電力工程中高壓輸電線路設計時的要點分析

山東電力工程咨詢院有限公司 劉福達

高壓輸電是電力工程中電力傳輸的重要手段，可有效解決遠距離輸電過程中功率耗損及輸電導線浪費等各種問題，不斷提升輸電效率，延伸輸送范圍的同時為社會經濟發展提供重要的電力支撐。但高壓輸電猶如一把雙刃劍，不僅具備以上優勢，還對各種材料及建設總體質量要求較高，并大大提升了建設成本。如果電力工程在設計高壓輸電線路時出現問題，都會造成電力輸送不穩定現象的發生，進而對生產、生活產生不良影響，無形中增加安全事故風險。

1 高壓輸電線路設計工作的流程及設計過程中的問題

1.1 前期分析

由于高壓輸電線路設計存在一定特殊性，再加上工程量巨大、設計因素及包含內容較多，設計工作受到諸多因素影響，同時面對各種安全隱患，為此在設計高壓輸電線路過程中應做好相應準備工作，切實強化高壓輸電線路的設計質量及水平。

一方面對線路途徑地區的地勢高低起伏變化狀況及氣象環境等進行勘察和具體分析，如海拔、覆冰、風速、年平均溫度、最低溫度、雷暴日等，以此給出最終勘察結果為設計工作的開展提供重要依據，確保設計與實際施工相一致；另一方面設計人員在輸電線路選線時還要與當地城建規劃相結合，對于敏感因素合理避讓，取得眾多部門的相關協議；最后設計人員結合勘察結果及自身積累的工作經驗對設計方案予以合理規劃，確保方案切實可行，同時準確預測施工過程中可能產生的不利影響，杜絕風險事故的產生。

1.2 初期分析

在設計工作開展初期可對線路分布進行擬定，隨后根據施工現場實際狀況對線路圖進行適當調整和修改，以此確保所設計線路科學合理，還需考慮自然環境及氣候變化對高壓輸電線路的正常運行產生的影響，還應根據前期的勘察結果布局設計線路，明確符合施工要求的材料類型、規格及數量。此外，還應注重防雷及抗冰工程的設計工作，盡可能避免輸電線路存在的安全隱患。

1.3 施工分析

設計輸電線路旨在為后續施工的良好開展提供依據支撐，設計人員既要確保設計質量，同時還應將其與施工環節有效融合，加強與施工人員間的配合度，及時發現施工產生的問題并采取相應措施，若設計與施工狀況不一致，應采取有效措施進行補救處理，調整施工方案，強化建設單位之間的聯系與溝通，確保各項問題均控制在合理范圍內。

1.4 路徑選擇缺乏合理性

電力路徑選擇受到設計人員思想觀念的影響對施工現場的勘察工作重視度不高，甚至有不少設計人員會跳過此項工作，導致高壓輸電線路設計缺乏充足的施工現場信息作為重要參考，導致電力路徑的選擇與施工現場、施工條件實際狀況相悖，這樣不但對電力工程施工質量及效率產生不良影響，同時增加建設成本投入，減少電力工程的經濟屬性。

1.5 桿塔型號選擇不科學

高壓輸電線路往往采取架空方式，桿塔就是其中一項最為基礎和關鍵的設計環節，并對高壓輸電線路的良好運行至關重要，特別是桿塔型號的選擇工作不容忽視，其可影響線路的運行質量，與此同時不利于桿塔對電氣網絡運行所產生的保護作用。但工作人員在開展設計工作時并沒有嚴格按照相關規范中的要求、流程合理選擇桿塔型號，最終造成桿塔型號與電氣設備的運行需要存在較大偏差，無法為電網安全運行及質量提供可靠保障[1]。另外，部分設計人員沒有把好桿塔質量關，出現質量問題引發一系列不良后果，增加安全風險。

1.6 防雷、抗冰設計不當

為確保高壓輸電線路運行過程中的安全性，通常情況下在選址時往往以那些地勢復雜且空曠的位置為主，但這些地方的氣象條件不佳，雷電及冰凍天氣較為常見。這種情況下會針對電力系統進行相應的防雷、抗冰設計，以免高壓輸電線路受到雷電或低溫影響而損壞線路，確保高壓線路安全穩定運行。部分設計人員對天氣氣候條件的考察工作不重視，為此在線路設計過程中導致防雷和抗冰設計缺乏科學性，同時不能彰顯出適用性效果，嚴重的情況下還會出現防護弊端，一旦出現上述惡劣天氣，線路會出現漏電、短路等一系列安全問題，同時對系統的良好運行產生相應干擾。

