輸電線路設(shè)計過程中的關(guān)鍵因素及其管控方式分析

譚文韜TAN Wen-tao

（蘇州電力設(shè)計研究院有限公司，蘇州215011）

0 引言

輸電線路項目長期以來都是電網(wǎng)投資的重點領(lǐng)域和關(guān)鍵內(nèi)容，其設(shè)計方案的合理性將直接關(guān)系到區(qū)域電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)投資規(guī)模。因此，輸電線路項目設(shè)計時必須綜合性的分析各類影響因素并制定具有針對性的管控措施，不能僅僅滿足于對特定因素的要求，應(yīng)該全方位的考量設(shè)計方案的合理性，從項目工程全壽命周期的角度評估設(shè)計方案的質(zhì)量，有針對性的優(yōu)化輸電線路項目設(shè)計方案中的各類關(guān)鍵因素，確保輸電線路項目在安全性、投資規(guī)模、工程進(jìn)度和資源環(huán)境利用等方面都能實現(xiàn)綜合最優(yōu)化的目標(biāo)[1-3]。

本文首先梳理了輸電線路設(shè)計過程中需要考慮的各類重點因素，包括安全可靠因素、經(jīng)濟(jì)效益因素、資源環(huán)境因素和施工難度因素幾大類，并逐一對各項因素進(jìn)行具體分析和梳理，形成了輸電線路設(shè)計過程中的關(guān)鍵因素。與此同時，針對不同類型的因素，制定分類分項的管控應(yīng)對策略，幫助實現(xiàn)輸電線路設(shè)計過程中關(guān)鍵因素的管控，確保設(shè)計方案能夠?qū)崿F(xiàn)綜合最優(yōu)化[4-5]。

1 輸電線路設(shè)計方案

本文在進(jìn)行輸電線路項目設(shè)計關(guān)鍵因素和管控方式的研究中，重點選取S 區(qū)域A 變電站110kV 線路送出工程作為典型案例，分析輸電線路項目設(shè)計方案的全過程，進(jìn)而明確設(shè)計過程中需要考慮的關(guān)鍵因素及其管控方式。

1.1 項目概況

S 區(qū)域A 變電站110kV 線路送出工程位于長江三角洲平原區(qū)，整體地形較為平坦，交通和運輸均較為便利，整體區(qū)域水系較為發(fā)達(dá)，因此，在進(jìn)行設(shè)計過程中對路徑中的地形參數(shù)進(jìn)行確定，即平地占70%、河網(wǎng)占20%、泥沼地占10%。結(jié)合工程項目前期的地質(zhì)情況分析和現(xiàn)場查勘的結(jié)果，線路涉及區(qū)域無明顯不良地質(zhì)活動。本線路工程涉及區(qū)域?qū)⒏采w城市郊區(qū)、居民集中區(qū)和工業(yè)園區(qū)等地帶，可能會穿越35kV 線路、國道省道以及河流等。

1.2 影響因素

在項目設(shè)計過程中，首先需要進(jìn)行安全因素的評估，包括滿足絕緣配合設(shè)計，即架空線路中要保障電氣安全距離（如導(dǎo)線與桿塔的距離、中央導(dǎo)線與底線的距離、不同導(dǎo)線間的距離等），確保導(dǎo)線與地面和各類跨越物間的最小安全距離。電纜線路中要保障導(dǎo)電線芯與外部環(huán)境的隔離，選用合理型號的電纜及其附件，減少護(hù)層上的環(huán)形電流，確保電纜運行過程中的安全性。其次，本項目在進(jìn)行線路設(shè)計過程中，需要盡量考慮周邊環(huán)境的影響，做好電纜線路的防火等工作，在穿越城市主干道及居民區(qū)域時候，本項目可以采用電纜穿越的方式，避免架空線路對工業(yè)和居民區(qū)域規(guī)劃的影響，并重點考慮線路通道沿河流和道路布置，便于后期施工運行。此外，項目方案在設(shè)計過程中，需要重點關(guān)注城市內(nèi)各類市政管線的布局，盡量避讓燃?xì)夂屯ㄐ诺裙芫W(wǎng)，在交通便利區(qū)域可采用全機(jī)械化施工方式。

