淺論全壽命成本的輸電線路設(shè)計措施

摘要：全壽命周期貫穿輸電線路設(shè)計全過程，利用全壽命周期成本理論對輸電線路進(jìn)行工程設(shè)計包括選型、生產(chǎn)、使用及維護等內(nèi)容，全壽命周期理論的關(guān)鍵是成本分析。文章從影響因素及解決措施出發(fā)進(jìn)行探討，提高輸電線路系統(tǒng)的全壽命，合理控制造價，確保輸電線路安全穩(wěn)定運行，實現(xiàn)輸電線路系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：全壽命周期；輸電線路；成本控制；設(shè)計措施；工程設(shè)計 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2017）10-0189-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.095

1 概述

當(dāng)前市場經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，電力企業(yè)屬于我國的民生企業(yè)，為滿足社會生產(chǎn)、工業(yè)活動及人民生活需求，對電力系統(tǒng)提出更嚴(yán)苛的要求。為完善和建設(shè)電力系統(tǒng)，輸電線路作為電力工程的重要組成部分，是成本控制的重要因素，其設(shè)計成本決定電力工程收益高低，對輸電線路進(jìn)行全壽命周期成本規(guī)劃設(shè)計必不可少，實行全壽命周期管理勢在必行，將全壽命周期理論作為基準(zhǔn)是輸電線路設(shè)計的重大舉措，設(shè)計輸電線路全壽命周期建設(shè)，綜合考慮線路導(dǎo)線的安全可靠性，對成本進(jìn)行全面分析，建立優(yōu)化設(shè)計選型方案，充分利用社會資源。

2 全壽命周期成本概述及設(shè)計內(nèi)容

全壽命成本是指工程項目建設(shè)全程所用成本的總和，具體包括項目規(guī)劃、方案設(shè)計、施工、運行、老化等環(huán)節(jié)的所用費用。所謂的全壽命成本分析，就是在工程項目全壽命周期內(nèi)，綜合考慮所有環(huán)節(jié)的所用成本，追求的是成本最小化和效益最大化。通過全壽命成本分析，可以帶來較好的經(jīng)濟效益，優(yōu)化工程項目方案。作為一種經(jīng)濟評估方式，全壽命成本分析可以應(yīng)用于工程項目方案的優(yōu)選工作中去，分析各方案的經(jīng)濟性，從中選出最經(jīng)濟合理的項目方案。

全壽命周期成本（Life Cycle Cost，LCC）理論的思想是在滿足工程安全性需求，在工程科學(xué)可靠的前提下，控制項目整個生命周期內(nèi)的成本最低的管理過程，具有系統(tǒng)、多階段、多主體及復(fù)雜性的特點，建設(shè)項目的整個周期包括系統(tǒng)和設(shè)備的規(guī)劃決策、設(shè)計、實施、運行維護以及退役階段，充分考慮產(chǎn)品除型號、性能等自身特點外，在全壽命周期范圍內(nèi)發(fā)生的改變，確保有效控制產(chǎn)品生產(chǎn)成本，壽命周期與整個建設(shè)項目緊密相結(jié)合，覆蓋整個工程項目，與國家市場經(jīng)濟倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展觀十分契合。

工程前期對項目進(jìn)行前期規(guī)劃，多方位優(yōu)化，確保工程效益，進(jìn)行分產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，充分考慮地質(zhì)、氣象等外界因素條件，選擇合適的設(shè)備類型及數(shù)量，企業(yè)要投入大量人力、資金及技術(shù)等，包括新產(chǎn)品研發(fā)、工藝規(guī)程制定費、設(shè)備調(diào)試費及原材料等，是產(chǎn)品壽命周期成本消耗最多的主要階段，施工階段生產(chǎn)使用階段，反復(fù)確定設(shè)計方案符合產(chǎn)品質(zhì)量和安全性能要求后方可正式投產(chǎn)，制造輸電線要對照產(chǎn)品設(shè)計說明書詳細(xì)審核研究，考慮材料費用及加工費用等主要生產(chǎn)成本

