輸電線路設計及施工技術研究

山西龍泓電力工程咨詢有限公司濟南分公司 關云萍 馬德鵬

1 輸電線路設計

1.1 輸電線路設計的原則

設計人員必須具有很高的安全意識，確保在整個輸電線架線過程中工作人員以及一些材料的安全性；運輸成本、材料成本、安裝費用、協調費用等所用費用的經濟性；采用統一的設計標準文件，不做重復的設計，提高工作效率；在條件允許的情況下要首先采用先進的技術，并滿足環保的要求。

1.2 桿塔基礎設計

一是桿塔基礎設計要結合地質情況及地勘報告進行基礎選型，確定基礎開挖方法及澆筑方法，綜合從成本節約及滿足施工條件方面考慮進行基礎設計。二是桿塔基礎開挖前要做好基坑槽的排水工作，確保基礎土方開基坑安全穩定，避免出現坑壁的坍塌或者下滑。

1.3 塔型規劃

電力系統桿塔的造價，在輸電總造價中占的比例較大，一般桿塔造價占本體工程的總造價35%左右為合理。所以在桿塔設計時，要從成本節約和材料利用率方面進行考慮，對桿塔主要參數（水平、垂直距離及轉角）合理設計，提高桿塔的使用率和利用率，發揮社會價值和經濟效益。

1.3.1 直線桿塔規劃

以220kV 為例，各直線塔的最大設計檔距為：Ⅰ型塔450m，Ⅱ型塔550m，Ⅲ型塔700m；各直線桿塔的最小垂直檔距系數KV 取值為：Ⅰ型塔0.8，Ⅱ型塔0.75，Ⅲ型塔0.7。

1.3.2 轉角桿塔規劃

從桿塔滿足使用要求及降低耗材量考慮，對轉角桿塔轉可采用如下劃分。雙回轉角鐵塔：角度劃分由原來常采用的0°～30°、30°～60°、60°～90°三個角度系列，改進為四個角度系列，鐵塔為0°～20°、20°～40°、40°～60°和60°～90°（三回及以上轉角鐵塔根據實際情況再細分）。鋼管桿：為0°～10°、10°～30°、30°～60°和60°～90°3）混凝土桿：仍維持原0°～30°、30°～60°、60°～90°三個角度系列[1]。

1.3.3 桿塔構件連接方式

鋼管桿：橫擔與桿身采用螺栓連接；桿段連接：直線桿及轉角度數不大于20°的轉角桿，桿身連接可采用插入和法蘭兩種連接方式；轉角度數大于20°的轉角桿宜采用法蘭連接，桿段間插接方式連接加螺栓連接。桿身結構如圖1所示。

圖1 桿身結構

1.3.4 桿塔與基礎的連接

鋼管桿與基礎的連接采用法蘭和杯式插入兩種方式，隨著新規范的出臺，現已逐步取消插入式基礎形式。鐵塔與基礎的連接采用地腳螺栓，材質選用35號碳鋼及以上，地腳螺栓數量按4個及以上設置，根據最新通用設計，最小規格取M30 。

1.4 桿塔結構優化設計

鐵塔依據其結構形式、傳力線路、鐵塔節點鏈接方法以及塔身坡度要求等綜合考慮，進行對塔頭間隙優化和塔身隔面設置優化，同時進行對鐵塔主材和斜材的節間布置優化；鋼管桿主要從桿頭間隙、桿頭結構形式、桿身坡度、桿重與根稍徑進行優化；混凝土桿主要從塔頭間隙、塔頭結構形式、配筋、混凝土強度、桿重與根徑進行優化，使得設計的桿塔結構受力合理，具有更好的安全可靠性和經濟性[2]。

1.5 輸電線路路徑選擇、導線連線設計

一是路徑選擇要進行多個方案設計，比選后優中選優，結合實際地質條件和輸電線路的長度，相關部門對規劃和交通環保方面的要求等綜合因素，利用高新技術，保證路徑的選擇線路精準，減小誤差，確保線路運行上穩定可靠，經濟上合理。

二是嚴禁占用軍事基地及軍事設備，不得占用重要大型工礦企業及公用的設備設施等，無法避開要經上級主管部門核實批準方可占用，絕不可私自占用。

三是不宜在不良地質條件和禁止擾動區域設計和選擇線路路徑，對一些名勝古跡及國家和當地自然保護區域要特別注意保護避開。

四是路徑選擇應考慮交通條件的影響，考慮輸電線路的施工方便，滿足運行和方便檢修需要，盡量選擇交通便利城鎮公路及道路附近，有利于改善交通條件。

五是在輸電線路路徑選擇和定位時，桿塔兩側不應出現懸殊的檔距和高差，應限制使用檔距和高差，否則應采取措施，確保選路穩定安全可靠。

六是輸電線路路徑出現大跨越連接時，應指定專門的大跨越選點方案，依據方案進行技術經濟必選后方可確定和實施。

七是輸電線路導線材料必須選擇合格的廠家生產的材料，禁止不合格的材料用到工程中，留下安全隱患，導線的線路之間連接設計時應考慮跳線和耐高溫線夾的良好連接，有利于電阻的接地保護。

2 輸電線路施工

2.1 桿塔基礎

一是水泥宜采用強度等級≥42.5的普通或通用硅酸鹽水泥，拌制混凝土的用水應達到飲用水的標準，沙應采用中粗砂不得使用細沙或海沙，石子應采用粒徑為5～10mm 碎石或卵石，砼外加劑摻合料應經試驗確定比例進行用量并選用合適的種類。

二是按照設計圖紙及規范檢查地腳螺栓埋置位置和偏差允許范圍，檢查基礎鋼筋安裝板扎是否符合要求，澆筑基礎砼時候，要注意振搗到位，一次成型，按規定批次現場取樣留置砼試塊并進行養護，試塊作為后期砼強度評定的標準依據。

