110kV~220kV輸電線路安全設計要點分析

姬曉霆

摘要：隨著我國經濟的飛速發展，人們對用電可靠性的要求日益提高，110～220kV輸電線路為高壓輸電線路，是電力企業發展的重要脈絡，合理、科學的設計110～220kV輸電線路對整個電網的安全穩定運行有著重要的影響。

關鍵詞：110～220kV;輸電線路;設計要點

1.路徑選擇

路徑選擇是線路建設的重要環節。若選擇不當，可能出現威脅線路安全運行的情況，也可能發生影響城鎮規劃實施、行人不便及其他設施等問題，因此在具體工程中，應當結合實際情況，做好調查研究，綜合考慮施工、運行、交通條件、該項目區域的城鎮規劃及不占或少占農田等因素，在多個路徑方案中綜合比較，力爭選出較短的路徑方案，做到安全可靠、經濟合理。在設計工作中，選擇路徑方案必須做到統籌兼顧、全面安排，綜合考慮各方面因素，從整體出發，全面做好工作。

2.線路設計

110～220kV線路組成較為復雜。送電線路可能是單回路也可能是多回路，但僅就一個回路的三相導線來說，它們的布置方式有三類：三角形布置、水平布置、垂直布置。導線水平排列時，在正常運行電壓氣象條件下，由于風荷載的作用，使整個檔距導線發生搖擺，檔距中央導線擺動幅度最大。當導線發生不同步搖擺時，檔距中央導線之間相互接近，可能會導致線間空氣間隙擊穿，從而發生線間閃絡。導線垂直排列時，受電線覆冰不均勻或電線覆冰脫落產生跳躍或者電線舞動產生大幅度上下運動的影響，垂直導線之間距離接近，可能發生線間閃絡。因此，在線路設計時根據實際情況，選擇布置方式，并且線間距離要滿足規程規定。

除此之外，導線的選型也極為重要，導線是架空輸電線路的重要部件，具有有傳導電流、輸送電能的作用。就架空線路而言，由于導線長期在曠野、山區或湖海邊運行，需要承受自身重量以及風、冰等外荷載的作用，又受氣溫劇烈變化的影響和化學氣體等侵蝕。因此，在選擇輸電線路導線時，要求導線具有良好的導電性能，較高的機械強度、疲勞強度和耐振性能，較小的溫度伸長系數，一定的耐化學腐蝕性等能力。根據110～220kV輸電線路周圍的實際環境，選擇合理的導線。當前，在我國110～220kV輸電線路中，鋼芯鋁絞線導線應用的最為廣泛，它是由機械強度較高的鋼芯為芯線，以承受張力，外面繞幾層導電性能好的鋁線合并絞制而成。這種導線具有良好的機械強度，可以傳輸大電流。其中220kV輸電線路的電壓等級較高、電能輸送量很大，為了減少對電暈和高頻通訊的影響，220kV輸電線路通常需要使用兩根或者兩根以上的分裂導線。另外，導線表面上不能出現腐蝕斑點或者夾雜物，要確保導線表面的平滑和圓整，并且導線的絞合必須要緊密均勻，導線絞合密實度要滿足輸電線路的放線標準。

避雷線架設在導線上方，防止導線遭受雷擊。避雷線選型時要求機械強度高、耐振、耐腐蝕，具有一定的導電性能和足夠的熱穩定性。按防雷設計要求，可架設1根或兩根地線，與導線形成的保護角及線間距離要滿足規范要求，以保護導線不受雷擊傷害而引起閃絡跳閘停電事故。避雷線一般采用鍍鋅鋼絞線，近年來，為滿足地線載波、減少對通信設施的干擾、降低能耗等要求，在220kV以上的線路中，也有采用良導體地線，如鋁包鋼絞線、鋼芯鋁絞線等，在沿海地區，受腐蝕強度影響，多采用鋁包鋼芯鋁絞線。另外，目前輸電線路避雷線設計中還有采用1根普通地線加1根OPGW光纜或者是2根OPGW光纜的敷設方式，OPGW光纜除了防止雷擊外，還可實現光纖通信、遠動、繼電保護和圖像傳輸及線路運行檢修監測和氣象參數的量測等作用。

