220kV 輸電線路設計要點分析

王威

（廣東順德電力設計院有限公司，廣東 佛山 528300）

1 220kV 架空輸電線路的特點

和其他電壓等級的輸電線路對比，220kV 輸電線主要有如下特點：220kV 輸電線路一般作為市（區）域聯網的主干線路，負責為整個市（區）域內用戶供電，線路路徑一般較長。從實際情況分析，中國幅員遼闊，為了減少對社會環境的影響，很多220kV 架空輸電線路都是架設在高山、峽谷或者人跡罕至的地帶，地形條件復雜，交通運輸狀況較差，輸電線路在運行維護管理難度較高。220kV 輸電線路的各工作參數要求高，額定容量也高，因此在工作過程中很容易產生更大的電場強度。最后，220kV 輸電線路需要配置高高度的塔，設有大噸位、大容量絕緣子，絕緣子串比較長。為了保證輸電線路的安全平穩的運行，必須準備足夠和適用的備件[1]。220kV 輸電線路作為市（區）域聯網的主干線路，在電網中作為中堅力量，如出現影響線路安全運行的問題或者事故，則會導致嚴重的后果和影響，造成較大的財產損失與人員傷亡事故，故保證其安全穩定的運行至關重要[1]。

2 設計要點

2.1 線路路徑設計與分析

在設計220kV 輸電線路時，線路路徑方向的選擇可分為內部線路選擇和現場線路選擇。在選擇室內線路時，首先明確線路的起點和終點，聯系市政有關部門，收集220kV 輸電線路擬建綜合方案周圍的城市交通、土地、林業、管道等規劃信息，標出區域，在地形圖上選擇不可穿越的必要區域，然后選擇原始探測路徑。在選擇路線時，我們必須始終堅持設計最短、技術上可行、經濟上安全的原則。

2.2 桿塔的設計分析

輸電塔是輸電線路結構的支柱，必須支持空氣傳輸線的導體和地線，必須滿足電磁場的安全限制和絕緣要求。塔是220kV 輸電線路規劃和建設中輸電線路最重要的組成部分之一。不僅要保證220kV 輸電線路的穩定性，還要保證220kV 輸電線路的絕緣和電磁效果。在選擇220kV 輸電線路鐵塔時，可以選擇多種材料。根據材料的特性，各種鐵塔在施工難度、尺寸、施工時間、施工成本等方面存在很大差異。在建設220kV 輸電線路的過程中，這座塔的建設成本很高。因此，在220kV 輸電線路設計和施工管理過程中，應重視220kV輸電線路施工的設計和運行，有效降低220kV 輸電線路施工成本，提高施工質量。一般來說，在220kV 輸電線路設計中，如果未明確指定塔材料選擇，則沿選定管道路徑最常用的材料和最成熟的塔類型應基于不同的自然條件、氣候和地質條件。如果需要選擇新的塔材料，首先對塔材料進行科學實驗，收集新塔材料的適用性。如果不符合設計和施工要求，請立即向上級管理部門申請更換塔材料[2]，桿塔結構如圖1 所示。

圖1 桿塔結構

2.3 基礎設計分析

沿線桿塔基礎的施工必須基于水文、地質和輸電線路類型。常用的220kV 輸電線路鐵塔包括板式基礎、剛性基礎、開挖基礎、巖石基礎、鐵塔基礎等。此外，根據不同類型的基礎，適用條件也不同，應用也有優缺點。因此，基本的選擇要結合技術地形、地質特征和交通條件。在混凝土成本和消耗安全可靠的前提下，為了減少施工對環境的危害，必須盡可能經濟環保。充分發揮每個基本樣式的功能，根據地形和地理選擇不同的基本樣式。就目前來講，在地質較好的地方，我國的220kV 架空輸電線路很多都是采用淺基礎的結構形式，和其他建筑物基礎形式有著很大的差異。同時由于桿塔基礎受力較為特殊，特別是轉角桿塔的基礎在同時受到下壓力、上拔力、水平力的條件下，如設計不合理，容易發生變形或者損壞的問題。這就需要在基礎設計中，綜合分析各個角度和方向上的受力，通過土的重力來抵抗各個力的作用[3]。

