高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)的問題及改進(jìn)建議

張薦龍 張瑞琦 沈陽電能建設(shè)集團(tuán)有限公司聯(lián)發(fā)設(shè)計(jì)分公司

高壓輸電常見的方式有兩種，一是電纜輸電，二是架空輸電。雖然架空輸電線路的建設(shè)難度大，容易受到自然環(huán)境的影響，不過后期運(yùn)行維護(hù)較為方便，因此在長距離電力輸送中，架空輸電依然是高壓輸電線路的首選。高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)關(guān)系到輸電線路的運(yùn)行效果，如果電氣設(shè)計(jì)本身缺乏合理性，則必然會(huì)影響高壓輸電線路整體的運(yùn)行穩(wěn)定可靠性，必須引起建設(shè)單位的高度重視。

一、高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)存在的問題

（一）線路結(jié)構(gòu)不合理

高壓輸電線路的電氣設(shè)計(jì)，首先需要做好路徑選擇，保證形成的線路結(jié)構(gòu)合理。現(xiàn)階段，線路設(shè)計(jì)通常選擇高效性和經(jīng)濟(jì)性的綜合路徑，在減少占地補(bǔ)償費(fèi)用的同時(shí)，繞開人流密集區(qū)域，為線路建設(shè)提供便利。但實(shí)際上，國內(nèi)高壓輸電線路多為架空線路，需要穿越樹林、市區(qū)等地區(qū)，給路徑選擇帶來了較大難度，線路曲折系數(shù)和轉(zhuǎn)角次數(shù)往往較多，施工具有一定的復(fù)雜性。未繞開大跨越，將造成施工量增加，線路建設(shè)投資增大。而設(shè)計(jì)的輸電線路過長，缺少分流結(jié)構(gòu)，將造成電能大量浪費(fèi)，線路末端輸出電壓下降，給供電質(zhì)量帶來負(fù)面影響。在線路結(jié)構(gòu)不合理的情況下，高壓輸電網(wǎng)難以與中壓電網(wǎng)相互配合，導(dǎo)致線路出現(xiàn)兩個(gè)電源“手拉手”問題，出現(xiàn)變電站分布比例失調(diào)、線路運(yùn)行不穩(wěn)等問題，一旦遭遇電路故障則容易引發(fā)大范圍停電事故。

（二）桿塔選型問題

結(jié)合該工程線路沿線的自然條件，高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)采用架空敷設(shè)的方式，其中桿塔選型是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，桿塔型號(hào)在保障高壓輸電線路質(zhì)量和安全方面發(fā)揮著非常重要的作用。但是部分設(shè)計(jì)人員在桿塔選型過程中，并沒有嚴(yán)格把控好設(shè)計(jì)流程，導(dǎo)致桿塔基礎(chǔ)型號(hào)的選擇不合理，影響電氣設(shè)計(jì)的質(zhì)量和安全。

（三）防雷和抗冰設(shè)計(jì)不合理

我國的很多地區(qū)的高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)的環(huán)境地形地勢(shì)都比較復(fù)雜，而且很多施工現(xiàn)場都是在空曠的地區(qū)，所以高壓輸電線路運(yùn)行會(huì)受到雷電和冰雹等天氣的影響。電氣設(shè)計(jì)的工作人員對(duì)這樣的情況在設(shè)計(jì)方案的時(shí)候缺乏詳細(xì)的考慮，這樣電氣線路受雷電和冰雹等天氣的影響，線路會(huì)發(fā)生短路和漏電等情況，直接影響高壓輸電線路的設(shè)計(jì)和維修。設(shè)計(jì)覆冰厚度不合理，塔型和塔材指標(biāo)選擇不合理，比如設(shè)計(jì)覆冰厚度較大，那么工程的施工成本過大，會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。如果設(shè)計(jì)覆冰厚度較小，那么線路塔桿強(qiáng)度不足，在線路結(jié)冰后塔桿會(huì)發(fā)生倒塌情況。