3.桿塔設計

桿塔是輸電線路的骨架，是支撐輸電線路的重要基礎，用來支持導線、地線及其他附件，使導線、地線、桿塔彼此保持一定的安全距離，并使導線對地面、交叉跨越物或其他建筑物等設施保持允許的安全距離。導線、地線在桿塔上有多種布置方式，桿塔頭部尺寸應滿足絕緣配合和帶電作業的要求。桿塔不僅承擔著導線、地線其他部件及本身的重量（耐張桿塔還要承受導線、地線的張力），還要承受側面風壓，因此，對桿塔設計時要求應具有足夠的高度和機械強度，以保證線路在發生故障和自然因素變化（如大風、暴雨或冰凍等）的情況下不致出現折斷、傾斜或倒塔等現象。

桿塔選型應從安全可靠、維護方便并結合施工、制造、地形、地質和基礎型式等條件進行技術經濟比較。在走廊清理費用較高及走廊較狹窄地帶，宜采用導線三角形排列的桿塔;對非重冰區還宜結合遠景規劃采用雙回路或多回路桿塔;在重冰區地帶宜采用單回路導線水平排列的桿塔;在城市或城郊可采用鋼管塔等窄基塔。如果沒有相關規定要使用新型桿塔，輸電線路可以采用運用成熟的桿塔;如果某個地區的輸電線路必須要使用新型桿塔，要做好桿塔結構受力計算，并做好桿塔試驗，在確保桿塔質量合格之后再投入使用。

4.絕緣子及金具設計

絕緣子在輸電線路中用于支持或懸掛導線，使之與桿塔絕緣，保障線路安全可靠地傳輸電力。因此，在選擇絕緣子時應具有較高的機械強度和良好的電氣絕緣性能，同時對化學雜質的侵襲也應具有足夠的抗御能力，并能適應周圍大氣條件劇烈的變化，如溫度、濕度變化等。目前絕緣子按其結構分為針式絕緣子、盤形懸式絕緣子（瓷質、鋼化玻璃）、棒形懸式復合絕緣子（用于直線塔）和陶瓷絕緣橫擔。金具在輸電線路上，主要用于支持、固定和接續導、地線及將絕緣子連接成串，亦用于保護導線和絕緣體。設計時根據線路所在污區等級及桿塔（直線塔、耐張塔）選擇合適的絕緣子型號及絕緣子片數，且絕緣子機械強度的安全系數及金具強度安全系數必須滿足規范要求。導線懸垂串一般為單聯絕緣子串，在大載荷和重要交叉跨越時宜采用雙掛點雙聯絕緣子串。

5.防雷設計

輸電線路的防雷設計是保障電力系統安全、穩定運行的重要措施，為了確保110～220kV輸電線路的防雷效果，針對電力系統不同的線路結構，要設計不同的防雷結構，110～220kV輸電線路的防雷設計通過在線路上安裝各種防雷設備，確保輸電線路的安全性。其一，接地保護，根據輸電線路的結構特點，接地保護是最常見的防雷設計方式，通過接地將施加在輸電線路上的強電流、強電壓導入地下，同時110～220kV輸電線路防雷設計要正確選擇防雷設備的位置，使不同防雷設備之間相互配合。其二，設備保護，加強對避雷器、計算機等設備的管理，采用綜合性的保護措施，及時保護全面監測其運行狀態，及時更換損壞的設備。其三，屏蔽保護，重點屏蔽輸電線路的干擾信息，做好信號線屏蔽設計，將屏蔽電纜和電源線相結合，其四，在輸電線路多雷區，如果是同塔雙回線路，可采用差異性絕緣設計達到防雷保護目的，確保輸電線路連接的穩定性和有效性。

6.結語

110～220kV輸電線路承擔著輸送和分配電能的任務，是電力系統的一個重要組成部分，其設計的恰當與否直接影響整個電網運行的安全性和可靠性。設計人員必須全面考慮多方面因素，在考慮設計安全穩定運行的同時降低造價，設計者要從線路路徑設計、導線選擇、桿塔設計、絕緣子金具選擇及防雷等方面深入分析。

參考文獻：

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