試論高壓電網110kV輸電線路設計

史慶中

摘 要：現代化城市的建設需求對電力行業的穩定運行有著越來越高的要求，電力供應的穩定是依靠電網系統中的高壓運輸實現的，因此保證有效的高壓運輸的穩定是必要的。高壓輸電線路的設計需要結合當地的實際請況進行科學合理的安排，盡量做到安全可靠以及經濟適用。正是因為電網中高壓輸電的線路設計直接影響到系統的穩定運行，因此針對這一方面的研究是極為重要的，保證其安全可靠的運行，對實際生活中的一系列問題以及相關故障做針對性的保護研究。

關鍵詞：高壓輸電;110kV;設計;故障保護

引言：在上世紀七八十年代改革開放之后我國的經濟建設水平就不斷提高，促進國內的電力行業獲得了長足的進步，到如今已經取得了很大的成就，為我國的現代化進程提供了很大的幫助。在進入新世紀之后，各類信息化技術都得到了極大地突破和進展，實踐生活中對科學技術的應用促使電能愈發的與我們的生活牢不可分，可以說是現代社會不可或缺的重要元素之一。而輸電線路則是電力系統中的進行電能交換的主要環節。

進行輸電線路的設計是需要結合電氣工程、氣象知識、結構力學、機械工程等很多的科學領域的知識進行綜合的考慮進行設計的。具體的工程建設中也會涉及到諸如交通、郵電、水利、城市規劃等行業，并且必須有著相關的政府部門的指導以及配合，是一項綜合性很高的工程。會直接影響到我國電力系統的穩定運行。本文就是圍繞高壓運輸線路中的實際設計要點以及注意事項展開分析。

1 案例分析

本次設計以某地區為例，該地區已經建有6個11萬伏安的變電站和1個22萬伏安的輸變電站，電力非常充足，可以滿足用電需求。2018年，該地區繼續加強水利工程建設，隨后又修建了小型水電站四個。該地區由于降雨量較大，變電站電壓線路必須架設避雷線，輸電線路采用單回LGJ-240/40的導線，并采用GJ避雷線進行配合，以更好的保證供電的穩定性。

2 我國的高壓輸電線路110kV線路建設現狀

經過幾十年的發展和摸索，目前我國大多數的110kV高壓供電線路才用的是裸導線運輸方式，一定程度上提高了系統的供電的穩定性，改善了初期我國頻繁出現大面積的停電故障的現象，系統的維修和檢修工作都得到了簡化，同時對線路得到了更加充分的利用。但是近幾年的市場經濟的變革對電力企業有著更高的要求，需要針對高壓110kV的輸電線路做進一步的深化研究，再次節省工程成本，幫助電力企業進一步增加核心競爭力。

3 高壓線路110kV輸電線路的設計要點

輸電線路的主要功能就是將發電廠的電能輸送到變電站或者用電企業中的基礎電力設施，目前在我國一般將110kV以上的輸電線路歸類為高壓電網。進行一條線的設計保障進行直線型的輸電，不過在一些特殊的地區使用獨立的平面型設計是比較合理的。

3.1 高壓電路的設計必須符合國家標準

在進行高壓電路的設計時必須保證符合我國相關部門機構的政策和制定的標準，按照明確的管理標準進行工程建設，確保工程質量達標，利用科學合理的方式進行針對性的管理，細分工程事故責任條例并且利用一些獎懲措施提高職工的質量責任意識，可以有效的控制線路運行的安全隱患。對工程的每一個環節都需要進行嚴格的質量驗收，依據國家規定的標準進行評判，同時需要加強對相關設備的管理。

3.2 合理設計桿塔承載最大的負荷值

在進行輸電線路的承載—桿塔的建設時，要保證實際的桿塔承載最大的負荷量大于初始的設計值，在進行桿塔的設計時，相關設計人員要切記需要針對履冰等情況的意外載荷梁進行設計。相對于普通的桿塔來說，履冰的桿塔必須具有更強的機械強度，但是也要確保其較小的導線張力。實踐中通常進行水平式布線進行布置，避免在外界的干擾下發生碰線等現象。同時需要注意保持地線同桿塔避雷針之間保持科學合理的距離，控制隱患。

