電力設(shè)計中高壓輸變電線路的設(shè)計與維護

江西恒泰電力勘測設(shè)計有限公司 詹 優(yōu)

1 引言

在電力行業(yè)中高壓輸變電線路建設(shè)較為重要，主要承擔(dān)著電能配置、輸送的作用。在實際建設(shè)過程中，如果輸變電線路設(shè)計不合理，維護管理工作不到位，會影響電網(wǎng)運行的整體穩(wěn)定性以及安全性，甚至威脅人身安全以及日常生活生產(chǎn)，因此需加強設(shè)計和維護工作，確保其科學(xué)性、合理性，降低安全事故發(fā)生風(fēng)險。本文總結(jié)了電力設(shè)計中高壓輸變電線路的設(shè)計以及維護要點，便于為高壓輸變電線路建設(shè)提供一定參考依據(jù)。

2 高壓輸變電線路的特點

我國國土遼闊，且人口聚集存在一定地域性特點，通常需要進行遠距離電力傳輸，為降低電力在輸送中的損耗，需要提高電壓并進行相應(yīng)的變壓處理，加上受周圍環(huán)境以及天氣變化的影響，容易導(dǎo)致相關(guān)安全事故。

2.1 危險性高

在輸送電能時，輸變電線路的電流以及電壓數(shù)值比較高，容易引起相關(guān)安全事故發(fā)生，存在明顯的危險性。在線路設(shè)計和施工時，要充分考慮安全性因素，重視高壓輸變電線路的維護工作，盡可能減少事故發(fā)生風(fēng)險。

2.2 周圍環(huán)境特殊

建設(shè)高壓輸變電線路，主要是為了滿足遠距離輸電需求，因此線路通常需要架設(shè)在各種地形區(qū)域，尤其是比較危險或者特殊的地區(qū)。由于現(xiàn)場施工環(huán)境比較復(fù)雜，加大了線路設(shè)計難度，同時對施工技術(shù)、設(shè)備以及材料等也提出了更高的要求。

2.3 易受外界影響

在電力設(shè)計過程中，通常會跨越不同區(qū)域，而各個地區(qū)之間的環(huán)境也有明顯區(qū)別，惡劣的環(huán)境會嚴(yán)重影響線路安全。基于此，設(shè)計人員需充分考慮自然環(huán)境的影響，提前制定防治措施。

3 高壓輸變電線路設(shè)計和維護的基本原則

在整個電網(wǎng)中，高壓輸變電線路主要進行電能分配、輸送的工作，其設(shè)計和維護工作直接影響了電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及安全性。在具體實踐中，應(yīng)嚴(yán)格遵循基本原則，盡可能提高線路運行質(zhì)量。

3.1 科學(xué)性原則

高壓輸變電線路在實際建設(shè)過程中，需結(jié)合各種影響因素考慮，兼顧統(tǒng)籌性以及綜合性，消除不利影響因素，同時保證后續(xù)維護工作的便利性，在與自然和諧相處的情況下，科學(xué)進行高壓輸變電線路設(shè)計，便于系統(tǒng)能夠穩(wěn)定安全運行。

3.2 實用性原則

為盡可能減少設(shè)計和后續(xù)維護成本，需堅持實用性原則，在保證項目整體質(zhì)量的前提下，減少不必要的成本支出，從而增強其實際使用效果，充分發(fā)揮設(shè)計和維護的作用，為線路穩(wěn)定運行奠定基礎(chǔ)。

4 電力設(shè)計中高壓輸變電線路的設(shè)計要點

對于高壓輸變電線路，做好科學(xué)的設(shè)計工作，是保證工程建設(shè)質(zhì)量以及安全性的基礎(chǔ)，也有利于控制能量運輸損耗。要結(jié)合工程實際情況優(yōu)化設(shè)計，便于充分發(fā)揮高壓輸變電線路的作用，持續(xù)、穩(wěn)定提供電力供應(yīng)。

