高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)探討

摘要：高壓輸電線路一直是我國輸電網(wǎng)的重要組成部分，在輸電需求逐漸增高的今天，更是受到了社會(huì)的廣泛關(guān)注。高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)作為高壓輸電線路的重點(diǎn)，在高壓輸電線路的建成與工作中扮演著重要角色，對(duì)高壓輸電線路的安全、質(zhì)量和工作效率有著重大影響。不過目前我國高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)還存在一些問題，對(duì)我國高壓輸電的發(fā)展產(chǎn)生了一定的阻礙作用。本文將簡單介紹高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)及其問題，并探討合理的解決方案。

關(guān)鍵詞：高壓輸電線路；電氣設(shè)計(jì)；問題；優(yōu)化方案

高壓輸電線路主要包括架空輸電線路和電纜輸電線路兩種，前者是通過電線桿、高壓塔等將輸電線懸在空中，而后者則是把輸電電纜鋪設(shè)在地下。由于高壓電纜輸電線路后續(xù)維護(hù)工作較為困難，所以我國主要應(yīng)用的是高壓架空輸電線路。因此，高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)也是主要圍繞這一類型的輸電線路展開。

一、高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)的內(nèi)容

（一）分析階段：分析階段主要是對(duì)高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，因此分析階段的主要工作，就是將高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)的相關(guān)因素，如建設(shè)成本，項(xiàng)目規(guī)模，施工環(huán)境，施工材料等，進(jìn)行全面而詳細(xì)的調(diào)查與分析，以此保障高壓輸電線路建設(shè)施工的可行性。在進(jìn)行具體的分析時(shí)，尤其需要注意高壓輸電線路的施工風(fēng)險(xiǎn)，該風(fēng)險(xiǎn)可能由資金成本、施工技術(shù)、自然災(zāi)害、施工材料等因素引起。而如何規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)，便是高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)在分析階段的重探索內(nèi)容。[1]

（二）初步設(shè)計(jì)階段：初步設(shè)計(jì)階段，就是指設(shè)計(jì)人員依據(jù)分析階段所提供的綜合數(shù)據(jù)，制定處一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)草圖，最終選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)草圖，并不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)過程。在設(shè)計(jì)草圖的過程中，需要對(duì)高壓輸電線路的輸電路徑、自然防護(hù)、輸電設(shè)備等進(jìn)行綜合考慮，確保高壓輸電線路能正常、高效、安全運(yùn)作。其中輸電鐵塔作為重要的輸電設(shè)備，需要對(duì)其安放位置、安防環(huán)境、防雷防震措施等進(jìn)行充分考慮和分析，做好輸電鐵塔的防護(hù)設(shè)計(jì)。

（三）施工圖設(shè)計(jì)階段：施工圖設(shè)計(jì)階段作為高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)的最后一個(gè)設(shè)計(jì)階段，其設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是圍繞高壓輸電線路的施工展開，對(duì)施工的各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行合理的規(guī)劃與科學(xué)的規(guī)范。在這個(gè)階段，無論是輸電路徑平面圖，還是輸電鐵塔施工圖，又或者是機(jī)電安裝施工圖，都應(yīng)該做到詳細(xì)而完善，為最終高壓輸電線路的施工建設(shè)提供詳細(xì)的指導(dǎo)。

二、高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)常犯的錯(cuò)誤

（一）線路抗冰性能欠考慮。由于高壓輸電線路較長，所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要依據(jù)自然環(huán)境情況，合理加強(qiáng)其抗冰性，防止冰雪天氣對(duì)高壓輸電線路的正常工作造成影響和破壞。然而在實(shí)際設(shè)計(jì)中，偏南方地區(qū)的設(shè)計(jì)人員往往會(huì)會(huì)忽略掉這一點(diǎn)，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為自然氣候變化不是太大，下雪結(jié)冰的幾率也較小。實(shí)際上，在部分南方地區(qū)的高海拔地帶，也有可能出現(xiàn)結(jié)冰的現(xiàn)象，甚至?xí)容^嚴(yán)重。線路缺少抗冰性的話，高壓輸電線路受到冰霜的影響較大，因此屬于較大的安全隱患。[2]

（二）輸電路徑設(shè)計(jì)不合理。輸電路徑設(shè)計(jì)是高壓輸電線路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，其需要從成本、地理?xiàng)l件、施工難度、技術(shù)支持等諸多方面進(jìn)行綜合考慮，并最終確定最優(yōu)輸電路徑。但在進(jìn)行輸電路徑設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)很多對(duì)影響因素欠缺考慮與分析的現(xiàn)象。例如，部分輸電路徑設(shè)計(jì)忽視了經(jīng)濟(jì)方面的因素，輸電路徑設(shè)計(jì)跨度過大，導(dǎo)致投資成本和施工量都大量增加。又或者部分輸電路徑設(shè)計(jì)忽略了地理?xiàng)l件，只是一味地以最短輸電路徑為設(shè)計(jì)原則，卻沒有考慮到沿途高山絕嶺的影響，導(dǎo)致施工難度呈階梯狀上升。又或者部分輸電路徑設(shè)計(jì)使用了較為復(fù)雜的路徑設(shè)計(jì)方案，卻沒有足夠先進(jìn)的技術(shù)來支持施工路徑的建成。