3.3 提升線路的抗冰能力

進行線路的優化工作時，需要注意避開一些氣候會劇烈變換的地區或區域。冷熱空氣交匯的地方盡量減少工程安排，為了降低履冰現象對輸電線路的損壞，需要在進行對區域的冰雪狀況進行充分的研究分析，對輸電的走廊進行全面的調查研究，然后做針對性的設計，加大線路的抗冰能力。如果需要對現有運行的輸電線路進行抗冰害能力的增加設計時，也要充分結合實際情況進行針對性設計。

3.4 設置融冰裝置

對那些履冰情況極其嚴重的地區需要進行一定的融冰裝置或者其他裝置的增設，利用自動化技術進行對這些區域的線路履冰情況的實時監控。利用遠程的遙感技術進行對運營中的輸電線路的履冰監控。對導線、絕緣子以及桿塔都需要進行實時監控，做到對相關情況的及時掌握，利用融冰或者除冰等有效性措施解決輸電線路中的實際問題。

3.5 防雷接地技術

高壓的架空輸電線路一般都是在曠野地區，具有較長的線路距離，這樣的話就比較容易受到雷擊事故。遭受雷擊之后很容易導致線路系統中的絕緣子燒毀或者導致線路跳閘等事故，所以防雷工作時十分必要的。假設避雷針或者避雷線進行分流可以有效的防止雷擊事故。

4 輸電線路的設計

4.1 路徑選擇

進行對輸電線路的路徑選擇是線路設計工作中的一項重要工序，建立在實際情況上進行對交通條件以及地址情況的全面了解，必須保證線路的路徑上具有不錯的交通條件，可以方便工程的高效進行，不過需要避免為了追求便利的交通條件而進行過分的增加線路成本。目前我國對線路的搭建施工比較依賴大型的機械設備，如果交通困難的話是會嚴重影響工程進度的，因此需要盡量選擇最短的路徑。

4.2 線路設計

4.2.1 輸電線路材料的選擇

110kV的輸電線路在實際的運行中就會存在很多的危險因素，因此要想延長線路的使用壽命必須對線路搭建時的材料選擇有足夠的重視，根據導線在電網系統中的實際運行作用進行對材料的選擇。一般情況是要運用那些高耐熱以及具有高導電率的材料，在我們常見的鋼、鋁、銅等材料中性能最佳的是鋁，鋁材料具有很高的導電率以及不錯的使用壽命，很好地滿足了實際工程的要求。

4.2.2 架空線的間距

經過不斷地摸索和研究，目前進行線路架空時，桿塔中的桿型主要是有角鋼塔、鋼管桿、上字型直線鐵塔、貓頭型直線鐵塔以及鋼管電桿等。目前的具體設計中的標準一般是保證300米的水平檔距、400米的垂直檔距離。對桿塔的主桿進行離心技術制造，運用焊接的技術就可以實現對主桿接頭的連接，其壁厚需要保持50毫米的厚度。利用國家工程規定的標準鋼料進行搭建和制造。

4.2.3? 絕緣子串設計

目前我國的各級變電站中進行對電壓配電裝置中的所有高壓用電器的連接和固定以及絕緣都是通過絕緣子以及導電體來實現的，在進行對工程所用的絕緣子的選擇上必須保證其具有足夠的絕緣程度，以及需要具有良好的耐熱耐高溫的性質。根據絕緣子在工程應用中的受力特點，實際搭建中在直線型的桿塔上進行懸吊垂方式搭建，在耐張的桿塔上形成耐張串。另外，戶外使用的絕緣子需要增長其沿面的放電距離，保證在雨天等特殊天氣可以阻斷水流等，進一步保障在特殊的氣象環境中絕緣子也可以具有良好的工作狀態和絕緣效果。

