闡述優化設計在110kV輸電線路工程中的應用

竇旭 趙玉琦

【摘 ?要】隨著國網公司基建管理工作的細化，輸電線路工程的要求越來越高，基建信息管理系統的應用、信息化平臺的投運、“創優奪旗”、網優工程等標準及規范越來越具體實用。110kV輸電線路工程的優化管理的優劣直接影響到城市骨干網架的運行質量，高質量的工程可以提高穩定的能源供應，減少輸電線路運維管理費用，提升優質服務的內涵，提高“N-1”線路及設備安全運行水準。本文結合優化設計的基礎內容和輸電線路工程中的相關知識，總結出優化設計在輸電線路工程中的應用，主要包括：鐵塔結構設計優化，勘測手段和設計信息處理技術優化，排位優化及路徑優化，線路設計優化和輸電線路環保型優化設計。中國論文網

【關鍵詞】優化設計;110kV輸電線路;優化方法

引言

隨著電力體制改革的進一步深化，近幾年，我國電網建設迅猛發展，每年電網基本建設的投資額都相當的大。因此，開展輸電線路優化設計的研究，建立線路優化方案是一個重要課題。本文結合優化設計的基礎內容和輸電線路工程中的相關知識，總結出優化設計在輸電線路工程中的應用，主要包括：鐵塔結構設計優化，勘測手段和設計信息處理技術優化，線路設計優化和輸電線路環保型優化設計。

一、優化管理的工作依據

輸電線路工程優化管理的宗旨為“創新管理工作流程，優化管理工作模式，提高安全質量管理效益”。

優化管理的主要依據為國網公司、省市公司及國家相關部門的安全、質量管理規定，包括《國家電網公司基建安全管理規定》、《國家電網公司基建質量管理規定》、《國家電網公司輸變電工程施工安全風險識別、評估及預控措施管理辦法》和《國家電網公司輸變電優質工程評定管理辦法》等文件要求，從項目管理、安全管理、質量管理、技術管理和造價管理入手，主要抓好民事協調、隱蔽工程、分項工程質量驗收、初檢及復試報告、施工臺賬、標準工藝、信息化平臺和三級驗收等方面細節管理，逐級雙基雙建，即安全質量之基，國網優質工程模式優化管理之基。

二、輸電線路鐵塔優化設計

1.節點設計合理

節點布置，屬于局部設計，對大角鋼、組合角鋼塔，節點的設計是很關鍵的，節點設計是否合理，對塔重和受力都有很大影響。我們參考了意大利SAE公司設計的5O0kV沙江線路鐵塔，其鐵塔的主斜材準線可交于一點，斜材準線也可交會于主材邊緣。斜材，輔助材盡可能和主材直接相連，允許采用雙排或三排螺栓，一個螺栓允許穿過3-4層部件，力求取消節點板。盡量采用雙剪的連接形式，減少節點板的長度和螺栓數量。

2.桿件布置合理

在開始進行桿件布置之前，要與電氣專業密切配合，領會電氣的設計意圖。在滿足電氣要求的前提下，桿件布置力求做到主材傳力清晰，構造力求簡單，桿件準線盡可能交于一點，減少偏心。平面內同一節點處的兩主材夾角要滿足17°以上，以避免整體失穩。受壓主材的長細比盡量控制在50-70之間。對于酒杯型、貓頭型鐵塔的上、下曲臂的內側主材，根據有關資料和試驗，應盡量使用雙組合主材，減小連接過程中引起的偏心力，受力較大的桿件選用雙角鋼后，螺栓由單剪變為雙剪，減少了螺栓數量，減小節點板盡寸，還減小了風荷載的作用力。合理設置斜材、輔助材，使主材、斜材“物盡其用”，使一根主材中，各段同時達到或靠近滿應力。斜材、輔助材與主材之間的夾角不得小于15°，達到減小斜材受力，達到支撐主材的目的。在單斜材的析架中，斜材的設置應使長的桿件受拉控制，短的桿件受壓控制，還應作單、雙斜材的經濟比較。合理選擇塔身的坡度，使塔身準線的交點盡量靠近外力（導、地線負荷及風荷載）的重心，這樣塔身主材受力合理，斜材受力最小。根據塔腳彎矩的作用力及擬選用的主材規格，來選用合理的塔腳根開和塔頂寬度，大根開的塔身盡量采用大交叉的斜材型式，主材可分5―6格。使用K型腹桿時，采用內置撐桿的V形式。整個鐵塔，力求減少變坡次數，使變形均勻，減少突變。

