35kV架空輸電線路設計問題及解決措施

黃中華

35kV架空輸電線路設計問題及解決措施

黃中華

（國網(wǎng)四川省電力公司德陽供電公司 四川德陽 618000）

在目前我國電力系統(tǒng)設計過程中，架空輸電線路設計是一項比較復雜的學科。35kV架空輸電線路的設計主要三個階段，即可行性研究、初步設計階段與施工圖設計階段，設計工作中要求設計人員要有較好的專業(yè)基礎知識，在設計中對可能存在或者發(fā)生的問題要做到及時解決，保證輸電線路更加安全的運行。本文主要從幾個方面對35kV輸電線路設計中所遇到的設計問題及解決措施進行探討。

架空輸電線路；設計問題；解決措施

1 引言

35kV輸電線路的設計，主要有初步設計和施工圖設計兩個階段，初步設計是系統(tǒng)設計中比較關鍵的階段，要考慮眾多因素，主要有：線路路徑選擇、導線和地線選型、氣象條件、絕緣配合和防雷、桿塔和基礎設計、導線對地和交叉跨越距離以及工程預算等等。線路設計的主要原則都應該在此階段中明確，設計人員應盡全力研究透徹。施工圖設計是線路設計中另外一個比較重要的階段，是根據(jù)初步設計原則所做的進一步具體設計。對初選的、經(jīng)過評審的最佳線路設計方案進行實地測繪，打桿位樁；根據(jù)要考慮的實際因素完成詳盡圖紙設計；做出準確完整的報表，提供施工設計說明書還有預算書。35kV輸電線路設計應確保輸電線路運行合理、安全、經(jīng)濟。

2 初步設計階段

2.1 選擇最佳的路徑方案

輸電線路的造價與線路路徑方案是密切相關的。選線時要從諸多方面進行考慮。從路徑選擇的基本原則來看，施工便捷、運行安全、經(jīng)濟合理等是施工設計中所應遵循的基本要求。同時還要盡可能選擇路徑短、水文和地質條件較好、特殊跨盡可能少的路徑，同時還要盡可能避開房屋、防護林和綠化區(qū)、果林、公園等。比如：秦皇島市由于地質史上的多次地殼運動造成境內(nèi)復雜的地質構造，加之外應力的作用，逐步形成了境內(nèi)形態(tài)多樣的地貌地形。地形趨勢是西北高，西南低，形成山地、丘陵、平原、淺海4個地帶，呈梯形分布。地貌類型復雜多樣，有山地、丘陵、平原、盆地等。境內(nèi)都山、老嶺、響山、背牛頂、角山、聯(lián)峰山等，影響輸電線路路徑選擇的因素比較多。

2.2 導線和地線選型

導線截面的一般主要是按經(jīng)濟電流密度來選擇，根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃提供的負荷資料選定，用電暈、電壓損失、發(fā)熱條件及機械強度加以校驗。由于現(xiàn)階段我國的經(jīng)濟發(fā)展速度較快，不乏有的行業(yè)缺乏一定的長遠規(guī)劃，當輸電線路路徑選擇完畢后，很快運行線路就達到滿負荷狀態(tài)。經(jīng)過一段時間后，就會有相當多的線路處在超負荷運行的情況，不僅電量損耗加大，而且原有輸電導線的鏈接點處發(fā)熱，給線路運行帶來很大安全隱患。因此，經(jīng)濟電流密度在選擇時，須結合著當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展規(guī)劃來進行合理的篩選。如果有條件，可以適當增大最大負荷所利用小時數(shù)，減少輸電線路在正常運行后，因不合適的導線截面，造成的超負荷運行。導線類型應根據(jù)使用條件及使用環(huán)境來進行合理選擇，正常情況下，選擇普通鋼芯鋁絞線即可，但對于冰凍區(qū)的線路應該選用耐寒性更好的鋁合金鋼芯鋁絞線，還有比如，為提高輸送容量時進行舊線路改造，此時可考慮采用耐熱性能較好的鋁合金鋼芯鋁絞線，這樣就要考慮到鋁鋼截面比。導線確定后就要確定選擇合適截面的地線，通常情況下是要根據(jù)規(guī)程要求選定地線截面并確定型號。選用普通地線應對其進行熱穩(wěn)定校驗，對于環(huán)境狀況較差地區(qū)宜采用鋅鋁合金度層鋼絞線。

