簡析架空輸電線路的設(shè)計要點與設(shè)計要求

胡特 闞勇

摘 要：架空輸電線路設(shè)計是一項綜合性很強的工作，線路設(shè)計正確與否，不僅決定著線路工程建設(shè)本身的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理性，也對電力系統(tǒng)運行的安全性、可靠性起著關(guān)鍵作用，基于此，本文簡述了架空輸電線路設(shè)計的重要性，對架空輸電線路設(shè)計要點及其設(shè)計要求進(jìn)行了簡要分析，旨在提高架空輸電線路質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路設(shè)計；重要性；設(shè)計要點；注意事項

一、架空輸電線路設(shè)計的重要性

架空輸電線路是輸電線路的重要組成部分，其涉及電氣、力學(xué)、機械等許多學(xué)科領(lǐng)域的知識，使得架空輸電線路設(shè)計所涉及的專業(yè)知識面非常廣，因此從事該項設(shè)計的人員不僅要掌握本專業(yè)的技術(shù)知識，而且還要了解相關(guān)專業(yè)的知識，熟悉國家有關(guān)規(guī)程規(guī)范及相關(guān)部門的特殊要求。此外隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)的不斷進(jìn)步，設(shè)計人員更要不斷優(yōu)化對架空輸電線路的設(shè)計，從而提高電網(wǎng)的可靠性，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運行。

二、架空輸電線路設(shè)計要點的分析

1、路徑設(shè)計要點分析。路徑設(shè)計是架空輸電線路設(shè)計中的基本內(nèi)容，包括輸電線路的可行性、經(jīng)濟(jì)型和技術(shù)性，其會直接影響線路的整體質(zhì)量。設(shè)計人員在設(shè)計輸電線路時，應(yīng)盡量節(jié)省工程造價，并確保線路運行的可靠性和穩(wěn)定性。在架空輸電線路設(shè)計中，線路路徑設(shè)計分為圖上選線和現(xiàn)場選線兩個步驟。在圖上選線時，設(shè)計人員需先收集施工地質(zhì)、氣象、通信、水文、林業(yè)和交通等方面的資料，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)以往的經(jīng)驗在輸電線路圖紙上標(biāo)出線路的起點、終點和必經(jīng)點，并選擇最合理的設(shè)計方案；在現(xiàn)場選線時，設(shè)計人員要提前徒步考察規(guī)劃線路，需要投入較多的時間和人力，現(xiàn)場線路選線要以少占、不占林地、農(nóng)田等為原則，為了方便維修和施工，應(yīng)選擇交通方便的路徑。

2、桿塔設(shè)計要點分析。桿塔是架空輸電線路的重要組成部分，其合理與否，直接決定著導(dǎo)線與地面、交叉跨越物之間的距離是否符合規(guī)程要求。目前常用的桿塔有鋼筋混凝土電桿和鐵塔兩種。在線路總投資中，桿塔部分約占40%，因此設(shè)計時應(yīng)盡量使所選桿塔結(jié)構(gòu)簡單、機械強度高、便于施工安裝和維護(hù)。

3、避雷線設(shè)計要點分析。避雷線架設(shè)在導(dǎo)線上方，其主要功能是防止導(dǎo)線遭受雷擊。架空線路是否架設(shè)避雷線應(yīng)根據(jù)線路電壓等級、負(fù)荷性質(zhì)和系統(tǒng)運行方式，并結(jié)合當(dāng)?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因素來決定。避雷線要求機械強度高，耐振、耐腐蝕，并具有良好的導(dǎo)電性和足夠的熱穩(wěn)定性。

4、導(dǎo)線設(shè)計要點分析。架空輸電線路的主體是導(dǎo)線，其擔(dān)負(fù)著傳輸電能的作用。導(dǎo)線架設(shè)在桿塔上，在陽光、風(fēng)、雨、冰雪、雷電和大氣溫度變化等自然條件和重力作用下運行，同時還會受到周圍大氣環(huán)境所含化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。因此，架空輸電線路的導(dǎo)線應(yīng)滿足如下要求：（1）具有良好的導(dǎo)電性能；（2）必須具有足夠高的機械強度，要能承受機械力的作用；（3）架空導(dǎo)線在大氣環(huán)境中運行，應(yīng)能承受大氣環(huán)境中有侵蝕性物質(zhì)的作用，具有一定的抗氧化、抗腐蝕能力；（4）價格低廉、質(zhì)量較輕。

5、絕緣子設(shè)計要點分析。架空線路的絕緣子是用來支持導(dǎo)線并使之與桿塔間絕緣的，它由絕緣部件與金屬部件膠裝在一起而構(gòu)成。絕緣材料有電瓷、鋼化玻璃、塑料、環(huán)氧樹脂及合成材料等，目前使用最廣泛的是電瓷。絕緣子應(yīng)具有足夠的絕緣強度和機械強度，同時對化學(xué)雜質(zhì)的侵蝕具有足夠的抵抗能力，并適應(yīng)周圍大氣條件的變化，如溫度、濕度變化的影響。

6、防雷設(shè)計要點的分析。架空輸電線路采用防雷裝置防止雷電干擾和破壞整個線路。防雷設(shè)計包括以下四方面：（1）設(shè)備保護(hù)。當(dāng)避雷器、計算機等相關(guān)設(shè)備遭到損壞時，相關(guān)人員應(yīng)及時更換。（2）屏蔽保護(hù)。在確保線路有效連接的條件下，盡量屏蔽外部干擾信息。（3）接地保護(hù)。其原理是通過接地的方法，將輸電線路中被施加的強電流、強電壓導(dǎo)出線路，并導(dǎo)入地下，進(jìn)而防止雷電對系統(tǒng)的干擾和破壞。（4）裝置保護(hù)。設(shè)計人員應(yīng)對相關(guān)防雷裝置進(jìn)行全面保護(hù)，并在一定條件下改進(jìn)防雷裝置。