表1 某高壓輸變電線路工程概況

4.1 輸變電線路的合理規(guī)劃

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，高壓輸變電線路設(shè)計的方法和手段也迎來了重大改革，尤其是勘測技術(shù)、信息影像技術(shù)等。在進行線路規(guī)劃以及定位時，需充分利用先進技術(shù)，確保整體規(guī)劃以及具體定位的合理性[1]。作為設(shè)計人員，需掌握全導(dǎo)航系統(tǒng)、定位技術(shù)等核心要點，充分了解施工現(xiàn)場的自然環(huán)境、地質(zhì)地貌等，并進行深入分析，確保相關(guān)勘測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及合理性，不斷優(yōu)化規(guī)劃線路。在實際建設(shè)過程中，部分地區(qū)環(huán)境復(fù)雜，輸變電線路建設(shè)存在一定危險，且難度較大、施工周期長，需結(jié)合具體情況，優(yōu)化路徑規(guī)劃，盡可能減少線路跨越長度，從而降低施工人員的工作量以及作業(yè)難度，在一定程度上提高項目效益。此外，可有效減少周圍環(huán)境對項目建設(shè)造成的不利影響，有利于縮短施工周期，提高項目整體建設(shè)效率。

4.2 桿塔的科學(xué)設(shè)計

目前，我國高壓輸變電線路建設(shè)邁入快速發(fā)展階段，在整體建設(shè)成本中，桿塔占總成本三成左右，做好合理的桿塔設(shè)計，不僅有利于保證整體施工質(zhì)量和效率，同時也能夠科學(xué)控制工程造價成本，便于后續(xù)維護工作的順利進行。在實際建設(shè)過程中，需對該部分設(shè)計工作予以重視，強化分析、探討，不斷優(yōu)化設(shè)計方案。就目前電網(wǎng)建設(shè)狀況而言，控制桿塔設(shè)計質(zhì)量，才能夠有效提高項目整體質(zhì)量和建設(shè)效率，減少不必要的成本投入，是工程品質(zhì)提升的重要環(huán)節(jié)[2]。

一般情況下，通常選擇轉(zhuǎn)角塔、直線塔等，類型多樣，需根據(jù)現(xiàn)場實際情況以及使用需求，進行合理搭配。實際設(shè)計過程中，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)環(huán)境、電力傳輸需要、線路節(jié)點等,考慮可選擇極限法進行。首先明確桿塔極限值，綜合作業(yè)條件、材料強度以及荷載情況等分析，科學(xué)優(yōu)化節(jié)點補強、主材合理開斷以及尺寸重量等，確保滿足不同工況下的使用需求，從根本上保證輸變電線路建設(shè)的穩(wěn)定性[3]。

4.3 導(dǎo)線材料的科學(xué)選擇

在電力傳輸作業(yè)過程中，架空導(dǎo)線是主要載體，需重視導(dǎo)線材料的選擇，否則可能會對電力損耗、傳輸效率等造成不利影響，同時也可能會損害架空線路質(zhì)量。進行項目設(shè)計時，應(yīng)選擇滿足實際需求的材料，全面把控工程建設(shè)的可控性。同時，應(yīng)充分考慮耐用性、電流密度等參數(shù)，并結(jié)合外界影響分析，如氣候、電磁等干擾[4]。基于大量實踐表明，如果施工現(xiàn)場的海拔不足1km，可以選擇鋁絞線架設(shè)線路，此材料性能良好，可以滿足基本使用需求，電力傳輸質(zhì)量不容易受到影響。目前，銅線、復(fù)合金屬線是常用的線路材料，由于其安全系數(shù)并不高，設(shè)計時應(yīng)重點注意安全問題，尤其是懸掛點張力計算等，盡可能保證設(shè)計的科學(xué)性以及合理性。與此同時，應(yīng)做好絕緣防護處理，避免發(fā)生導(dǎo)線相關(guān)安全事故，提高電力傳輸?shù)恼w穩(wěn)定性。