因素。

從全壽命成本概念中，可以知道輸電線路的全壽命成本指的是輸電線路項目在規(guī)劃、建設(shè)、維護到最后的廢除，全壽命周期內(nèi)發(fā)生的成本總和。在輸電線路設(shè)計中引用全壽命成本分析理念，就要在設(shè)計階段綜合考慮輸電線路全壽命周期內(nèi)的所有環(huán)節(jié)，以求相關(guān)因素在全壽命周期內(nèi)都能得到綜合規(guī)劃，優(yōu)化輸電線路設(shè)計方案，既滿足技術(shù)要求，也能降低成本支出。全壽命成本的輸電線路設(shè)計理論在實際應(yīng)用中，應(yīng)著重考慮兩方面內(nèi)容。第一，在全壽命成本分析下的輸電線路設(shè)計，不僅要考慮所有環(huán)節(jié)的成本問題，還要考慮輸電線路在全壽命周期內(nèi)的安全性、經(jīng)濟性和實用性以及對自然環(huán)境影響，為此進(jìn)行線路設(shè)計時要結(jié)合實際情況，選用恰當(dāng)?shù)氖┕し椒ǎ悦鈱Νh(huán)境造成很大的擾動；第二，基于全壽命成本進(jìn)行輸電線路設(shè)計，需要嚴(yán)格依照全壽命成本方法來分析、研究線路，特別是施工環(huán)節(jié)。由于輸電線路基本暴露在戶外，運行消耗、磨損、自然災(zāi)害等原因很容易造成零部件的損傷，影響線路正常運行，為此需要考慮各個零部件的壽命，通過多角度分析來實現(xiàn)輸電線路的全壽命成本設(shè)計。

3 全壽命周期成本設(shè)計策略

3.1 輸電線路路徑方案的設(shè)計

基于全壽命成本分析進(jìn)行輸電線路設(shè)計，首要工作就是建立輸電線路的全壽命成本預(yù)測模型。從輸電線路組成看，我們可以知道輸電線路的全壽命成本包括路徑選擇相關(guān)成本、基礎(chǔ)成本、桿塔成本、導(dǎo)線成本、絕緣子成本、金具成本、防雷及接地成本、其他成本；從輸電線路運行看，輸電線路的全壽命成本包括建設(shè)成本、檢修巡視成本、更換改造成本、失效成本、線路能耗成本、其他成本。

3.2 輸電線路路徑方案的設(shè)計

進(jìn)行輸電線路路徑選擇時，保證人類、自然及環(huán)境的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，尊崇以人為本原則，從工程角度，可通過工程航測、海拉瓦優(yōu)化路徑等方式確定路徑，依據(jù)全壽命周期成本理論，全面進(jìn)行路徑方案生命周期評估和分析，優(yōu)化路徑。考慮原有地形地貌，盡量避免對植被樹木的破壞，控制房屋拆遷，最大限度地保護當(dāng)?shù)厝宋暮妥匀画h(huán)境，盡量避讓不良地質(zhì)區(qū)、林區(qū)等，控制線路經(jīng)由重冰及重污染區(qū)域的總長度，盡量避開氣候惡劣地，盡量選擇靠近公路或村舍的路徑，降低施工或者運行中遭遇惡劣條件的可能性，提高抵御自然災(zāi)害和突發(fā)事故的能力，確保線路安全穩(wěn)定運行。

3.3 輸電線路絕緣水平

輸電線路受使用地區(qū)土壤、大氣環(huán)境、季節(jié)氣候情況的影響，其消耗和損耗程度、使用周期不同，導(dǎo)線的材質(zhì)決定導(dǎo)線的絕緣性能，在進(jìn)行輸電線路外部設(shè)計和相關(guān)構(gòu)件時，要考慮爬距、接地材料以及控制線路，關(guān)系到供電及人身安全，能防止事故發(fā)生，決定線路的維修和養(yǎng)護費用。輸電線路的絕緣是保證線路安全的重要前提，選擇恰當(dāng)?shù)慕^緣子能夠避免冰雪覆蓋，抵抗霧閃，污染堆積，防止雷電污閃，按照全壽命周期管理理念，綜合對比檢查絕緣介質(zhì)、型式及材料等因素，通常選擇合理的玻璃、瓷或者復(fù)合絕緣子，增強抵抗風(fēng)險的能力，提高輸電線路工程的效益。

3.4 分析水文氣候變化影響因素

在全壽命周期的指導(dǎo)思想下，輸電線路工程設(shè)計初期，進(jìn)行基礎(chǔ)型式選擇及設(shè)計優(yōu)化時，實地踏勘施工線路的地域特點，分析氣象、水文地質(zhì)條件，勘測和分析沿線主要不良地質(zhì)，主要包括凍土地基、腐蝕性的鹽漬土及滑坡等，將收集數(shù)據(jù)與數(shù)理統(tǒng)計方法結(jié)合，研究和設(shè)計風(fēng)速、導(dǎo)線覆冰情況，針對這些制定相應(yīng)的處理對策及設(shè)計方案，并進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整，防止由于冰凍、洪水及滑坡等自然災(zāi)害導(dǎo)致的線路破壞，降低運行維護難度，節(jié)省項目后期運行及維護費用，充分體現(xiàn)和利用全壽命周期管理理念。

