高壓輸電線路電氣設計要點分析

賀聰

摘 要：隨著國民經濟的發(fā)展，電網建設得到了大力發(fā)展，本文主要是對高壓輸電線路電氣設計中的要點進行了分析，希望能為相關的工作人員提供一定的參考！

關鍵詞：高壓輸電線路；電氣設計；路徑；電氣安全；導地線

隨著電網建設的大力發(fā)展，高壓輸電線路設計項目越來越多，高壓輸電線路相對于電纜輸送電能有成本低，投資少，安裝容易，維護和檢修方便等優(yōu)點，在電能輸送方面應用相當廣泛。設計一個經濟合理的高壓輸電線路，對輸送電能會有事半功倍的作用，值得我們高度重視。以下主要是對高壓輸電線路電氣設計幾個重要的內容進行了分析。

1、合理的路徑選線

要使輸電線路既安全可靠，又經濟合理，必須對線路情況作全面細致的調查研究，在線路起止點間選出一個全面符合國家建設各項方針政策的最合理的線路路徑。路徑的選擇應在遵守國家有關法律和法令的基礎上盡可能使線路長度最短，轉角少，角度小，特殊跨越少，水文地理條件好，投資少，用料省，施工方便、運行方便、安全可靠。

高壓輸電線路的設計選線，還應盡量少占農田，不占高產田，避開樹叢，防止大風天氣發(fā)生危險事故，如果不可避免，應當將高壓線一定范圍內的高大數(shù)目予以清除或修整。選線時還要選擇土質好的路線，避免因自然災害或者水土流失造成塔基傾覆。

2、線路的電氣安全

2.1 電氣絕緣

絕緣子是用來支撐和懸掛導線，并使導線與桿塔絕緣的電氣設備。絕緣子的形式有針式絕緣懸式絕緣子、瓷橫擔絕緣子等。一般高壓輸電線采用的都是懸式絕緣子，有條件的情況下，可以用瓷橫擔代替絕緣子。對于大多數(shù)地區(qū)，為了保證絕緣水平，使用的絕緣子或者瓷橫擔的單位泄露距離應不小于1.6厘米/千伏（額定電壓）。

2.2 防雷保護

隨著國家電網的擴大，雷擊輸電線引起跳閘、停電事故也日漸增多，所以對輸電線路的防雷也顯得尤為重要。架設地線是輸電線路防雷最基本、最有效的措施。通過架設地線、降低桿塔接地電阻、架設耦合底線和加強線路絕緣與采用不平衡絕緣等方式可以做到高壓輸電線路的防雷。

使用地線防雷的主要作用有：防止雷電直擊導線；雷擊塔頂時對雷電流有分流作用，減少流入桿塔的雷電流，使塔頂電位降低；對導線有耦合作用，降低雷擊塔頂時塔頭絕緣（絕緣子串和空氣間歇）上的電壓；對導線有屏蔽作用，降低導線上的感應電壓等作用。

2.3 電弧的熄滅

電弧是電氣設備運行中經常發(fā)生的一種物理現(xiàn)象，由于其發(fā)光很強和溫度很高，對人身安全、供電系統(tǒng)和用電傳輸有很大影響。因此，在高壓傳輸線路設計時，有必要引起重視，著重考慮可能長生電弧的情況并且加入必要的滅弧裝置。

3、導地線的選擇

3.1弧垂和應力

導線各點所受應力的大小和方向，時沿著導線軸線的切線方向變化的。導線的最低點的應力最小，隨著導線高度的增加而變大，在導線懸掛點處的應力值最大。架空線輸電線路設計、施工、運行中最主要的問題之一就是弧垂。導線和地線長度的微小變化，都會引起弧垂的拉力的很大變化，對輸送電能有很大影響。導線和地線的弧垂越大，拉力越小，從而使安全系數(shù)變大，導線和地線的震動就會減弱，桿塔的荷載較小，在機械強度方面的安全改善了。但是，如果片面加大弧垂，為了滿足對地的距離要求，桿塔的高度就要增加，使線路的經濟技術指標增高、線路的投資就會增大，大風天氣導致電線隨風擺動、舞動，導線覆冰時產生的不均勻脫冰引起的導線接近，易造成停電事故。因此，應當綜合各種電氣和機械方面的原因，適當?shù)脑O計導線、地線的弧垂和應力。