4.4 運輸方式的設(shè)計

在物料、裝備運輸方面，要結(jié)合實際地形、工程需求考慮，如果地形條件比較復(fù)雜，如處于山地、丘陵等高差較大的位置，運輸存在一定困難，應(yīng)合理進行拓展、壓實、填平等道路改造施工，改善運輸?shù)缆窢顩r，同時根據(jù)道路情況，及時配備相應(yīng)的施工裝備，確保其處于正常的功能狀態(tài)。在具體運輸規(guī)劃時，應(yīng)基于原有道路情況，開展進場路的擴建，采用炮車、牽引車等二次轉(zhuǎn)運，確保物料供應(yīng)的及時性以及持續(xù)性。如果坡度超過35°，可以選擇鏈?zhǔn)杰囕v運輸物料。對于部分較遠的塔位，尤其是地形復(fù)雜、運輸困難的位置，后續(xù)可以選擇索道運輸，便于有效減輕人力運輸?shù)膲毫Α?/p>

5 電力設(shè)計中高壓輸變電線路的維護措施

為確保電能傳輸?shù)馁|(zhì)量和安全性，及時開展維護工作非常重要。輸變電線路通常具有長距離運輸、大容量等特點，運行時容易受到外界環(huán)境因素影響，發(fā)生線震、風(fēng)偏等現(xiàn)象，從而影響電力傳輸安全以及質(zhì)量，因此需加強線路運行維護工作。

5.1 線路維護

由于線路需要在自然環(huán)境中長期暴露，且部分地區(qū)環(huán)境比較復(fù)雜，氣候多變，容易對電力系統(tǒng)運行造成不利影響。在運行維護過程中，需結(jié)合環(huán)境的不同特點，選擇相應(yīng)的維護方式，從而有效提高線路運行的安全性以及穩(wěn)定性。

一方面重視地下水位較深部分的維護，否則地下水滲入，可能會損壞材料耐用性，導(dǎo)致安全事故發(fā)生，如倒塌、偏斜等。因此，必須做好防水處理，目前主要選擇封堵桿頂?shù)确绞剑h離地下水或者雨水侵蝕[5]。另一方面，如果處于冰凍時期，應(yīng)提前做好準(zhǔn)備工作，全面檢查線路運行情況，確保排水效率和效果，減少線路破壞、桿塔腐蝕的情況發(fā)生。在實際過程中，可以在桿塔的合適位置開設(shè)小孔，便于內(nèi)部積水及時排出，一旦外界環(huán)境溫度過低，甚至出現(xiàn)土壤明顯封凍，可以選擇鐵管引水的方式，及時排除安全隱患。

5.2 桿塔維護

對于整個架空線路而言，桿塔是非常關(guān)鍵的支撐系統(tǒng)，為保證輸變電線路運行的穩(wěn)定性以及經(jīng)濟性，盡可能提高桿塔的安全性是關(guān)鍵所在。由于電力輸送壓力的不斷增加，桿塔的維護工作量和難度也有所增加，尤其是工況惡劣和復(fù)雜的情況下，或者是在塔基占地面積大，且桿塔比較高的情況下。

由于桿塔維護比較復(fù)雜，且對技術(shù)具有較高要求，需構(gòu)建和完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和制度，強化日常巡檢工作，盡可能預(yù)防事故發(fā)生。同時，嚴(yán)格落實設(shè)備缺陷管理等相關(guān)制度，如果出現(xiàn)異常情況，如實記錄、上報，并根據(jù)現(xiàn)有處理流程，做好故障處理工作。此外，還應(yīng)制定計劃管理制度，提前設(shè)定定期維護目標(biāo)，并做好準(zhǔn)備工作，運維人員還應(yīng)及時統(tǒng)計故障發(fā)生情況，并結(jié)合數(shù)據(jù)展開深入分析，總結(jié)故障發(fā)生原因以及相關(guān)處理經(jīng)驗，從而不斷提高管理水平。