二、高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)改進(jìn)建議

（一）加強(qiáng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

高壓輸電線路的電氣設(shè)計(jì)容易受各種客觀因素的影響，為保證線路結(jié)構(gòu)的合理性，需要做好線路結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，消除線路存在的安全隱患。在電氣設(shè)計(jì)前期，需要對(duì)工程施工地區(qū)的地形地貌、氣候條件等進(jìn)行全面探究，并對(duì)實(shí)地考察得到的各項(xiàng)記錄進(jìn)行綜合分析。在掌握線路走廊沿線地質(zhì)、植被、資源等情況的基礎(chǔ)上，從造價(jià)、技術(shù)、環(huán)境等方面進(jìn)行考慮，對(duì)線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行反復(fù)分析和論證，能夠?qū)崿F(xiàn)線路優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)合線路電氣設(shè)計(jì)方案，需要完成風(fēng)險(xiǎn)分析，對(duì)線路建設(shè)、運(yùn)行過程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)展開分析，通過嚴(yán)密論證保證線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。在實(shí)踐設(shè)計(jì)工作中，需要對(duì)地區(qū)的交通分布和地理環(huán)境進(jìn)行充分考慮，做到具體問題具體分析。比如在平原地區(qū)修建線路能夠節(jié)約一定成本，在山地地區(qū)則施工難度較大，交通發(fā)達(dá)地區(qū)設(shè)計(jì)線路可以降低修建難度和縮短修建周期，在不發(fā)達(dá)地區(qū)修建高壓輸電線路將遭遇較多困難。對(duì)不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，完成線路草圖的優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證輸電路徑、導(dǎo)線截面、絕緣配合等因素得到綜合考慮，完成最優(yōu)線路架空模式的選擇，可以使設(shè)計(jì)出的高壓輸電線路盡量避開鬧市區(qū)、自然保護(hù)區(qū)等地區(qū)，從而使線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平得到提高。

（二）合理選擇桿塔型號(hào)

桿塔在高壓輸電線路的鋪設(shè)過程中，對(duì)線路起到重要的固定作用。在前期的電氣設(shè)計(jì)中，如若不能對(duì)桿塔型號(hào)做出恰當(dāng)?shù)倪x擇，將會(huì)對(duì)高壓輸電線路的電壓穩(wěn)定性造成一定的影響。對(duì)于桿塔的設(shè)計(jì)來講，作為高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)人員除了要對(duì)桿塔建造成本進(jìn)行考量外，更需要對(duì)桿塔、環(huán)境、線路，三者之間的匹配程度做出充分研究。同時(shí)還要結(jié)合高壓輸電線路自身的功能、特點(diǎn)以及桿塔所設(shè)位置地勢(shì)地形對(duì)桿塔穩(wěn)定性與安全性的影響，來決定型號(hào)。與此同時(shí)，還要在設(shè)計(jì)中，對(duì)桿塔具體的設(shè)計(jì)規(guī)定、原則、施工、運(yùn)行規(guī)范等情況做出明確。以此來為后期施工工作的開展提供必要的建設(shè)依據(jù)。如桿塔橫擔(dān)下平面材料厚度需≥5mm，桿塔構(gòu)件厚度要≥3mm；塔全部構(gòu)件都需要經(jīng)過熱浸工藝來進(jìn)行鍍鋅處理，緊固螺栓必須采用等級(jí)達(dá)到6.8 的鍍鋅粗制螺栓。

（三）對(duì)防雷抗冰進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)

地區(qū)氣候特征不同，一些地區(qū)地形地貌復(fù)雜，雷電和冰凍天氣會(huì)經(jīng)常發(fā)生，對(duì)高壓輸電線路的設(shè)計(jì)應(yīng)用會(huì)造成很大影響。防雷抗冰工作對(duì)保證高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)的安全性和質(zhì)量具有重要的意義。設(shè)計(jì)人員要根據(jù)施工場地氣候和地質(zhì)的實(shí)際情況，對(duì)線路導(dǎo)線進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，選擇機(jī)械強(qiáng)度高的導(dǎo)線可以保證線路運(yùn)行的穩(wěn)定性，避免雷電冰雹天氣對(duì)線路的影響，并減少線路短路情況的發(fā)生。高壓輸電線路設(shè)計(jì)目標(biāo)要提高輸電線路設(shè)計(jì)在施工中的水平，保證居民供電的安全性，在絕緣線上涂抹防水材料，這樣可以降低高壓輸電線路發(fā)生漏電的情況，保證了電力系統(tǒng)中電能資源應(yīng)用的安全性。

三、結(jié)語

對(duì)于高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)而言，其是高壓輸電線路建設(shè)的重要組成部分。在高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)過程中存在諸多問題，這些問題在高壓輸電線路的正常使用中埋下了安全隱患。因此設(shè)計(jì)人員需要重視高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)工作，對(duì)高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)存在的問題進(jìn)行詳細(xì)分析，根據(jù)分析的結(jié)果制定有效的解決方案，從而使高壓輸電線路的運(yùn)行可靠性以及安全性得到保障，使相關(guān)企業(yè)的社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益得到保障。