電力系統配電線路設計要點解析

付木佳

摘要：隨著我國城市現代化建設的推進，電力系統配電線路建設項目逐漸增多，而經濟和社會的發展對國內配電線路運行水平提出了更高的要求，這就要求設計人員在項目開發建設初期就加強配電線路設計的質量控制，以期提高后期配電線路運行的穩定性、安全性和可靠性。本研究主要介紹了電力系統配電線路的基本過程，同時系統地闡述了配電線路設計要點，以期為相關工作者提供一定參考借鑒。

關鍵詞：電力系統;配電線路;設計

1、電力系統配電線路設計基本過程

電力系統配電線路設計基本過程如下：第一，結合電力系統配電線路建設項目要求，確認配電線路起始點、終點以及各段線路電壓等級。第二，通過現場勘查和互聯網調查等多種手段全面、真實了解配電線路周邊地理環境，并初步擬定配電線路建設路徑。經過多方確認和調查比對，確認線路路徑。第三，結合現場勘查數據和供配電要求確定桿塔、避雷器類型及其有關設計參數。第四，整理上述工作內容，結合配電線路設計羅列出項目建設所需材料清單，編制工程預算。第五，從技術性和經濟兩方面綜合比對多種配電線路設計方案，選出最優方案并整理完善。

2、電力系統配電線路設計要點解析

2.1合理選擇配電變壓器

配電變壓器是電力系統輸送電線路的關鍵節點，承擔著轉換電壓和輸送電能重要責任。合理選擇配電變壓器不僅可以保證電力系統安全、穩定、可靠運行，還能有效降低輸送電線路的電力損耗，提高整個電力系統運行的經濟效益。例如在海拔較高的地區選擇配電變壓器時應選擇通過沖擊試驗和外部絕緣頻率試驗的配電器[1]。在城市居民區或是郊外工業區應選擇帶有降噪手段的配電變壓器，以免其影響居民日常生活或使工業生產。在溫度較高的地區宜選擇濕熱帶型配電變壓器，而在溫度長時間低于配電變壓器最小承受溫度的地區，宜選擇易于保溫處理的配電變壓器，控制其破冰厚度在設計要求范圍內，以免寒冷天氣造成電力系統故障。

2.2適地安裝變壓器

配電變壓器安裝位置和場所被稱為配電所，適地安裝配電變壓器一方面可以節約輸送電線路建設成本，另一方面也能滿足電力系統電能損耗、后期維修和整體美觀度的要求。通常情況下，配電變壓器安裝位置選擇應遵循以下幾點要求：第一，保證輸送電線路進出線方便，且不能跨越建筑物和游泳池等地。第二，盡量遠離易燃、易爆等危險區域，且與建筑物保持一定的安全距離。第三，盡量不要在地勢低洼和污穢嚴重的地帶裝設配電線路。第四，堅持“短半徑、密布點和小容量”原則選擇安裝位置[2]。第五，充分考慮到輸送電線路后期工程建設和維修的便利。

2.3確定導線橫截面積與材質

作為輸送電線路的主要媒介，一般情況下，導線選擇的技術標準如下：第一，導電性能優、第二，重量輕。第三，價格合理。第四，有足夠的抗拉強度。第五，穩定性能好。而導線的橫截面積與材質直接決定電力系統電能輸送的安全性、穩定性以及桿塔的受力情況，為此，電力系統設計配電線路選擇時應重視導線橫截面積。通常情況下，工作人員需要結合輸送電線路預先設定的電壓等級和經濟電流密度，亦或是線路電能最大輸送容量以及不同類型、規格導線的電氣性能、機械性能等確定導線橫截面積[3]。在材質選擇時，結合不同工作環境下的導線輸送電性能確定導線材質，包括不同溫度下導線最大載流量、導線正常運行允許最高、低溫度和導線承載力（結合桿塔）。例如，工作在室內環境中10kV配電線路可以選擇VV型聚氯乙烯電纜，工作在室外環境下的10kV配電線路可以選擇YJV型交聯聚乙烯電纜。