如果發(fā)生冰凍災(zāi)害，會嚴(yán)重破壞輸變電線路的正常運行，因此需加強部門之間的溝通交流，尤其是氣象、水利等部門，共同協(xié)作，構(gòu)建相應(yīng)的預(yù)警機制，及時預(yù)測可能會出現(xiàn)的自然災(zāi)害，并制定有效防范措施，盡可能減少天氣或氣候變化對桿塔的影響。

在正式投入使用前，需全面檢查桿塔的質(zhì)量，如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題或者缺陷，應(yīng)及時進行修復(fù)，如果短時間內(nèi)無法修復(fù)，應(yīng)使用質(zhì)量合格的材料進行更換。在進行桿塔組立操作時，應(yīng)小心謹(jǐn)慎，杜絕暴力作業(yè)，以免人為因素導(dǎo)致桿塔受損。

5.3 絕緣維護

在進行維護作業(yè)時，通常線路也帶有電壓，具有一定危險性，因此需嚴(yán)格按照相關(guān)要求進行操作，確保絕緣工具狀態(tài)良好，并且符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。維護工作人員應(yīng)保證資質(zhì)齊全，嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程，如掛地線操作時，應(yīng)先認(rèn)真核對線路名稱、標(biāo)號等，確認(rèn)無誤后再行操作。

維護人員應(yīng)嚴(yán)格落實防護措施，保持一定安全距離。在桿塔近距離作業(yè)前，應(yīng)主動進行斷電操作，防止誤碰觸電的情況發(fā)生，降低安全事故發(fā)生風(fēng)險，否則會造成一定的經(jīng)濟損失，甚至還會造成人員傷亡。在接地操作過程中，也應(yīng)嚴(yán)格遵循安全操作規(guī)程，核查具體的線路標(biāo)號，而后進行拉閘斷電，實現(xiàn)安全防護，防止觸碰相關(guān)帶電設(shè)備。如果需要進行帶電作業(yè)，應(yīng)提前檢查工具質(zhì)量、絕緣情況，確保情況符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以免造成安全事故，同時應(yīng)重視人員培訓(xùn)，確保施工人員全面掌握線路維護技術(shù)要點，熟知相關(guān)操作規(guī)程以及制度，按規(guī)定進行作業(yè)。此外，可設(shè)置專門的監(jiān)護崗位，在專業(yè)人員的指導(dǎo)和監(jiān)護下，協(xié)助施工人員完成維護工作，進一步提高作業(yè)安全性。

5.4 構(gòu)建系統(tǒng)性運維體系

為確保輸變電線路高質(zhì)量運行，建設(shè)和完善運維體系非常必要，同時也是工作開展的基礎(chǔ)所在。確保運維體系的合理性，不僅能夠在一定程度上改善事故處理效果和效率，保證其電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，同時也能夠避免安全事故發(fā)生，防止出現(xiàn)大面積停電等情況，從而維持高效能源供應(yīng)，有效減少經(jīng)濟損失。與此同時，積極引入智能機器人等先進設(shè)備和技術(shù)，減少運維工作的失誤和疏漏，提高整體工作效率。作為工作人員，需定期進行學(xué)習(xí)、培訓(xùn)，全面掌握相關(guān)先進技術(shù)和設(shè)備使用，便于及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行問題，并予以可靠的解決方案，實現(xiàn)維護工作的不斷優(yōu)化。

6 結(jié)語

高壓輸變電線路通常建設(shè)距離較遠，由于長期運行，可能會出現(xiàn)線震、風(fēng)偏等現(xiàn)象，對電網(wǎng)系統(tǒng)運行安全造成嚴(yán)重威脅。因此，需做好高壓輸變電線路設(shè)計以及維護工作，不斷優(yōu)化整體建設(shè)質(zhì)量，從而更好地進行能源輸送。設(shè)計人員要遵循科學(xué)性、實用性的基本原則，充分考慮自然環(huán)境、地質(zhì)條件等因素，確保變電線路設(shè)計的科學(xué)性，同時在作業(yè)人員、維護人員等多方協(xié)作下，及時排除安全隱患，確保電路的穩(wěn)定、安全運行。