（三）輸電桿塔型號(hào)選擇不合理。無論是電線桿還是輸電鐵塔，其型號(hào)選擇都應(yīng)當(dāng)以實(shí)際施工要求為標(biāo)準(zhǔn)，不得隨意選擇。部分高壓輸電路徑的設(shè)計(jì)選擇了錯(cuò)誤的輸電桿塔型號(hào)，從而使得其絕緣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度與實(shí)際施工要求有出入，更與其放置地的地形及地質(zhì)條件不和諧。輸電桿塔的型號(hào)選擇不合理，會(huì)對(duì)高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)造成嚴(yán)重影響。輸電桿塔的抗壓性和穩(wěn)定性因?yàn)檩旊姉U塔型號(hào)不合理會(huì)大幅降低，進(jìn)而導(dǎo)致輸電桿塔無法為整個(gè)輸電路徑提供強(qiáng)度支持。同時(shí)會(huì)使輸電桿塔的施工圖設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差，留下極為嚴(yán)重的安全隱患。

三、優(yōu)化高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)的方法

（一）加強(qiáng)抗冰設(shè)計(jì)意識(shí)。為了保證高壓輸電線路的穩(wěn)定性和安全性，有必要對(duì)其進(jìn)行合理的抗冰設(shè)計(jì)。在我國北方，抗冰設(shè)計(jì)基本上得到了普遍重視，但在我國中部及偏南地區(qū)，很多高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)對(duì)抗冰設(shè)計(jì)的重視程度較低。因此，這些地區(qū)的技術(shù)人員在進(jìn)行高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)時(shí)，需要加強(qiáng)抗冰設(shè)計(jì)意識(shí)，并合理對(duì)線路抗冰性能進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般來說，在進(jìn)行抗冰設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮地質(zhì)條件、濕度、風(fēng)向、氣候變化和冰厚等情況，并根據(jù)這些情況采取合適的措施增強(qiáng)輸電線路的抗冰性。最常見的高壓輸電線路抗冰設(shè)計(jì)是加強(qiáng)導(dǎo)線抗冰性能和采用重型抗冰塔。加強(qiáng)導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度能有效減少提升導(dǎo)線的載荷能力，從而防止冰霜對(duì)導(dǎo)線產(chǎn)生過重的壓力而導(dǎo)致導(dǎo)線遭破壞，另外也能在導(dǎo)線上附加預(yù)絞絲提升對(duì)導(dǎo)線的保護(hù)能力。

（二）設(shè)計(jì)合理的輸電路徑。在設(shè)計(jì)高壓輸電路徑時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須綜合考慮各影響因素，制定并選擇最優(yōu)輸電路徑設(shè)計(jì)方案。好的高壓輸電路徑基本要求是路徑在合理情況下最短，輸電桿塔跨度適宜，路徑曲折、轉(zhuǎn)角等情況少，路徑上地質(zhì)優(yōu)良不易沉降，地形變化小。在此基礎(chǔ)之上，還要盡量保障高壓輸電路徑的經(jīng)濟(jì)成本投入小、施工難度低、自然條件適宜、技術(shù)支持足夠、交通環(huán)境便利等。由此可見，合理的高壓輸電路徑設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)結(jié)合實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)輸電路徑能滿足各方面的要求。這就意味著，在設(shè)計(jì)高壓輸電路徑時(shí)，設(shè)計(jì)人員不能追求極端，例如不能一味追求高壓輸電路徑的短，這樣只會(huì)造成路徑設(shè)計(jì)在其它方面失衡，最終使得高壓輸電路徑存在諸多安全隱患。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)當(dāng)清楚影響高壓輸電路徑的各因素輕重地位，優(yōu)先考慮影響關(guān)系大的因素，如當(dāng)經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境交通互相沖突時(shí)，需要優(yōu)先考慮經(jīng)濟(jì)成本。

（三）選擇合理的桿塔型號(hào)。高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)作為高壓輸電線路的重點(diǎn)，對(duì)高壓輸電線路的安全、質(zhì)量和工作效率有著重大影響。而選擇合理的桿塔型號(hào)，又是高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容。輸電桿塔的型號(hào)選擇主要是以高壓輸電線路規(guī)模及桿塔放置地區(qū)的地形和地質(zhì)條件為依據(jù)的。輸電桿塔作為輸電線路的支撐，往往對(duì)其自身的機(jī)械強(qiáng)度要求非常高。而且，輸電桿塔也是電工進(jìn)行高壓輸電線路維護(hù)工作的重要地方，對(duì)其絕緣性也有嚴(yán)格要求。一般來說，高壓輸電線路的規(guī)模越大，對(duì)輸電桿塔機(jī)械強(qiáng)度和絕緣性的要求就越高。根據(jù)不同的地質(zhì)及地形特征，也應(yīng)當(dāng)選擇不同的桿塔型號(hào)。針對(duì)和黃土地基、巖體地基、軟體地基以及凍土地基等，必須選擇科學(xué)、合理的桿塔型號(hào)，從而保證桿塔在對(duì)應(yīng)地基上的穩(wěn)定性。

結(jié)束語：高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)是保證高壓輸電安全和質(zhì)量的基礎(chǔ)，同時(shí)也是我國電網(wǎng)建設(shè)中的重要一環(huán)，具有非常重要的地位。高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)需要綜合考慮經(jīng)濟(jì)、地形、氣候、技術(shù)等因素，并在不斷的優(yōu)化與改進(jìn)中達(dá)到最優(yōu)，從而最大化高壓輸電線路的工作效率與安全性。采取合理的改善措施來改善我國高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)中存在的問題，能有效提升高壓輸電的安全與性能，同時(shí)促進(jìn)我國電網(wǎng)運(yùn)輸進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇偉.高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)問題及完善建議分析[J].科技展望.2017，（27）：114.

[2]楊睿.高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)的問題及改進(jìn)方法探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2017，（25）：95-96.

作者簡介：施博文，男，20歲，黑龍江工業(yè)學(xué)院 電氣與信息工程系，15級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，在校學(xué)生。endprint