2.4科學設計線路路徑

電力系統輸電線路有兩種，一種是架空線路，另一種是電纜，前者路徑選擇相對自由，對地區地形地貌和社會條件的要求較少，但需同步考慮桿塔的布置，并且盡量與建筑物保持一定的安全距離，盡量沿著公路布設，避免橫穿建設用地。而后者路徑選擇的重點是考慮路徑中是否存河溝等不利于電纜鋪設或運行安全的地區。目前科學設計線路路徑的方法有兩種，分別是圖上選線和野外選線。圖上選線是結合輸配電要求和周邊實際環境以一比五千或一比一萬的比例將輸電線路相關資料呈現在作圖軟件上，而后充分考慮到建設成本、難易程度和和材料、設備等多方面因素，確定三五個經濟性、技術性較好的方案，再經過實際勘察后確定。野外選線同樣是結合多方資料選取合適路徑，但由于環境的特殊性，前期需要借助GIS技術、三維激光掃描技術等進行野外測繪，同時考慮到桿塔施工、線路轉角的合理性，對每一施工關鍵節點進行反復確定，確保實際施工順利進行。

2.5桿塔設計

桿塔是架空輸電線路的主要支撐結構，依據材質可分為鋼結構桿塔、鋼筋混凝土桿塔、鋁合金桿塔和木結構桿塔。依據結構形式可分為拉線塔和自立塔兩種。依據使用功能可分為換位塔、承力塔、直線塔和大跨越高塔。桿塔設計應綜合考慮線路路徑、線路拉力、壓力、弧垂應力和電壓等級等因素，遵循“結構簡單、施工便利、受力均衡、外形美觀”的原則進行規劃設計，優先選擇經濟性、技術性較高方案。例如桿塔設計時應按照耐壓強度理論計算桿塔拉斷力，確保其拉斷力符合國家標準。在平原和丘陵等非農田、非繁華地段設計桿塔時，優先選擇鋼筋混凝土桿塔和拉線桿塔，以增加施工便利性和降低施工成本。在地形地貌復雜的山區設計桿塔時，可以對應地勢高低采用全方位長短腿結構形式。另外，桿塔設計時還要充分考慮桿塔底部地質和水文條件，避免桿塔長期受土壤腐蝕和雨水沖刷，影響桿塔的承載性能和導雷性能。

2.6防雷設計

配電線路防雷設計使保證線路正常運行的重要保障，尤其對于高壓輸送電線路而言，線路架設在桿塔上，距離地面較高，遇見雷雨天氣很容易遭受雷擊，進而造成線路短路。為此，在電力系統配電線路設計中應從以下幾方面加強防雷設計：第一，輸電線路的選擇盡量遠離山谷和斜坡的“易擊區”。第二，提高桿塔絕緣性能，桿塔由于高的原因是遭受雷擊的主要部位，為此在桿塔設計時應充分考慮到桿塔絕緣性能，在其頂部加入絕緣子串，保證其具有足夠的電氣絕緣強度和機電破壞強度。第三，降低桿塔電阻。如果桿塔電阻較小，雷擊電流會順著桿塔流入大地，而當桿塔電阻較大時，雷擊電流會造成線路反擊，加重雷擊影響，破壞桿塔。為此，在桿塔設計時，應充分考慮到電阻因素，在其與地面連接處添加降阻劑，亦或是增加地網輻射線，降低桿塔周圍地面的電阻率。第四，合理架設避雷線。消除雷擊危害、避免反擊閃絡、保護送電線路。第五，安裝避雷器，通過并聯放電間隙或非線性電阻的作用將桿塔上方出現的雷擊降低到無危害的水平，達到防雷的目的。選擇避雷器時應注意，在多雨、多雷地區選擇帶金屬氧化物避雷器的復合絕緣子的避雷器。

結論

加強電力系統配電線路設計是提高電力企業供電服務質量的重要途徑。本研究從配電變壓器選擇、變壓器安裝、導線橫截面積與材質確定、線路路徑設計、桿塔設計、防雷、防震設計等幾方面詳細地探討了配電線路設計要點，有利于電力設計人員進一步改善配電線路設計質量，為用戶提供更優質的電力服務。

參考文獻：

[1] 董文瑩， 王福超， 石磊. 電力系統配電線路設計要點[J]. 花炮科技與市場， 2018， 97（04）：60.

[2] 汪劍， 馮一， 代勇，等. Type3國際緊急醫學救援隊（EMT）配電系統設計要點分析——以EMT（四川）為例[J]. 中國急救復蘇與災害醫學雜志， 2019（6）：501-504.

[3] 馬麗， 江洋， 江俊. 10kV配電線路設計技術要點探究[J]. 電力系統裝備， 2018（12）：69-70.

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