1.3 方案確定

在方案確定的過程中，需要全面考量整體區(qū)域的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、線路的路徑長度和覆蓋范圍、周邊自然環(huán)境和城市規(guī)劃布局、施工條件和便利程度等多種因素，在各個可行方案中選取經(jīng)濟(jì)性最高的方案，在確保方案安全合理的前提下，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性的最優(yōu)。此外，在方案確定的過程中，除了將客觀的影響因素納入到方案比選中外，應(yīng)該結(jié)合整個輸變電工程在中期和長期的規(guī)劃，免于之后出現(xiàn)線路交叉等問題，提前考慮到電力未來的規(guī)劃布局。

經(jīng)過項目整體情況的分析，針對各類影響因素進(jìn)行綜合考量，最終確定項目的設(shè)計方案。本工程新建線路路徑總長6.6km，其中新建雙回架空線路路徑長2.6km，新建雙回電纜線路路徑長4.0km。導(dǎo)線采用2×JL3/G1A-300/25 鋼芯高導(dǎo)電率鋁絞線，地線采用2 根48 芯OPGW-120 光纜。新建雙回角鋼塔12 基，其中雙回路直線塔4 基，雙回路耐張塔8 基。具體情況如圖1 所示。

圖1 S 區(qū)域A 變電站110kV 線路送出工程路徑圖

在方案設(shè)計時，本項目采用電纜線路避開丙類倉庫（易燃易爆地區(qū)），并采用電纜線路繞行通過規(guī)劃高壓燃?xì)忾y站（沿閥站圍墻外走線），架空輸電線路線路盡量以雙回路同塔出線，通道之間控制適當(dāng)?shù)木嚯x，盡量減少占用土地。此外，本工程中部分新建電纜通道兩側(cè)的地下管線、綠化較密集，考慮施工空間有限并減少遷移工作量，不具備放坡開挖條件，考慮采用拉森樁支護(hù)開挖。架空線路的設(shè)計也避讓了中心城區(qū)等工業(yè)和居民聚集的地方，避免大范圍的房屋遷移和城市土地占用，提高了項目的經(jīng)濟(jì)效益。

2 輸電線路設(shè)計過程中考慮的關(guān)鍵因素

輸電線路項目設(shè)計是一個周期性的過程，在不同階段下需要考慮的因素是復(fù)雜多樣的，輸電線路項目在設(shè)計過程中必須綜合考量各類型因素的實際情況，進(jìn)而制定出最為合理的設(shè)計方案。目前，單一因素或較少因素的考慮已經(jīng)無法滿足新型環(huán)境下對輸電線路設(shè)計的要求，設(shè)計工作必須全方位和多角度對輸電線路設(shè)計過程中考慮的關(guān)鍵因素進(jìn)行分類和整合，結(jié)合實際情況對重點因素進(jìn)行管控。本研究將輸電線路設(shè)計過程中考慮的關(guān)鍵因素分為四大類，分別是安全可靠因素、經(jīng)濟(jì)效益因素、資源環(huán)境因素以及施工難度因素，具體情況如下：

①安全可靠因素：安全因素是輸電線路設(shè)計過程中需要考慮的首要因素，設(shè)計項目的安全性和安全等級必須完全滿足設(shè)計區(qū)域與設(shè)計項目中的各項要求，該因素也是整個輸電線路項目設(shè)計時設(shè)計人員最為關(guān)注的因素。設(shè)計方案選擇過程中，與安全可靠相關(guān)的因素主要有三個方面，一是方案所選區(qū)域的自然環(huán)境，如風(fēng)荷載情況、覆冰情況、地震等級和氣溫等都可能造成安全性問題，在設(shè)計過程中必須加以重視和體現(xiàn)。二是方案所選區(qū)域的土質(zhì)情況，復(fù)雜的土質(zhì)情況是導(dǎo)致倒桿或者坍塌事故的主要原因之一。三是電氣安全距離，輸電線路項目的放電距離（包括對地、對構(gòu)筑物以及對人）必須嚴(yán)格遵循規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，否則會有嚴(yán)重的安全隱患。