由于220kV 架空輸電線路路徑一般較長，沿途的地理條件、氣候環境方面會存在著一定的差異，所以在設計環節應綜合分析各個方的因素，了解基礎荷載、基礎承受力等要素，提高桿塔基礎結構的總體性能。比如在山區地帶分布著較多的巖石材料，一般會選擇應用巖石嵌固基礎或者錨桿基礎，同時為了減少對周邊環境的影響，減少土方開挖，桿塔通長采用高低接腿的方式。這些設計方案較為簡單，可以消除外部作用力的影響，保證錨樁頂部結構的完整性和高性能，提高設計效果和結構質量。因此，在基礎結構設計中，需要綜合分析各個方面因素，提高基礎結構設計水平和效果，達到力的平衡，讓基礎結構更加穩固，提高應用效果和質量。

2.4 導線的選擇

選擇合適的導線對降低高壓輸電線路的設計成本、提高輸電效率、減少因架構桿塔所帶來的環境問題（如靜電檢測、無線電干擾、噪聲等）、減少對環境的影響具有重要意義。在選擇導線時，應結合實際設計情況，考慮最終傳輸容量、電磁環境的影響、機械性能和年成本等因素，確定導線型號。

2.5 220kV 輸電線路的防雷設計

閃電在自然災害中危害極大。部分地區220kV 輸電線路施工高度高，線路交叉懸空，易受雷電影響和破壞。我國220kV 輸電線路的鋪設范圍最為廣泛，所以對220kV 輸電線路的防雷設計要有極高的重視以及嚴謹的規劃。

2.5.1 架設避雷線

通過調查研究，發現在平面內架設避雷線效果顯著。避雷線和避雷針的原理相同。雷電通過導體引入地下防雷網絡，以減少其對輸電線路的損壞。

在雷擊較大的山區和丘陵地區，避雷針的防雷效果較差。山區不僅容易打雷，而且是易受影響的地區。在山區，容易出現圓形沖擊破壞和側面沖擊破壞的現象。為了減少沖擊，有必要減小保護角。對于完工的輸電塔，不可能改變其保護角度。通常情況下，輸電塔的最大設計角度不應超過20°。安裝離合器接地線的防雷效果顯著。接地線耦合可以有效降低輸電線路反擊的觸發率。對于超高壓輸電線路，有必要降低桿塔接地電阻以提高防雷效果，但在實際運行中很難實現。通過改善避雷線與導線的耦合效應，可以降低絕緣線的過電壓，降低輸電線路的抗觸發率，提高輸電線路的防雷和防雷能力[4]。

2.5.2 降低塔的接地電阻

科學研究表明，高壓輸電線路中塔的接地電阻與整體防雷水平成反比。因此，為了更好地提高結構的耐雷性，塔的阻力必須適當降低。因此，在塔的設計過程中，相關施工人員應根據輸電線路施工位置進行更詳細的地質勘探，并根據當地地質條件選擇塔材料和接地材料。降低塔的接地電阻。輸電線路施工是最經濟有效的防雷方法，在當前的電氣設備施工過程中得到了越來越多的應用，不同型式的接地裝置尺寸參數如表1所示。

表1 不同型式的接地裝置尺寸參數

2.5.3 提高高壓線路的絕緣水平

絕緣性能的好壞直接關系到絕緣子的性能。應采取適當措施加固經常照明的路段。加強輸電線路與絕緣的配合，可以在一定程度上提高絕緣的抗閃能力。事實表明，增加絕緣子的數量或等級可以顯著提高耐雷等級，并顯著降低相應的雷擊概率。復合絕緣子以其質量好、強度高、重量輕、抗污能力強等優點受到輸電線路公司的青睞。

2.5.4 線路氧化鋅避雷器的安裝

已有研究表明，安裝氧化鋅避雷器可以有效地減少線路雷擊事故的發生，具有良好的屏蔽和反擊防護效果。對于雷擊活動特征明顯的區域，以及難以降低接地電阻的實際情況，建議安裝氧化鋅避雷器，對雷擊事故頻發的線路段進行防雷措施改造。