2.3 氣象條件

在輸配電線路的初步設計時，當?shù)氐臍庀髼l件是設計人員要首先明確的。氣象條件應根據(jù)當?shù)氐挠嘘P氣象資料和當?shù)匾延芯€路在當?shù)貧庀髼l件下的運行情況進行綜合考慮。輸電線路設計主要考慮下列氣象條件：

（1）最高溫度：決定導線最大弧垂，使導線與地面及被跨越物保持安全距離；

（2）最低溫度：電線應力有可能出現(xiàn)在最低溫度，判斷上拔與地線穿越距離；

（3）年平均氣溫：用以決定平均運行應力，防振需要，不得超過25%破壞應力；

（4）最大風速：可能出現(xiàn)最大負荷，此時風速決定最大允許應力，決定桿塔最大水平符合，校驗最大風偏對塔身或拉線的間隙以及導線與所臨近的建筑物的水平安全距離；

（5）導線覆冰：用于計算導線、電桿等部件的機械強度；

（6）雷電日數(shù)：用于防雷保護方面的設計考慮。

送電線路設計用的氣象條件，廣義地說是指那些與架空線路的電氣強度和機械強度有關的氣象參數(shù)如：風速、氣溫、濕度、雷電參數(shù)等。但機械計算的氣象參數(shù)主要指風速、覆冰厚度和氣溫，稱之為設計用氣象條件的三要素。三個的取值稱之為氣象條件組合，不僅要反映自然的變化規(guī)律，同時還要反應出三個氣象條件同時出現(xiàn)的可能性，又要考慮技術和經(jīng)濟上的合理性；既客觀的反應實地的危險程度，保證輸電導線在運行、施工、檢修工作環(huán)節(jié)中的的可靠性，又要考慮經(jīng)濟上的合理以及計算方便。一般情況下。考慮到氣象條件時，技術要求主要是保證線路在一些特殊情況下，比如風速較大、有覆冰、低溫或高溫情況下能夠平穩(wěn)安全運行，在線路突然斷掉的情況下，桿塔不倒，不會進一步引起次生事故。在風速達到最大或者內(nèi)部電壓過載時，導線對地不發(fā)生閃絡事故，在覆冰或者最高溫度時保證導線對地有足夠的安全距離，在施工過程中不發(fā)生人身意外以及嚴重的設備事故。

2.4 導線避雷線的絕緣配合及防雷

2.4.1 絕緣配合

電力系統(tǒng)的運行可靠性主要由停電次數(shù)和停電時間來橫量，其中的主要是絕緣被擊穿，因此，設備的絕緣水平很大水平上決定了電力系統(tǒng)的可靠性運行。所以，以不多增加設備投資為前提，絕緣配合的問題是選擇合適的限壓措施及保護措施中額關鍵問題。設備造價、維修費和事故損失一般是選則經(jīng)濟、合理的絕緣配合設計需要考慮的三個方面要素。絕緣配合設計中應該注意以下問題：

（1）風速取值比如，正常工頻電壓是以最大風速計算的；操作過電壓則是以最大風速的一半計算的（不低于15m/s）；雷電過電壓按10m/s計算。

（2）絕緣子片數(shù)的選擇耐張絕緣子串的片數(shù)要比垂絕緣子串多一片。

（3）有地線的桿塔高度如果超過40m，高度每增加10m，就要加一片絕緣子。

（4）線間距離的計算要注區(qū)分普通擋距、大檔距、大跨越，需要選用對應的公式計算，普通擋距一般是指1000m以下；大檔距指1000～2000m的檔距；大跨越指跨越通航大河流、湖泊和海峽，檔距至少在1000m或塔高在100m以上。