②經(jīng)濟(jì)效益因素：經(jīng)濟(jì)效益因素也是輸電線路設(shè)計過程中不可繞開的因素，輸電線路項目設(shè)計在滿足各項要求的前提下，經(jīng)濟(jì)性就成為了衡量方案優(yōu)劣的重要評判指標(biāo)，如何讓方案在滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的前提下盡可能節(jié)約投資也是設(shè)計人員應(yīng)該注重的關(guān)鍵問題。同樣滿足安全性條件下不同設(shè)計方案的路徑長度、輸送容量、材料選擇、土建規(guī)模以及耐久程度都將對項目整體的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生影響，設(shè)計工作就應(yīng)該選擇方案合理且經(jīng)濟(jì)效益較高的方案，優(yōu)化項目的經(jīng)濟(jì)投資。

③資源環(huán)境因素：輸電線路項目在考慮資源環(huán)境因素時具體可以分為兩個側(cè)重點，一是考慮項目對自然環(huán)境的影響，即設(shè)計方案應(yīng)該盡可能減少對地形地貌、敏感區(qū)域和生物植被的影響，二是考慮項目對土地資源的占用，即設(shè)計方案應(yīng)該盡可能減少對土地資源的占用，減少基礎(chǔ)沉降和土體開挖，合理利用走廊通道，確保在項目可行的前提下盡可能減少土地資源的使用占用。資源環(huán)境因素也是目前輸電線路設(shè)計過程中正逐步受到重視的一大類因素。

④施工難度因素：輸電線路項目在設(shè)計過程中進(jìn)行施工難度因素衡量主要通過幾大方面，一是政處部分的難度，如路徑方案中征地和賠償?shù)葏f(xié)調(diào)處理的難度，二是地基處理的難度，即方案沿線地質(zhì)和場地情況等的施工處理難度，三是線路遷移的難度，即考慮線路遷移過程中施工的難度情況，如施工場地，機(jī)械設(shè)備等的要求符合程度。只有將上述施工難度因素在實際輸電線路設(shè)計過程中加以考慮，才能使項目在實際施工過程中更加順利的推進(jìn)。

結(jié)合上述關(guān)鍵因素可知，在輸電線路設(shè)計過程中安全可靠因素是前提條件，必須完全滿足并達(dá)到相關(guān)要求，資源環(huán)境因素和施工難度因素是重要條件，應(yīng)該盡可能考慮這兩部分中的因素，有助于提升后期設(shè)計方案的合理性和可行性。經(jīng)濟(jì)效益因素是比選不同方案的重要依據(jù)，在滿足各項約束條件的情況下，經(jīng)濟(jì)效益的好壞無疑是衡量一個方案的重要標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。

3 關(guān)鍵因素的管控應(yīng)對措施分析

前述章節(jié)的四大類因素都是輸電線路項目在設(shè)計過程中需要考慮的重點因素，針對每一類型的重點因素都需要有相應(yīng)的管控應(yīng)對措施，從而實現(xiàn)輸電線路項目設(shè)計的合理化，其具體的應(yīng)對措施如圖2 所示。

圖2 輸電線路設(shè)計過程中關(guān)鍵因素的管控方式分析

①安全因素管控應(yīng)對措施：針對輸電線路設(shè)計過程中的安全可靠因素，其在管控應(yīng)對時應(yīng)該注重對路徑的選擇，結(jié)合前期勘察和綜合分析設(shè)計合理的線路路徑，使得上述因素對于輸電線路項目安全可靠性的影響降至最低。其次，充分結(jié)合地質(zhì)條件和周邊環(huán)境選擇安全可靠的基礎(chǔ)選型，充分結(jié)合路徑方案和氣象條件選擇安全可靠的桿塔類型，確保最終設(shè)計方案滿足各項標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

