高壓輸電線路設計應注意的問題

【摘 要】隨著國民經(jīng)濟實力的增強，我國的高壓輸電線路逐漸呈現(xiàn)距離長、容量大的特點。而220kV及110kV輸電線路作為我國現(xiàn)階段主要的供電網(wǎng)，擔負著電能輸送的主要任務，其供電可靠性直接影響著電能輸送的安全性和穩(wěn)定性。

【關鍵詞】高壓輸電線路設計；路徑優(yōu)化

引言

在高壓輸電線路設計的過程中，不斷遇到新的問題，如開發(fā)線路路徑選擇困難，施工占地的民事工作難以協(xié)調(diào)，線路改造停電時間短。如何應對新形勢，最大限度地滿足電網(wǎng)建設需要已成為電力建設者共同關注的熱點和難點問題。

1.路徑優(yōu)化選擇

輸電線路路徑選擇是整個線路設計工作中的關鍵，方案的合理性對線路的經(jīng)濟、技術(shù)指標和施工、運行條件起著重要作用。在這個過程中，首先要了解當?shù)氐臍庀蟆⑺?、地質(zhì)條件。根據(jù)當?shù)氐匦翁攸c，合理選擇路徑。在此基礎上，對線路沿線地上、地下、在建、擬建的工程設施，尤其是采礦區(qū)的資料，進行充分的收集和調(diào)研。并應用衛(wèi)片選線技術(shù)，進行多方案路徑比選。應用全壽命周期成本（LCC）管理方法，比選出最優(yōu)路徑。

路徑應避開不良地質(zhì)、水文及氣象地段，提高工程抵御自然災害和突發(fā)事故的能力和水平；避讓了危及線路安全可靠運行的設施，減少了線路建設對地方規(guī)劃及其它設施的負面影響；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，降低建設成本。做好輸電線路對環(huán)境影響的各項評價工作，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行政管理部門的許可批準后，工程才能實施。

2.桿塔設計

2.1桿塔選型

不同的桿塔型式在造價、占地、施工、運輸和運行安全等方面均不相同，桿塔工程的費用約占整個工程的30～40%，合理選擇桿塔型式是關鍵。目前，高壓線路設計過程中桿塔選型，一般是從技術(shù)、施工及運輸、運營和投資等方面考慮，應該遵循以下幾方面的要求：

1）桿塔的型式直接影響到線路的施工運行、維護和經(jīng)濟等各個方面，所以在選型時應綜合考慮運行安全、維護方便和節(jié)約投資，同時注意當?shù)厥┕ぁ⑦\輸和制造條件。在平地、丘陵及便于施工的地區(qū)，應首先采用預應力混凝土電桿。在運輸和施工困難的地區(qū)，宜采用拉線鐵塔；不適于打拉線處，可采用鐵塔。目前，鋼筋混凝土電桿在 35～220kV 線路上得到了廣泛運用，在220kV線路上使用的也不少。220kV 及以上線路使用鐵塔較多。110kV 及以上線路雙回線路也多采用鐵塔。

2）設計冰厚15mm及以上地區(qū)，不宜采用導線非對稱排列的單柱拉線桿塔或無拉線單桿。

3）轉(zhuǎn)動橫擔和變形橫擔不應用在檢修困難的山區(qū)，重冰區(qū)以及兩側(cè)檔距或標高相差過大易發(fā)生誤動作的地方。

4）為了減少對農(nóng)業(yè)耕作的影響、少占農(nóng)田，110kV 及以上的送電線路應盡量少用帶拉線的直線型桿塔；60kV及以下的送電線路宜采用無拉線的直線桿塔。

