全壽命周期管理在輸電線路設計中的應用

張 易

（河源電力規劃設計院，河源 517000）

全壽命周期管理屬于現階段一種先進的、應用較為廣泛的制造理念、技術，應用過程中需要對產品規劃、設計、生產、營銷、運行使用以及維修、回收等全過程進行管理，以此實現產品高質量、高效率的生產與應用。所以使用該種技術設計輸電線路可以對方案設計、材料采購、運行調試、維修報廢等內容進行優化管理，實現電力企業輸電線路設計資金的合理利用，即就是通過以上工作環節實現資產全壽命周期管理，節能降耗，減少線損發生率，保護自然生態環境，提高電力企業的經濟和社會收益，增強企業市場競爭力。

1 全壽命周期管理概述

全壽命周期理念即就是把握某種產品生產的全過程，并對該過程中所涉及的所有生產環節進行資源的優化配置與管理，應用科學合理的生產設計方案以及質量性能極佳的原材料進行生產，以此保證產品生產經過全壽命周期管理之后所需的成本較低，產品質量理想[1]。輸電線路設計時使用該種理念進行設計管理，需要考慮多方面的因素，除了常規的結構、功能設計要求外，要進行線路規劃、電網運行安全等方面的設計，此外設計期間要把握好環境保護、線路質量的要求，確保輸電線路能夠在該理念指導下實現全壽命周期的最優設計。輸電線路設計工作為電力工程建設的首要工作環節，設計工作質量的優劣關系著整個電力工程建設的質量和效率，所以電力企業應用全壽命周期管理理念設計輸電線路期間，要使用新技術、新工藝以及新型材料做好規劃建設、路徑選擇、成本計算等設計工作[2]。

2 輸電線路應用全壽命周期管理設計分析

2.1 優化線路路徑

輸電線路設計之前要求設計人員能夠深入到施工現場對該地區以及周邊區域的地質地貌、水文以及氣候等條件進行調查，并且整合電力工程的基本建設資料，綜合分析所有資料，依托全壽命周期管理理念，利用地面模型初步確定路徑方向，之后再次使用航飛正射影像技術對當前的路徑方案進行分析，以此結合分析結果對路徑方案再次進行優化，確保經過優化處理的最終線路路徑符合工程建設質量以及造價的要求[3]。此外在具體施工階段，需要使用GPS系統進行定位勘測，據此確定輸電線路路徑方向上需要拆遷的房屋建筑數量、砍伐的樹木量以及確定是否需要避開交通道路、桿塔埋入深度和具體位置、路徑區域內是否需要架設鐵塔等信息，以便施工單位能夠借助于先進技術優勢減少線路架設期間過度砍伐樹木、大量拆遷、未遠離湖泊而建設工程所致的成本、質量、延期施工風險，實現輸電線路全過程的有效施工。

2.2 導線和地線選型

首先在導線選型方面，需要根據全壽命周期管理要求選擇不同類型的導線，之后從輸電線路導線使用標準、是否受電磁干擾、截面積等方面對各個類型導線作以對比，再從導線的力學、電氣（電能損失、干擾等）、每年使用費用等角度判斷分析導線的具體性能和應用的經濟價值，以此選擇品質優良、價格合理的導線。選擇導線期間年費用法為重要的判斷指標，據此可以分析工程項目建設期間投資金額是否經濟合理，應用在導線選擇中可以根據導線使用年費用計算投資回報率，進而確定導線[4]。其次在地線選型中，輸電線路中高壓線路容易生成感應電流通路，若線路長時間存在此種通路易造成電能的大量損耗問題，所以需要使用具有絕緣性能的地線進行接地處理，有效預防感應電壓造成的感應電流通路問題。其中在地線運行方式選擇上主要采用單點接地方式，地線的一端絕緣，另一端則需要穿過桿塔實現接地，此為普通地線接地方法；如果使用的是光纖復合架空地線，則要求線路中間需要絕緣處理，而兩端接地時則要通過桿塔。兩種地線需要在靠近接續段的區域桿塔上做好換位處理，其中的光纖復合架空地線直接進行接地，而換位后兩條線路中間段可以同時實現絕緣，以此使得感應電壓和電流的發生風險明顯降低，電損問題可以得到妥善解決。地線的選擇也需要根據全壽命周期管理理念來進行全壽命周期成本的對比，以此選出最佳的地線。