2 電力工程高壓輸電線路的設計要點分析

2.1 高壓輸電線路路徑選擇設計

進行路徑選擇的最終目標，就是在線路上選擇一條與國家建設方針及政策相吻合的線路路徑，但在路徑選擇過程中應綜合考慮運行安全性、經濟性、合理性及施工便捷性等因素。在線路路徑選擇設計時應注意以下幾點：設計多種方案，通過對這些方案進行對比從中選擇出最佳路徑方案；選擇線路時往往使用1/5萬的地形圖，將線路起止點及其中間的必經點等相關位置在地形圖上明確標出，隨后需對區域內相關狀況進行了解，如城市規劃、現有軍事設施、廠礦發展及水利設施規劃、礦產資源的開采范圍等各種信息，遵循間距最短的同時，盡可能避免經過以上范圍；明確路徑方案后對路線所經過區域的地上及地下障礙物進行調查，掌握更多資料為后續工作的開展奠定良好基礎。

2.2 桿塔基礎設計

在高壓輸電線路設計工作中，桿塔基礎設計是其最為關鍵的內容，設計人員常用桿塔結構主要為鋼管桿及鐵塔，或兩種結構混合使用。桿塔基礎設計是保證線路正常使用的核心，為此，要想確保桿塔的基礎設計質量，應將以下兩方面作為切入點。

基礎開挖及其澆筑設計。開挖設計工作實施過程中，應對工程所在區域的地質條件及地形進行全面系統勘測，結合勘測結果選擇與之相適應的開挖方法，以便確保巖石結構的整體性，另外在對澆筑進行設計時注重澆筑基礎、原材料的選擇，電力工程多以鋼筋混凝土基礎為主，將施工現場周邊砂石作為澆筑工作的原材料；基礎排水及回填設計。在對桿塔基礎進行開挖過程中，做好基礎排水設計工作十分關鍵，只有將基坑中的積水全部排出，才能有效規避基坑坍塌或不均勻沉降現象的發生，由此基礎排水設計勢必要保證基礎位于低水位以上，同時做好回填設計工作，夯實回填土，確保其密實度達到相關規范要求，為桿塔基礎澆筑工作有條不紊的進行打下堅持基礎。

2.3 輸電線的選型設計

輸電線是電力傳輸過程中必不可少的環節，導線及地線長時間暴露于室外環境，并受到風、陽光以及寒冰的侵蝕，一旦氣溫出現大幅度變化勢必會對輸電線產生不良影響，再加上國家制定的相關政策和標準所明確的限制條件，輸電線的選型十分重要，且關乎工程整體質量以及成本費用的投入。為此在設計過程中、尤其是那些跨越較大的地段，在選擇輸電線類型時應該重點考慮導線及地線的選擇。

在選擇導線及地線時應滿足以下要求：首先，確保導線材料的導電率良好。以實際狀況為主，在此基礎上明確導線截面并予以有效控制，同時根據經濟電流的密度及其輸送量，對多樣化導線材料以及產生的經濟效益進行對比分析，最終明確輸電線類型；其次，導線與地線的耐腐蝕性應該較強，確保其可有效抵御外界環境對其產生的影響；最后，所選擇的導線及地線應有著較強抗震性，且機械強度大，只有這樣才能滿足人們的用電需求。

2.4 避雷線設計

避雷線設計是高壓輸電線路設計工作的重點，通過上述了解到很多設計人員對避雷線的設計工作重視度不高，這樣極易帶來嚴重后果，為此在設計避雷線時應該完善以下工作。

合理選擇避雷線。設計線路時一般以雙避雷線為主，就算長時間處于雷雨交加的環境中，也不會對導線產生任何不良影響，對其發揮重要的雷電保護作用；科學選擇避雷針安裝位置。在桿塔的頂部位置安裝避雷針最佳，這樣可對雷擊點進行有效控制，盡量降低雷擊頻率，強化防雷次效果；明確避雷針與高壓導線的間距。在線路設計過程中避雷針應該與高壓導線保持垂直狀況，并且有一定間距，伴隨著社會的不斷發展以及經濟水平的進一步提升，同時兼具消雷功能的避雷針應運而生，在水平距離內使用消雷針可規避雷擊對高壓線產生的不良影響和干擾，提升高壓輸電線路的科學性及高效性。