3 抗干擾措施的優化設計

為了提高電子變壓器的抗干擾能力，可以在一些應用環境中使用保護裝置。使用中的保護裝置不會干擾變壓器的正常運行狀態。抗干擾措施和加在沒有抗干擾措施的情況下輸出。變壓器在采取加抗干擾措施的同時，可以進入加TVS 管道和RC 濾波器波電路，得到彼此一致的波形，通過FFT 分析可以研究這兩種波形。這兩種過濾器格式只有0.01%的差異。

4 220kV 輸氣線路設計注意事項

4.1 現場測量

比較和選擇現場檢查的路徑模式后，將焦點轉移到控制點的位置、交叉高度和相鄰物體的測量。精確測量交叉物體高度（特別是在多條線上的分離度）的現象。

4.2 室內行位置

由具有一定電路設計經驗的設計師開發的電路設計程序使用非常方便，可以減少許多問題。該過程是在計算機上創建不同的模板，使用該模板直接確定布局位置，并生成端點配置文件。最后，計算機確認塔的性能，并進行比賽。當然，各種交叉點和施工線之間的距離可以在剖面中精確測量。該方法提高了設計方案的準確性。一般來說，為了便于調整交叉線路之間的關系，建議設計部分交叉電路。為了便于攜帶，不需要大圖紙。此外，必須在圖紙上準確顯示交叉位置、相對關系和相關規范所需的安全距離[5]。

5 220kV 及以下架空輸電線路設計存在問題與對策

在進行220kV 以下架空輸電線路設計時，為了防止后期運行中發生安全事故，影響電力系統，必須做好初步探索工作，全面了解線路安裝區的環境狀況。要注意傳輸線相位對應問題，特別是T 接線路，要明確原來傳輸線的相位情況，確定相位是否發生變化，防止安全事故。另外，要注意導線排列方式的變化，要做好電路間距檢查，以滿足絕緣配合要求，防止電氣距離不足的問題，并確保對后期操作維護有影響。要嚴格遵守先施工后設計的原則，嚴禁在進行三面工程（即勘察工作）的同時設計輸電線路和進行施工工作。在進行220kV以下架空輸電線路設計時，及時使用了大量先進技術，為了充分了解輸電線路沿線的具體情況，如地質信息、地形、水文等，必須進行現場實際勘探工作。無法進行事后補充以達到側面調查記錄。

6 220kV 輸電線路設計過程中應注意的相關事項

不同的環境對220kV 輸電線路也有很大的影響。因此，在初步設計過程中，有必要進行詳細的地質災害評估、水文評估、洪水評估、地震評估等。在設計過程中，盡量避免不良地質條件，提高220kV 輸電線路設計的完整性，確保220kV 輸電線路安全可靠運行。

在設計220kV 輸電線路時，設計者還必須注意以下幾點：線路走廊寬度的設計。單回路一般采用導管塔或干式塔的形式設計，可以減少輸電線路走廊的占用面積，提高地面利用率。減少電磁輻射對輸電線路運行的影響。電磁輻射會損害電磁場的無線電和電氣效應，從而損害傳輸線的運行安全。為了減弱電磁輻射對輸電線路的影響，嚴格控制電壓和電流，必須科學配置輸電線路桿塔和電氣絕緣設備。準確觀察輸電線路的運行狀態，并將桿塔與地面之間的距離保持在安全半徑內。這將有助于隨著時間的推移識別和消除安全風險，減少電氣安全事故的發生，并確保正常供電。輸電線路項目的環境影響評估。220kV 輸電線路設計過程應充分考慮輸電線路對周圍環境的影響，包括地質災害評估、水文地質影響評估、防洪影響評估等[6]。

7 結語

220kV 輸電線路是電力系統線網的重要組成部分，進行220kV 高壓輸電線路設計時應綜合考慮各種因素。不斷改進和優化的塔、線、線路路徑、防雷等設計方案，應全面改善和保障輸電線路的可靠性和安全性。