三是基礎允許偏差，孔深和基坑應滿足設計要求，其允許誤差不得超過＋100mm，－50mm，桿塔基礎坑開挖深度超過設計規定＋100mm 時，其超深部分應進行鋪石灌漿處理，桿塔基礎各項目允許偏差見表1。

表1 桿塔基礎各項目允許偏差

2.2 基坑回填

基坑回填前應清除基坑內的雜物及垃圾，基坑內不得有積水，基坑應進行分層回填，分層厚度一般不大于300mm，回填土材料應符合要求，注意控制回填的含水率要達到最優含水率要求。

2.3 排水溝砌筑

基礎施工前應做好基坑的排水工作，一般采用堅硬的塊石石料砌筑排水溝，塊石粒徑應大于或等于250mm，排水溝與基礎邊緣的距離一般應大于5m，并保證排水溝內壁平整，排水溝的坡度應確保排水通暢。

2.4 桿塔組立工程

一是塔材不得出現彎曲變形和脫鋅及錯孔(組裝前應進行外觀檢查）擴孔部分不應3mm，超出要求時，應先堵焊再重新打孔，嚴禁用氣割進行擴孔或者燒孔。

二是螺栓的緊固扭矩上限不宜大于規定值的20%。并應按照規范要求進行逐個緊固（M 24 250N?m；M20 100N?m；M16 80N?m）。

三是桿塔的傾斜率對于直線一般桿塔傾斜率應控制在0.20%以內，高塔的應控制傾斜率在0.10%以內，對于自立式轉角塔和終端塔傾斜方向應與受力方向相反，耐張塔不得向受力一側傾斜[3]。

四是鐵塔塔材不得出現銹點及嚴重的麻面，鋼材麻面面積不應大于總表面積的10%，鐵塔主材彎曲度應符合要求，相鄰節點間彎曲度不得大于1/800。五是鐵塔螺栓與構件面垂直，接觸緊密，緊固率大于98%。

2.5 架線工程

2.5.1 架線及弧垂安裝

桿塔安裝后架線前，應對螺栓進行緊固，緊固率不得小于98%。架線后，對桿塔螺栓進行再緊固一遍；導地線（±2%）、導線相間及二次避雷線間（≤250mm）、相分裂導線同相子導線（＜50mm）的弧垂的允許偏差應符合要求；弧垂松弛適當，弧度應一致；相間弧垂允許偏差值為110kV，200mm或220kV，300mm。

2.5.2 導線連接工藝

導線壓接應按照規范要求進行，壓接前應檢查壓模是否合格，壓接后壓接操作人員應在壓件上打上鋼印號，壓接彎曲度（不超過1.5%）及對邊距離應符合要求；導線及架空地線的材料接頭連接應符合要求，線股間不得出現絞制不良和斷股以及缺股等；一個檔距中每根導線或架空地線的接續管（允許一個）和補修管（允許三個）數量應符合要求，接續管或補修管與懸垂線夾中心的距離（≥5m）、與隔棒中心的距離（≥0.5m），耐張線夾出口與各類管間的距離≥15m。

2.6 接地引下線安裝

接地體應采用熱鍍鋅圓鋼或扁鐵，圓鋼不小于Φ10mm，扁鐵不小于4×40mm；接地引下線應采用6×60mm 熱鍍鋅扁鐵；引下線出土部分應涂刷黃黑相間的警示漆，間距為200mm；引下線入土300mm 內及接地體焊接部位應涂刷瀝青漆；焊接長度方面，扁鐵不小于2倍寬度且應四面焊接，圓鋼不小于6倍外徑；接地模塊與主接地網要可靠連接，焊接處應清除焊渣，并作防腐處理。

復合絕緣子均壓環安裝牢固、方向正確，均壓環無銹蝕、破損、傾斜等現象，直線桿塔復合絕緣子順線路方向偏斜角不應大于7.5°，或偏移值不應大于300mm。鋼腳不得有裂紋和彎曲，鍍鋅完好，復合絕緣子不出現傘裙變形、傘裙之間黏接部位有脫膠等現象，鋼腳和鋼帽無銹蝕，鎖緊銷無缺損。直線桿塔絕緣子串順線路方向傾斜角不應大于7.5°，或偏移值不應大于300mm。絕緣子彈簧銷和R 銷安裝后應檢查確已穿入指定位置，防止脫落。絕緣電阻應不低于300MΩ，500kV 及以上線路應不低于500MΩ。鋼帽、絕緣件、鋼腳應在同一軸線上。鋼帽、鋼腳、澆裝水泥不應有裂紋、歪斜、變形或嚴重銹蝕。鎖緊銷不應脫落變形。

3 輸電線路施工作業安全管理

一是電力設施周圍500m 范圍內應無爆破作業、開山采石。二是電力線路保護區無超高機械施工、進入或穿越情況。三是線路保護區內無易燃、易爆隱患源（如炸藥倉庫、液化氣站、加油站等）及其相關管道等設施。四是燃(油)氣輸送管道距桿塔距離大于1倍桿高，同時距桿塔接地網末端凈距不小于5m。五是線路保護區附近地面穩定，不應出現裂縫、坍塌等情況。六是線路保護區附近無影響安全的采礦區或已經列入規劃的采礦區。七是無法律、法規等規定禁止的行為以及其他影響電力設施安全的隱患。

4 結語

輸電線路設計及施工應從多方面綜合考慮，根據當地的實際情況進行合理的設計，采取經濟上合理、技術上可行的施工方案，從而更好地提高我國供電系統的安全性、經濟性和可靠性。