2.4.2 防雷設計

送電線路一般分不同電壓等級，據(jù)此來決定采用不同的地線根數(shù)和地線保護角來達到避雷效果。采用接地的地線是架空輸電線路最有效的防雷保護措施，并且地線的保護角越小，其遮蔽效果越好。在同塔多回路線路中，采用負保護角效果會更好，在允許的條件下還可以提高絕緣水平。提高線路防雷水平的另一個有效手段是就是相伴法減小接地電阻，所以，水泥電桿的地線、橫擔和絕緣子固定部分，應有可靠的連接和接地，這對減小線路雷擊跳閘率，提高線路安全運行水平十分有意義。

在35kV架空輸電線路設計時，地線一般不會全線架設，通常只在發(fā)電廠、變電所進線和出線處架設1～2km地線，如果如線路長度不大，更適宜的辦法還是全線架設。一般而言，《設計規(guī)范》規(guī)定的進線段保護距離為1～2km，但是實際操作中不能對該規(guī)范死搬硬套。當涉及的區(qū)域是多雷地區(qū)（雷暴日超過40d）時，進線段應達3km或者3km以上。而且，還要降低進線段的接地電阻以提高桿塔的耐雷水平。

2.5 桿塔和基礎型式

（1）桿塔設計在工程設計中，設計人員應該盡可能選擇典型設計，或經(jīng)過運行使用驗證過，且質量滿足要求的桿塔型式。在設計新型桿塔時，設計人員要充分的了解設計的理由，確認經(jīng)過合理的科學試驗，沒有出現(xiàn)問題再選用。要想選擇更加合適的桿塔型式，一定要結合導線選型、當?shù)氐刭|、氣象條件以及使用單位的使用經(jīng)驗等因素來合理選擇確認。確認桿塔的高度，要酌情而定，具體要參照設計線路是否跨越林木以及經(jīng)濟指標是否合理。現(xiàn)代輸配電系統(tǒng)對安全、環(huán)保方面的要求越發(fā)提高，因此在選擇桿塔和使用時應盡可能留有余量。

（2）基礎設計選擇合理的基礎型式要按照全線地質、地形和水文等情況而定，同時還要考慮基礎受力條件，進而更加合理的選擇基礎型式。水泥鋼筋桿和金屬鐵塔的基礎型式主要按受力形式劃分，可分為：傾覆類基礎和上拔、下壓類基礎。前者主要會受到傾覆力矩，如卡盤形式就是這種基礎，后者主要承受上下兩面的力，如電桿的拉線盤、底盤，主要就是這種基礎。金屬鐵塔基礎型式通常主要采用裝配預制基礎，在粘性或者沙性土中更適合采用灌注樁基礎。

3 施工圖設計

（1）對已經(jīng)經(jīng)過初選和評審的最可能的線路設計方案進行實地測繪拉線、打桿位樁；

（2）根據(jù)要考慮的實際因素完成詳盡圖紙設計；

（3）做出準確完整的報表，提供施工設計說明書還有預算書。

4 結束語

綜上所述，在架空線路設計中，設計人員要對具體工程具體分析，通過各種技術手段勘測、定位、計算選擇合理的設計方案，繪制出線路施工和桿型組裝圖等施工圖紙。嚴格按照國家對概預算標準的規(guī)定設計工程，并評估預算，經(jīng)過各項審核、審批后，沒有問題即予以實施。

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[2]魏 建.壓接工藝及裝配技巧[J].電子工藝技術，2015，29（2）：89～90.

[3]中華人民共和國國家軍用標準.《壓接連接技術要求》（GJB5020-2001）[S].

TM751

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1004-7344（2016）31-0059-02

2016-10-15

黃中華（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事輸配電線路設計等相關工作。