5）在一條線路中，應盡量減少桿塔的種類和規(guī)格型號。

2.2桿塔基礎設計

桿塔基礎作為輸電線路結(jié)構(gòu)的重要組成部分，它的造價、工期和勞動消耗量在整個線路工程中占很大比重。其施工工期約占整個工期一半時間，運輸量約占整個工程的60%，費用約占整個工程的20%～35%。目前我國高壓輸電線路所采用的普通基礎（不包括樁基礎）均屬于淺基礎類型，分回填土和原狀土兩大類。分別按土重法和剪切法計算。輸電線路桿塔基礎在受力上與其它建筑物基礎有所不同，主要是輸電線路桿塔基礎除了受下壓力作用外，還要受大小基本相等的上拔力作用，同時還有水平力作用。而一般的建筑物結(jié)構(gòu)的自重大，基礎只受下壓力，不出現(xiàn)上拔力。因此在輸電線路基礎設計時都要既能滿足上拔力又能滿足下壓力的要求。既要利用土的地耐力承受壓力，又要利用土的重力抵抗拔力。

2.3鋼材選擇

鋼材材質(zhì)為現(xiàn)行國家標準Q235系列和Q345系列。按實際使用條件確定鋼材級別，L63×5及以上角鋼規(guī)格可以采用Q345鋼材。螺栓和螺母的材質(zhì)及其特性應分別符合現(xiàn)行規(guī)范《緊固件機械性能螺栓、螺釘和螺柱》和《緊固件機械性能螺母》的規(guī)定。關于導線型號。常規(guī)330kV線路采用2XLGJ-300/40導線，相應每相總鋁截面面積為600.18mm2，330kV線路桿塔與基礎的連接采用地腳螺栓方式。

3.送電線路的絕緣防雷和接地

3.1防雷設計，應根據(jù)線路的電壓、負荷的性質(zhì)和系統(tǒng)運行方式。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用性。送電線路的絕緣配合，應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)，不應少于8片。耐張絕緣子串的絕緣子片數(shù)應在8的基礎上增加。雷電過電壓最小間隙也應相應增大，并結(jié)合當?shù)匾延芯€路的運行經(jīng)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情況，計算耐雷水平，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，采用合理的防雷方式。

3.2送電線路應沿全線架設地線。在年平均雷暴日數(shù)不超過15或運行經(jīng)驗證明雷電活動輕微的地區(qū)，送電線路可不架設地線，但應在變電所或發(fā)電廠的進線段架設1～2km地線。桿塔上地線對邊導線的保護角，山區(qū)單地線送電線路應采用20°左右。桿塔上兩根地線之間的距離，不應超過地線與導線間垂直距離的5倍。

3.3對絕緣地線長期通電的接地引線和接地裝置，應限制地線上的電磁感應電壓和電流，并選用可靠的地線間隙，校驗其熱穩(wěn)定和人身安全的防護措施，以保證絕緣地線的安全運行。有地線的桿塔應接地，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，其接地體應埋設在耕作深度以下；位于居民區(qū)和水田的接地體應敷設成環(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、鐵橫擔或地線支架之間應有可靠的電氣連接。外敷的接地引下線可采用鍍鋅園鋼或鍍鋅扁鐵，其截面應按熱穩(wěn)定要求選取，且不應小于Φ12或40×40mm，引出線表面應進行有效的防腐處理，如熱鍍鋅。

4.新型節(jié)能金具

輸電線路中的金具節(jié)能問題已經(jīng)引起極大關注。通過大量實驗證明，鋁合金金具線夾節(jié)能效果明顯，在發(fā)達國家已普遍采用，在我國也已引起有關部門的高度重視，在部分供電部門開始應用，在技術(shù)上已經(jīng)過關。節(jié)能金具結(jié)構(gòu)先進，減少營運維修頻率，大幅度節(jié)約了線路維修費用，但金具價格為傳統(tǒng)金具的數(shù)倍，如果將其節(jié)能效果計算進去，一般2年左右就可以收回全部投資，而且長此以往將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。

5.結(jié)語：

高壓輸電線路線路設計是一項技術(shù)含量較高，勞動強度較大，時效性要求很高的野外工作，而且受天氣、環(huán)境、地理狀況等的影響較大，因此，在設計過程中要做好線路勘測，桿塔型選擇等，避免在線路設計中脫離工程實際，一味生搬硬套是無法保證設計質(zhì)量與滿足電網(wǎng)需要的。只有結(jié)合實際，因地制宜，通過優(yōu)化方案，攻關，不斷探索與創(chuàng)新，才能滿足建設堅強電網(wǎng)的要求。

參考文獻：

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