三、架空輸電線路設(shè)計要求的分析

1、輸電線路路徑設(shè)計要求的分析。線路路徑設(shè)計目的就是盡量使路徑走向更合理、桿塔布置更經(jīng)濟(jì)，同時減少對現(xiàn)有環(huán)境的影響，從而達(dá)到節(jié)省工程投資的目的。由于輸電線路穿越空間有著嚴(yán)格的條件限制，因此輸電線路路徑設(shè)計是一項極為細(xì)致與復(fù)雜的工作。一般而言，輸電線路路徑設(shè)計是先在地形圖上初步確定一條較好的路徑，結(jié)合各重點區(qū)域踏勘進(jìn)行局部調(diào)整。部分設(shè)計單位使用遙感圖來進(jìn)行線路的初選，這大大提高了線路初選的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

2、、輸電線路桿塔設(shè)計要求的分析。輸電線路的直線塔和耐張塔均采用比較成熟的干子型塔。直線塔采用V型串布置型式，橫擔(dān)端部采用方形斷面，可以在基本不增加塔重的前提下，增加橫擔(dān)剛度，保證節(jié)點連接可靠；直線轉(zhuǎn)角塔采用L串，既可縮小極間距，壓縮線路走廊寬度，又可減輕塔重。通過優(yōu)化對比計算，根據(jù)架空輸電線路鐵塔的受力特點，塔身斷面采用方型斷面；并且對塔身斜材布置方式、鐵塔接腿方式進(jìn)行優(yōu)化，使其達(dá)到最優(yōu)經(jīng)濟(jì)坡度組合。此外隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，輸電網(wǎng)也日趨智能化，對于季節(jié)臺風(fēng)多發(fā)區(qū)可采取先進(jìn)的傳感技術(shù)和高速通信技術(shù)，來對絕緣子及導(dǎo)線情況進(jìn)行檢測，從而降低線路故障及線路事故發(fā)生概率。

3、輸電線路絕緣配合及防雷設(shè)計要求的分析。主要表現(xiàn)為：（1）絕緣子片數(shù)選擇要求。輸電線路的絕緣配合主要是選擇絕緣子型式、絕緣子串的片數(shù)和空氣間隙。它們應(yīng)同時滿足工作電壓、操作過電壓和雷電過電壓的要求。直流輸電線路的絕緣子片數(shù)選擇主要取決于工作電壓下的污穢耐壓特性。因此，一般是根據(jù)污穢性能選擇絕緣子片數(shù)，再對操作過電壓、雷電沖擊及防覆冰閃絡(luò)要求進(jìn)行校核。（2）污區(qū)劃分及鹽密取值要求。準(zhǔn)確劃分全線污穢等級，確定各級污區(qū)范圍是直流輸電線路絕緣配置合理的重要前提條件。污穢等級的劃分需根據(jù)線長等值附鹽密度、結(jié)合污濕特征和運行經(jīng)驗三因素綜合考慮。按此原則，對工程線路走廊沿線進(jìn)行了污染情況調(diào)查，并按工程實際情況進(jìn)行污區(qū)的劃分。

4、輸電線路交叉跨越設(shè)計要求的分析。當(dāng)輸電線路與甲類火災(zāi)危險性的生產(chǎn)廠房、甲類物品庫房、易燃、易爆材料堆場以及可燃或易燃、易爆液體貯罐的防火間距不應(yīng)小于桿塔高度加3m，還應(yīng)滿足其他的相關(guān)規(guī)定；當(dāng)輸電線路跨越220kV及以上線路，鐵路，高速公路及特殊管道等時，懸垂絕緣子串宜采用雙聯(lián)串或兩個單聯(lián)串。

5、環(huán)境保護(hù)要求的分析。具體體現(xiàn)在：第一、輸電線路的設(shè)計中應(yīng)對電磁干擾、噪聲等污染因子采取必要的防治策略，減少其對周圍環(huán)境的影響；第二、輸電線路設(shè)計應(yīng)符合國家環(huán)境保護(hù)、水土保持和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的有關(guān)法律法規(guī)的要求；第三、輸電線路無線電干擾限值、可聽噪聲限值和房屋附近未畸變電場值應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；第四、對沿線相關(guān)的弱電線路和無線電設(shè)施應(yīng)進(jìn)行通信保護(hù)設(shè)計并采取相應(yīng)的處理策略。

結(jié)束語

綜上所述，架空輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其承擔(dān)著由電源系統(tǒng)向電能消費系統(tǒng)進(jìn)行電能傳輸、轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié)和分配的重任，因此為了充分發(fā)揮其作用，必須對其設(shè)計要點及設(shè)計要求進(jìn)行分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]李文麟.架空輸電線路設(shè)計的關(guān)鍵點及控制[J].中國高新區(qū)，2018

[2]趙敏.淺析35kV架空線路設(shè)計的要點[J].建材與裝飾，2017

[3]楊飚.架空輸電線路防雷與接地的設(shè)計[J].低碳世界，2017

[4]王曉鵬.架空輸電線路防雷與接地的設(shè)計[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018