3.5 科學(xué)合理設(shè)計塔桿

桿塔是輸電線路的主要支撐結(jié)構(gòu)，是確保輸電線路安全穩(wěn)定運行的基本組成部分，輸電線路對地面基礎(chǔ)建筑和桿塔的質(zhì)量和壽命、選址和架設(shè)都有較高的要求，在桿塔設(shè)計方案不合理的情況下，施工難度增加，投資成本也相應(yīng)增加，輸電線路選用桿塔種類不符合工程標(biāo)準(zhǔn)需求，則采購成本增加，桿塔質(zhì)量不合格，強度、剛度不滿足工程需求，則運行和后期維修花費成本將大大提高。針對跨越主干鐵路、電力線路、高速公路及通信線路等，則采用獨立耐張段并適當(dāng)加強鐵塔，進(jìn)行無約束條件的優(yōu)化排位，對于埡口、高聳及連續(xù)上下山等局部地段的鐵塔進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，充分征求施工以及運行單位意見，更具實際施工經(jīng)驗，設(shè)計方便施工和運行維護的方案，使工程造價降到最低，將全壽命周期管理的理念貫徹到鐵塔設(shè)計和優(yōu)化過程中，使設(shè)計、施工、運行及檢修等全過程方案達(dá)到最優(yōu)化。

3.6 輸電線路結(jié)構(gòu)優(yōu)化

近年來，因外力對塔桿進(jìn)行破壞事件常發(fā)，由于多數(shù)塔桿、線纜為金屬材質(zhì)，造價昂貴，拆卸后進(jìn)行變賣，成為盜竊分子的目標(biāo)，影響輸電線路正常運行，給電力企業(yè)帶來的經(jīng)濟損失，因此進(jìn)行輸電線路結(jié)構(gòu)優(yōu)化時，加固桿塔結(jié)構(gòu)，從塔橫擔(dān)以下所有螺栓均采用防御螺栓，其他所有螺栓加裝一防松扣緊螺母，提高鐵塔螺栓抗震和防盜能力，減少運行期間修補、二次改造費用，確保桿塔安全運行。

3.7 建立集成管理體系

制定項目工程全壽命周期目標(biāo)，整合不同時期信息資源，及時處理并與所有參與職能部門進(jìn)行共享，合理分配管理資源，對整個項目的壽命周期進(jìn)行集成管理，但是不同的階段應(yīng)選用不同的管理方式，綜合技術(shù)信息以及軟件功能，充分發(fā)揮全壽命周期集成管理模式的

優(yōu)勢。

3.8 事故隱患的預(yù)防設(shè)計

在輸電線路設(shè)計時，整合現(xiàn)有設(shè)計的相關(guān)資料，根據(jù)實際設(shè)計和投資經(jīng)驗，結(jié)合施工現(xiàn)場的實際條件，包括工程特點、天氣地質(zhì)因素、氣象條件、污區(qū)分布情況等特點，對事故隱患進(jìn)行重點優(yōu)化設(shè)計，按照全壽命周期成本理論，對風(fēng)偏、污閃、覆冰及鳥害等常見的事故隱患進(jìn)行分析，尤其考慮高壓輸電線的絕緣和防雷性能設(shè)計，并制定科學(xué)可行的應(yīng)急設(shè)計措施，多角度多方面控制事故發(fā)生，及時有效的處理安全隱患，合理選址選材，并定期進(jìn)行后期維修養(yǎng)護，制定合理的管理維護方案，減少全壽命周期維護成本，減少人員傷亡事故安全隱患，有效地控制成本，提高使用周期內(nèi)的使用率，降低線路運行的隱患，有效控制運行維護成本。

4 結(jié)語

全壽命周期成本是一個嶄新的經(jīng)濟學(xué)理念，是一種先進(jìn)科學(xué)的管理思想，是電力企業(yè)成本控制關(guān)注的焦點，應(yīng)將全壽命周期的設(shè)計理念貫穿于輸電線路設(shè)計全過程中，系統(tǒng)研究輸電線路的全壽命周期設(shè)計相關(guān)理論方法，深入探索輸電線路設(shè)計過程中各個因素與環(huán)節(jié)對整個輸電線路使用周期的影響，構(gòu)建全壽命周期管理體系，采取相應(yīng)的對策與措施，降低全壽命周期成本，創(chuàng)造經(jīng)濟和社會效益，確保電力工程安全穩(wěn)健運行。

參考文獻(xiàn)

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[2] 彭艷，孫昌玲.運用全壽命周期成本理論分析工程設(shè)計方案的經(jīng)濟性[J].建筑科技與管理，2009，（2）.

作者簡介：王燦輝（1982-），男，婁底星源電力勘測設(shè)計有限責(zé)任公司助理工程師，研究方向：輸電線路設(shè)計。

（責(zé)任編輯：小 燕）