3.外負荷正常

正常狀態，應計算以下工況：風向與線路方向相垂直;風向與線路方向的夾角成45°和60°;風向順線路方向;對于矩形（不等邊寬）塔，還應計算風向與線路方向的夾角成30°。此外，還應計算垂直檔距最小水平檔距不變時的前面各種工況。轉角塔的風荷載一般計算轉角等分線方向的工況。計算塔身風荷載作用于計算基礎作用力對，內壓調整系數與計算鐵塔自身強度和變形時的不一樣，風壓高度變化系數與鐵塔將來所在的周圍地面粗糙有關。鐵塔大多位于田野、鄉村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的中、小城鎮和大城市的郊區，取B類。近海海面、小島的取A類。A類是B類的1.26倍左右。因此，在進行鐵塔塔優化設計時可對其桿件布置，節點設計以及在正常狀態下的外載荷分布進行優化設計。

三、線路設計優化

1.線路路徑選擇

輸電線路設計方案中最主要的是路徑方案，路徑方案直接影響輸電線路工程造價的本體費用及其他費用，優化路徑方案是控制造價的核心和關鍵。路徑選擇應結合城鎮及當地規劃部門意見，使得線路對城鎮及當地規劃區的影響最小;應盡量避開工廠、村莊、房屋，減少對居民房屋拆遷或跨越;避開部隊的軍用設施，滿足其控制距離要求或取得權屬單位認可;避開通信設施、廣播電視設施等，滿足其安全要求;避開地質條件差的地區，避開高山峻嶺，使線路往地質條件較好的平地，較低的山丘經過，從而降低線路本體造價;盡量避開重要礦產區域及采石場;應綜合考慮運行、施工、交通條件和路徑長度，做到線路路徑經濟合理，安全可行。

2.桿塔選型

不同塔型的塔材用量、占地、運輸、施工等均不相同，同時也一定程度上影響了基礎的材料用量，塔型選擇是影響輸電線路工程造價最敏感的因素，因此，優化塔型設計，是控制工程造價的最有效最直接的途徑。在桿塔設計中，應遵循“安全可靠、結構合理、外形美觀、經濟適用、方便施工安裝和運行維護”的原則，結合工程的導線型號、氣象條件、地形地貌等參數條件進行規劃選型排桿，確定經濟檔距、呼高，確定桿塔數量及塔材用量。

3.基礎配置

桿塔基礎作為線路結構設計的重要組成部分，其投資占整個輸電線路工程造價很大比重，不同的基礎類型影響工程造價的程度也不同，例如采用原狀土基礎可以大幅度降低工程土石方，減少土方開挖、回填及余土堆放對周圍環境的影響，實現工程的經濟效益和社會效益。優化基礎配置，應根據不同的工程的地質、水文等條件，進一步優化基礎埋深及尺寸，選用最經濟合理的基礎型式，優先選用原狀土基礎，盡量減少灌注樁基礎的使用，從而降低基礎工程量及工程投資。

結語

本文從輸電線路鐵塔優化設計和輸電線路線路優化這兩個方面來說明優化設計在輸電線路工程中的應用。在鐵塔優化設計中給出了相應的設計思路和具體實例。在線路優化中更加具體的把優化函數、建模方案和相應的優化方法都列了出來。優化設計在輸電線路工程中有著很多應用，但這兩個方面中的優化方法具有代表性，能夠反映出優化設計這一知識對輸電線路工程的影響。優化設計這一思想可以推廣到輸電線路工程中的各個方面中，本文只是對其中常用到的幾個場合做出了分析。譬如，在輸電線路工程環保中的應用，可以用優化設計的思想解決輸電線路中的環保問題。

參考文獻：

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[3]朱錫來.淺談110kV輸電線路工程基礎施工要點[J].中國高新技術企業.2011（24）

（作者單位：河北省送變電有限公司）