2.3 基礎工程與桿塔的優化設計

結合全壽命周期管理理念來優化基礎工程方案設計時，需要重點做好基礎工程型式的選擇工作，選擇過程中要考慮到輸電線路路徑設計區域內的地質地貌條件，以此確定方案，進行方案優化設計時需要結合以下注意事項來進行：若線路路徑范圍內的地基屬于丘陵地貌，在開展基礎工程的樁基礎建設中采用斜插入角鋼進行鉆孔，當丘陵地貌較為平坦時則可以直接使用斜柱板式基礎進行作業；若地基屬于巖石層時，則需要應用巖石錨桿基礎、斜插入角鋼巖石基礎作業；若地基為軟土地基，屬于含水量較高的粘土，在開展基礎工程作業中則可以使用斜柱板式基礎。因此通過對不同地基因地制宜的使用相應的作業方式，不僅可以提高線路架設效率，而且可以減少材料的使用量，輸電線路總體的成本可以得到有效的控制與降低。

桿塔在輸電線路設計中屬于重要設計內容，其材料成本較高，基本占據工程項目全部投資的三分之一，所以在優化設計中需要把握好桿塔使用的型號以及不同型號使用的數量，以此確保全壽命周期內桿塔使用成本的經濟性。在優化桿塔時需要對輸電線路施工區域內氣候、地貌以及工程電壓等級等情況做好調查，結合不同區域地形的差異確定各個區域具體使用的桿塔型號，其中的轉角耐張塔注意不可過多使用，輸電線路走廊寬度也需要合理壓縮，要求優化設計后的工程不會影響輸電線路架設沿途區域居民的正常生產與生活。同時在規劃桿塔時，需要結合最終確定的路徑方案內容、工程建設區域地質地貌條件下常用的桿塔類型，來規劃符合本地區設計情況的桿塔方案，如果為平地施工區域要進行平腿設計，山地以及丘陵地貌的山區則進行長短腿設計，桿塔基本為直線型。如果部分地區無法使用桿塔則需要設計鐵塔方案，即為雙回路鐵塔，該種鐵塔優化設計時需要使用的鋼材型號為Q420，屬于高強鋼材料，作業期間鐵塔的自重較輕，耗材情況較之于常規設計使用的鋼材量明顯減少[5]。

2.4 接地方案優化

當前一些輸電線路常規設計期間忽略了接地材料的腐蝕問題，導致線路接地效果較差，在全壽命周期管理的干預下，要求設計人員重視接地材料的防腐蝕處理。通常情況下如果接地線路架設區域屬于強腐蝕地基，多采取大直徑的接地材料解決該問題，但是從實際情況來看該法不能完全解決接地材料腐蝕問題，而且一般使用5～10年需要進行質量檢查與更換，后續維護成本較高。所以可以使用鍍銅鋼接地材料進行接地處理，將該材料與常規使用的圓鋼接地體進行全壽命周期費用比較，結果可知鍍銅鋼接地材料不僅具有極佳的耐腐蝕性，而且價格合理，成本低。

3 結束語

輸電線路設計中應用全壽命周期管理有著良好的應用效果，設計中需要重點考慮和把握的因素較多，所以需要設計人員在對該種管理理念充分認識和理解的基礎上，設計出優質的輸電線路方案，以此增強電力企業的綜合發展實力，提高電能資源利用率，實現低投入與高產出的建設發展目標。