4.2.4? 支撐線路的桿塔設計

110kV的輸電線路的實際搭建工程中占比較大支撐方式的就是利用桿塔，因此結合線路的實際情況進行對桿塔的設計。通過對實際的地段地勢以及周遭的環境因素的研究分析制定科學合理的桿塔模式的設計，進一步提高桿塔的外部抗干擾能力，提高其運行的穩定以及安全性能。

4.3 參數設計

進行負荷量的計算是在進行供電設計工作中基礎數據的重要來源之一。保證載荷數據的精確以及準確對于進行線路材料的選擇以及用電器的選擇具有直接影響。如果計算的結果具有較大的誤差的話，會直接導致導線材料以及電器選取的不合理，有可能造成對金屬材料的浪費和對投資成本的浪費。如果計算結果相對較小的話，會大大縮短輸電線路的使用壽命，造成線路的過早老化，也會有可能燒壞用電器，這就是更大的經濟損失了。因此必須保證對負荷載量的精確計算，對于主干線線路的材料選擇和布置以及對用電器的布置具有重要的意義。

4.4 輸電線路防雷設計

因為在實際工程中，110kV的輸電線路本身的分布是十分廣泛的，具有很長的線路總長，因此遭受到雷擊的可能性是非常大的。所以在進行高壓輸電線路的設計時是有必要增加防雷擊的設計的。結合周遭的環境進行充分的調查，包括周邊的一切花草樹木以及房屋建筑，對一切雷擊的可能誘導因素進行一一排查，提高避雷設施的性能，同時需要保證避雷針或者避雷線同高壓輸電線路之間的合理間距。

4.5 輸電電壓的設計

4.5.1 電壓損失

輸電線路上的電壓損失同材料以及導線的截面積和長度都有關系。在不同的設計條件下應該選擇使用不同的載體，這就導致了不同的電壓等級以及鋪設方式。保證電壓質量在合格的要求范圍之內。110kV的高壓輸電線路中必須要嚴謹的考慮壓降問題。相關的工作人員必須做到對每條線路的電壓降了然于胸，以此為基礎利用針對性的措施降低線路運輸的電壓損失。在達到線纜的規定電壓降的標準之后，進行對線路的搭建時遇到這種情況會加大線路的截面積，這會影響到輸電線路的本身抗阻，因此出于對正常工作狀態的保護，必須對相應的斷路器進行重新的計算配置，保障電路的安全運行。

4.5.2 輸電電壓的確定

輸電線路在搭建好之后進行實際的投入運營后其受電端是需要較為明確的端電壓激勵的，但是運營時進行電路的輸配電或者輸變電的相關工作時，整體電路的阻抗會隨著電路的增加而增加，因此也會在一定程度上加大輸電線路的電壓降，進一步的影響是會降低受電端的端電壓的，會影響到輸配電的正常運行。線路的輸送電的能力同其電壓等級是有著相關性的。如果電路的電壓等級越高，它的輸電半徑就會越大，因此高電壓的輸電線路必然比中低電壓的輸電線路的輸電半徑大。可以發現，進行對輸電電壓的確定時是受控于線路電壓等級以及用戶的終端密集度的。

結束語：

綜上所訴，110kV的高壓輸電線路能否進行安全穩定的長期運行，進行合理的方案設計是不可缺少的，但是線路設計是一項非常復雜的綜合性技術，具有較為嚴格的 質量要求。其中對線路的設計方案的合理與否會對輸電線路的運行經濟收益產生直接影響，另外我國的電網系統能否保證安全的穩定運行也是受其影響的。所以必須保證要結合工程實際情況進行對電路的科學設計，避免生搬硬套的現象出現。想要做好這一工作，必須在實際情況的基礎之上進行針對性的優化方案的設計，不斷地進行深化研究和探索創新，進一步加強現階段的線路運行的安全穩定性能，滿足國家日益增強的電網要求。

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