3 提升電力工程中高壓輸電線路設計水平的有效措施

3.1 進一步明確設計理念及不同設計環節的關鍵點

在對電力工程中高壓輸電線路進行設計時，應該將安全第一的設計理念充分展現出來，準確預測工程施工過程中可能遇到的危險點和因素，有效識別風險類型、并在此基礎上采取相應防護措施進行及時處理，對線路施工提供良好保護。另外，應該在設計圖紙中詳細介紹線路施工過程中存在的各種安全風險，并在圖紙上標明施工關鍵點。

在開展高壓輸電線路設計工作時，如果沒有正式開工，需要設計人員科學控制整個設計計劃，做好施工前的準備工作，進而為后續工程施工的開展奠定良好基礎。初期既要進行線路設計，同時還應該為了提升線路設計的科學性制定相應技術，掌握充足資料，此外還應該加強與建設主體之間的交流與溝通，發現問題后第一時間采取有效措施應對，這樣才能在設計方案實施過程中不會產生任何問題。

3.2 切實做好桿塔的選型工作

第一，角鋼、鋼板等所有鐵塔構件、螺絲、螺栓均選用Q235普通碳素結構鋼、Q355低合金鋼以及Q420高強鋼。各個構件的厚度應該在3mm 以上，其中塔頭掛導線部分的主要材料厚度最小在5mm，用以固定鐵塔的螺栓通常為6.8級以及8.8級熱浸鍍鋅粗制而成，螺栓直徑為16mm、20mm 以及24mm，其孔洞大于螺栓直徑1.5mm 最佳，位于地腳的螺栓材料應以Q235普通碳素結構鋼或者35號優質碳素鋼為主[2]。

第二，將鐵塔所有構件剪、銼以及彎曲等加工標識清楚，并采用熱浸施工工藝完成鍍鋅工作，值得注意的是鍍鋅表層應該厚度均勻，光滑度達到標準要求，不可出現任何缺陷。螺栓、螺桿以及螺母等同上可使用當時施工工藝，當然也可根據實際狀況選擇其他工藝完成鍍鋅；第三，確保所有構件固定牢靠，將防松墊圈以及平墊圈方式予六邊形螺母下方，旨在全面提升固定效果，防攀保護裝置也應該使用防偷盜螺栓和螺母，確保其連接良好，螺栓直徑在16mm 以上最佳。

3.3 引進先進的高科技巡視技術，構建完善的輸電線路遠程監控系統

伴隨著我國科學技術水平的進一步提升，使用高科技手段對電路運行狀況進行巡視，已經逐步發展為架空輸電線路運維工作發展的主要趨向，例如用無人機代替以往傳統的人工方式進行巡視，眾所周知無人機具備攜帶便利、視野寬廣、操作方便快且不會受到環境干擾等優勢，通過無人機對線路予以巡視可全面提高巡視效果，彌補危險環境或者人工無法進入區域開展巡視工作的不足。

構建相對完善、健全的輸電線路遠程監控系統。鑒于輸電線路距離較遠，如果依舊沿用以往傳統的運維手段，增加工作強度、影響工作效率不說，一旦出現故障或者其他問題不能在第一時間進行準確定位，大大降低運維工作的時效性。

為此，應該充分發揮互聯網技術、移動通信技術以及遙感技術等現代化信息技術的優勢，構建完善的監控系統，倘若高壓輸電線路在運行過程中發生接地故障，線路遠程監控系統的的故障指示器則會發出亮起并發出警報，運用無線業務等先進技術對出現故障的線路段進行檢查，可迅速明確故障類型、發生時間及準確位置，檢測結果會在第一時間反饋給控制中心，為工作人員采取一定措施對故障進行處理正確更多時間，確保故障可快速排出縮短停電時間。

由此不難看出，輸電線路遠程監控系統的構建可提升運維質量水平，增強其工作效率，同時有效攻克運用工作中的技術瓶頸，為高壓輸電線路的良好運行保駕護航。