桿塔設(shè)計于道路的綠化帶，應(yīng)該選擇使用同塔 多回的鋼管桿，有效節(jié)省了桿塔的占地面積，同時也有利于城市的景觀美化，但是，如果桿塔的轉(zhuǎn)角較大，則應(yīng)該采用鋼桿，這是因為轉(zhuǎn)角大的桿塔很容易造成桿頂?shù)膿隙茸冃巍．斢錾细邏鹤呃泉M窄的情況時，緊湊型桿塔是較為合適的塔桿型式。

3 架空送電線路排桿定位的設(shè)計

就架空送電線路排桿定位的原則來說，盡量不在陡坡處設(shè)立桿塔，以減少土石方的數(shù)量。盡量避免將桿塔設(shè)立在洼地、水庫、斷層等地質(zhì)條件不好的地方。在進行檔距配置時，要充分利用桿塔強度，同時，應(yīng)該對桿塔使用的條件給以嚴格的限制，兩個相鄰的檔距在大小上應(yīng)該適配，不應(yīng)該有過大的差別，以防產(chǎn)生縱向上的不平衡力。如果不同的導(dǎo)線相鄰時，在設(shè)計檔距大小時，應(yīng)該結(jié)合檔中導(dǎo)線的實際情況，靈活調(diào)節(jié)檔距。最后，在確定塔桿的位置后和塔型后，應(yīng)該全面檢查線路的設(shè)計條件，對設(shè)計是否有違背設(shè)計規(guī)范、規(guī)定的地方進行驗證，檢查的主要項目包括：對桿塔的使用條件進行檢查，對導(dǎo)線的運行條件進行檢查，對使用的絕緣子串的強度和耐張力進行檢查等[3]。

4 架空送電線路桿塔的基礎(chǔ)選型

在架空送電線路設(shè)計中，桿塔基礎(chǔ)是重要的構(gòu)件，它直接關(guān)系到架空送電線路的整體穩(wěn)定，對線路的安全運行起著重要作用。在工程造價和施工工期上也占有很大的比重，因此，要重點對待。在實際情況中，電力線路沿途的地址情況各異，進行基礎(chǔ)選型時會面臨錯綜復(fù)雜的外在環(huán)境，需要對不同情況進行分別考慮。應(yīng)遵守的基本原則有：基礎(chǔ)形式的選擇應(yīng)該與實際的地形和水文情況以及施工條件相配合，在規(guī)程和規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)盡量降低工程造價。鐵塔的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計需要滿足的功能是：可以承受各種工況下的負荷，工作性能良好，具有一定的耐久性能，出現(xiàn)異常的突發(fā)事件時能夠保持整體的穩(wěn)定。基礎(chǔ)設(shè)計首先應(yīng)滿足構(gòu)造要求，保證地基的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的強度，同時合理考慮施工設(shè)備的進、退場和地質(zhì)特點，選用最經(jīng)濟合適的基礎(chǔ)形式，一般選用混凝土量指標最低的基礎(chǔ)形式，且混凝土強度等級不宜太高，現(xiàn)場大體積混凝土才易施工。

下面對幾種常用的基礎(chǔ)型式進行分析：1）軸心直柱式剛性基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)的中心位于塔腳的垂直線上。在35-220kV的線路中使用較為廣泛，主要的優(yōu)點是便于施工，進行基礎(chǔ)預(yù)偏調(diào)整的時候也十分靈活，可以容易的進行鐵塔的調(diào)整就位。主要不足在于基礎(chǔ)的尺寸較大，需要對基礎(chǔ)進行平整處理，因此造成較大的挖方量，對環(huán)境帶來了一定的不利影響，具有較高的造價。2）斜插現(xiàn)澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)。這一基礎(chǔ)的主柱雙面是傾斜的，其坡度和塔身的坡度保持一致，有利于主材的水平力傳遞到基礎(chǔ)底部，有效減少了基礎(chǔ)主柱水平力，改善了主柱和底板的受力情況。主柱的水平力減少了，大大改善了側(cè)向的傾覆穩(wěn)定性，同時，也減少了主柱的截面積。主要不足在于一旦轉(zhuǎn)角超過30度，將會造成較大的預(yù)偏值，對這一預(yù)偏值的計算很難做到準確。另外，在底腳螺栓與塔腳處需要火曲，很難保證加工質(zhì)量。目前，這種基礎(chǔ)型式在220kV等級的線路中應(yīng)用較多。3）掏挖擴底基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)能充分發(fā)揮原狀土的承載性能，節(jié)省混凝土和鋼材用量，有利于降低工程造價，同時由于開挖面積小也有利于水土保持，對于沿途地質(zhì)條件較好路段，受力較小的直線塔有條件時應(yīng)優(yōu)先考慮掏挖擴底基礎(chǔ)型式。4）挖孔樁基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)型式在地形較陡，用長短腿結(jié)合一般加高基礎(chǔ)都滿足不了地形高差變化的的塔位山地上非常適用，全部采用人工挖掘，僅僅需要進行護壁的建筑，不需要模板，也不需要進行土方的回填。其優(yōu)點是從基礎(chǔ)中心到保護邊坡的距離很短，開挖的土石方量很少，占地少，有利于環(huán)境保護等。不足在于一旦碰上風(fēng)化巖石，將很難建筑基坑。這一基礎(chǔ)型式在山區(qū)高壓線路中應(yīng)用較多。5）鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)是用專門的機具鉆（沖）成較深的孔，以水頭壓力或水頭壓力和泥漿護壁，放入鋼筋骨架和水下澆注混凝土的樁基。鉆孔灌注樁基礎(chǔ)國內(nèi)有一套設(shè)計理論，也有成熟的施工、運行經(jīng)驗，該基礎(chǔ)型式安全可靠、可承受很大的荷載，根據(jù)上部荷載的大小及地質(zhì)情況可靈活選用多種樁基布置型式，特別適合于無法使用天然基礎(chǔ)的軟土層分布厚的大轉(zhuǎn)角或荷載很大的直線塔位。該基礎(chǔ)型式最大的缺點是工程造價高，特別是按電力定額計算出的造價比普通基礎(chǔ)大得多，而且施工難度相對較大；由于需使用專門機具，對桿塔位置的場地要求也較高。為節(jié)約工程投資，降低工程造價，應(yīng)根據(jù)實際地質(zhì)情況及荷載要求，盡量減少鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的使用。

5 結(jié)語

作為一個復(fù)雜而多變的過程，高壓架空送電線路的設(shè)計不能一概而論。通常情況下，需要經(jīng)過反復(fù)的線路修改和優(yōu)化才能達到理想的效果。對于線路設(shè)計來說，要尊重實際，以實際情況為基礎(chǔ)，綜合考慮各種因素的影響，不能照本宣科的一味生搬硬套。本文從路徑選擇、桿塔的選型、排桿定位以及桿塔基礎(chǔ)設(shè)計等方面對設(shè)計的具體內(nèi)容進行了闡述，以期能夠加快工程的建設(shè)進度并實現(xiàn)線路設(shè)計的科學(xué)合理和經(jīng)濟適用。

參考文獻

[1]荊林國，張韶晶.輸電線路設(shè)計應(yīng)注意的問題[J].農(nóng)村電氣化，2006，（11）.

[2]張俊生.架空輸電線路設(shè)計小議[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2006，（11）.

[3] 彭向陽，周華敏，鄭曉光，等.架空送電線路特殊增容運行研究[J].中國電力，2010.