②經(jīng)濟(jì)因素管控應(yīng)對措施：針對輸電線路設(shè)計過程中的經(jīng)濟(jì)效益因素，其在管控應(yīng)對時應(yīng)該注重對多路徑的模擬和多情景的對比，對材料和設(shè)備進(jìn)行比選，形成經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)的方案，提升整體工程的投資效益。與此同時，在考慮輸電線路項目經(jīng)濟(jì)因素時，不僅需要考慮工程項目當(dāng)前的造價情況，更需要結(jié)合整體的遠(yuǎn)景規(guī)劃來確定容量和規(guī)模，實現(xiàn)周期內(nèi)經(jīng)濟(jì)效益的最優(yōu)。

③資源環(huán)境因素管控應(yīng)對措施：針對輸電線路設(shè)計過程中的資源環(huán)境因素，其在管控應(yīng)對時應(yīng)該對路徑沿線自然環(huán)境和土地資源的勘察，明確沿線地形地貌和通道布局，對能夠避讓的區(qū)域要進(jìn)行合理的避讓，對能夠充分利用的土地資源要高效充分利用，從而實現(xiàn)對環(huán)境破壞最新和對資源利用最充分的兩個目標(biāo)。

④施工因素管控應(yīng)對措施：針對輸電線路設(shè)計過程中的施工難度因素，其在管控應(yīng)對時應(yīng)該對方案沿線的場地和地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)勘察，路徑選擇要結(jié)合后期施工難度進(jìn)行綜合性考慮，盡可能在條件允許的情況下選擇施工難度較小的方案，避免后期項目在推進(jìn)過程或者項目投資額度方面產(chǎn)生問題，進(jìn)而影響項目的正常投運。

綜上所述，不同的影響因素有著不同的管控措施對其進(jìn)行管控和約束，安全可靠因素的管控方式側(cè)重于關(guān)鍵安全因素的指標(biāo)判斷和分析，經(jīng)濟(jì)效益因素的管控方式側(cè)重于不同方案和情景的對比分析，資源環(huán)境因素的管控方式側(cè)重于地形和空間的分析，施工難度因素的管控方式側(cè)重于地質(zhì)和政處等情況的分析。

4 結(jié)論

輸電線路項目設(shè)計開展過程中應(yīng)該關(guān)注和解決的重點問題是多樣化的，在設(shè)計時必須做好充分的前期準(zhǔn)備和綜合因素的考量，制定好各類因素的合理管理措施，實現(xiàn)項目設(shè)計的合理化。本研究針對輸電線路設(shè)計過程中的關(guān)鍵因素及其管控方式進(jìn)行研究分析，形成了如下結(jié)論：

①輸電線路項目設(shè)計過程中需要考慮多類型的因素，單一或少數(shù)因素的考慮不能適用線路設(shè)計的新型要求，必須梳理和形成完善的關(guān)鍵因素體系并制定對應(yīng)的管控措施，確保輸電線路項目設(shè)計滿足各類型的需求。

②輸電線路項目設(shè)計關(guān)鍵因素主要分為安全可靠因素、經(jīng)濟(jì)效益因素、資源環(huán)境因素以及施工難度因素，其中安全可靠因素主要與方案設(shè)計時的自然氣候特征、區(qū)域土質(zhì)情況和電氣安全距離等有關(guān)；經(jīng)濟(jì)效益因素主要與設(shè)計方案的路徑長度、土建規(guī)模、材料選擇以及輸送容量等有關(guān)；資源環(huán)境因素主要與設(shè)計方案的沿線地形地貌、土地占用以及通道利用等有關(guān)；施工難度因素則與設(shè)計方案的政處、線路遷移難度和地基處理等有關(guān)。

③不同類型的關(guān)鍵因素需要側(cè)重于不同的管控內(nèi)容，安全可靠因素的管控重點是要充分考慮周邊環(huán)境和地質(zhì)條件來選擇合理方案；經(jīng)濟(jì)效益因素的管控重點是要進(jìn)行多情景模擬和多方案對比；資源環(huán)境因素的管控重點是要減少環(huán)境破壞和充分利用土地和通道等資源；施工難度因素的管控重點是尋找沿線政處和地基處理等較為建議的方案。