另外，由于架空輸電線路導線所處的氣象情況時刻都在變化著，如風，雨，溫度，冰等隨季節(jié)的變化，必將引起導線應力和弧垂的變化，因此不同氣象條件下導線的弧垂和應力都是不一樣的。因此，必須正確而且熟練地掌握各種情況下導線、地線的弧垂和應力的計算。

3.2 機械物理特性和荷載

輸電線路使用最多的導線和地線是銅芯鋁線和鋼絞線，個別的線路也使用過鋁合金線、鋁包鋼線等。在線路上銅芯鋁線應用最廣泛。在選擇導線和地線的時候，從機械物理特性和荷載方面應當考慮以下幾個方面：彈性系數(shù)、彈性伸長系數(shù)、線性溫度膨脹系數(shù)、抗拉強度。通過這些條件的校驗，選擇最合適的導線，保證電能能過穩(wěn)定、安全的輸送。

3.3 截面的選擇

為了使輸送的電能得到更好的利用，減少不必要的電能損失，同時也是為了保證供電系統(tǒng)安全、經濟、可靠、優(yōu)質、經濟地運行，導線和防雷線的選擇也要滿足一定的條件。通過發(fā)熱條件的計算、電壓損耗、經濟電流密度、機械強度的計算，選擇最合適的導線。

4、線路設計的排桿要求

線路排桿方案對線路的工程總投資有很大影響。設計者應先用模板曲線在線路平縱斷面圖上排桿，確保導線對地的電氣安全距離。在初步選定桿型的基礎上，進一步比較所排線路桿塔在技術及經濟上的合理性。設計者排桿時應注意以下方面：

第一，所選桿型的設計條件必須適合桿位所在實際環(huán)境條件；先排定轉角桿型，一般耐張段長應控制在2000m以內，如有超過2000m的耐張段，在段內的適當位置排定直線耐張桿；在用模板曲線定位時發(fā)現(xiàn)原排定直線桿位置吊檔，而此位置又必須布桿，則考慮在此桿位排直線耐張桿；在排直線桿進不要局限在原測定的直線樁位上，可靈活前移，尋找更科學合理的位置布桿；每個轉角樁一般均應排桿，不能輕易跳過或前后左右移動，非要移動或跳過的，應到現(xiàn)場觀測后再確定。轉角桿不宜排在相鄰兩側檔距較大的地方；過水田和耕地的直線桿應盡量選用無拉線的桿型。

第二，排桿應本著安全節(jié)省和方便施工的原則，注意掌握以下尺度：①能布直線桿的桿位就不要布耐張桿；②能一檔跨過的就不要在中間布桿；③能選用砼桿的就不要選用鐵塔；④能用單桿的就不要用雙桿或三聯(lián)桿；⑤不需要打拉線的地方就不要選用帶拉線桿型；⑥能選用輕型拉線塔的桿位就不要選用重型拉線塔；⑦盡量采用垂直排列的桿型；⑧能用小底盤、小拉盤的桿位就應該用小不用大；⑨能不帶卡盤或不澆基礎混凝土的桿位應盡量不裝不澆；⑩用低桿的桿位就不要選用高桿；同時應注意，在符合桿塔使用條件下放大檔距，節(jié)約投資。

第三，在較窄的線路走廊布桿，為保證線路邊相對有足夠的電氣距離，宜選用垂直排列和上字型排列的桿型；在跨越對地距離較高的低電壓等級或同電壓等級的線路時，應選用水平排列的桿型；在碰到樁位距通訊線、電力線、建筑物、公路的距離不夠時，先按以上原則布桿，然后再到現(xiàn)場決定是否采用電纜。

5 結語

隨著科技發(fā)展，生產和生活用電量越來越大，電已經成為最重要的資源之一，如何保證電力的供應對于國民經濟發(fā)展和人民生活水平的提高都有非常重要的意義。如何做好發(fā)電站與變電站之間電能的輸送顯得尤為重要，同時也顯現(xiàn)出高壓輸電線路設計的重要性。在設計和建造的過程中要充分考慮各方面的因素，保證高壓電的安全、穩(wěn)定的輸送。

參考文獻

[1]楊桂琴.電力建設工程預算定額——送電線路工程（2001修訂本）.[M]中國電力企業(yè)聯(lián)合會.2002.04.

[2]李瑞祥.高壓輸電線路設計基礎.[M].水利電力出版社.1990.04

[3]劉介才.工廠供電.[M].機械工業(yè)出版社.2009.07

（作者單位：中國葛洲壩集團電力有限責任公司武漢設計院）