输电线路初步设计评审技术要点分析

发表时间:2020/5/12   来源:《中国电业》2020年第2期   作者:马野
[导读] 设计评审是对一项设计进行正式的、系统的评估活动
         摘要:设计评审是对一项设计进行正式的、系统的评估活动,由不直接涉及设计工作的人员执行。本文分析了输电线路在初步设计评审中应注意的要点:了解设计常见问题,掌握设计评审的工作要求,提升设计技术水平与设计评审能力。为建设方提供安全、经济、合理的输电线路设计成果。
         关键词:输电线路;初步设计;评审技术
         1输电线路工程设计咨询评审中的“空间、时间和人”及目前存在的不足
         随着全国输电线路工程(交直流特高压、多端柔性直流、750kV、220kV等)建设的持续推进,在“空间”上,必然会产生大量的气象条件、地形地貌、地质分层、导地线、金具、杆塔、基础等的海量工程设计数据;在“时间”上,不管是已建、在建还是待建输电线路工程,所有的数据及信息均蕴含在工程可行性研究、初步设计和施工图设计的时间阶段中;在“人”这个环节,工程设计专家以自身的设计经验对输电线路工程不同设计阶段的设计条件、工程量及技术经济问题进行咨询评审和整体把控。然而,随着新的输电线路工程不断涌现,工程本身的差异化和复杂性不断提升,目前在咨询评审过程中也逐步显现出不足和掣肘之处。首先,面对日益增加的海量工程设计数据,目前并未形成有效的存储,以及基于此的价值挖掘;其次,不同的设计阶段界限分明,相对独立,并未形成设计上整体的全过程咨询;最后,不同的设计专家结合自身的设计经验和理解,对于咨询评审的深度、精度及效率的把握各有不同,难以维持在同一水准。所以,目前在“空间”“时间”“人”这“三才”方面的配合不甚理想。
         2输电线路初步设计评审技术要
         2.1输电线路路径评审要点
         线路的路径选择,简称选线,是一项综合性和实践性很强的工作。合理的路径选择对线路设计起着重要作用。路径选择方案是影响输电线路的安全性、合理性、经济性的重要因素。
         2.2气象条件评审要点
         根据气象台资料、当地风压图及周边其他已运行线路的设计经验,核实气象条件的合理性。设计基本风速取值应以沿线气象台站的资料及实际运行经验和调查情况为基础,根据电压等级,按规程规范要求的重现期考虑。建筑规范中的风压换算值可作为参考。覆冰厚度取值应以各省公司冰区划分图为参考,并结合设计单位的现场调查资料及附近线路的运行经验。覆冰严重地区大多以海拔高度作为划分冰区的重要依据。
         2.3导地线评审要点
         导地线选择要根据系统资料核定导线截面,常用导线型号有LGJ-240/30、LGJ-300/40、LGJ-400/35、LGJ-630/45等。工程评审时应核实导线型号。新建线路一般推荐使用常规导线,对碳纤维、殷钢、铝基陶瓷等造价较高的复合芯导线,原则上只应用于改造线路工程中。新建线路用耐热铝合金等增容导线时应经详细的技术经济比较后确定。
         2.4绝缘配合评审要点
         绝缘配合要根据当地电力系统污区分布图,结合沿线污源调查及设计运行经验,核定工程污区划分是否合理。
         2.5铁塔评审要点
         铁塔选择应参照和采用国家电网公司通用设计塔型,对于未包含的塔型应按照通用设计的原则进行规划和选型。如耐张转角塔一般划分为0°~20°、20°~40°、40°~60°和60°~90°四个角度系列。铁塔的规划应区分平地(含河网泥沼)和山区(含丘陵、山地和高山大岭);山区铁塔应按全方位长短腿设计;平地铁塔按照平腿设计。铁塔钢材一般采用Q235、Q345和Q420钢。采用其他种类钢材时,应提供相应的专题论证、支撑性文件及经济比较。


         3创新研究——输电线路专家辅助决策系统的开发
         输电线路专家辅助决策系统的开发目的就是解决上述不足,充分利用好海量数据和专家经验,在时间轴上进行深度挖掘和整合,以便更高效地服务于输电线路工程的咨询评审工作。其开发的核心及关键点就在于三要素及其有机整体的把握。以“三才”哲学思想为指引,笔者认为其对于输电线路专家辅助决策系统的开发工作具有以下几个方面的启示。
         3.1空间跳跃——由硬及软,刚柔并济
         面对输电线路工程设计中海量的数据,如何对其进行有效处理,并在此基础上进行变化、重构、创造和提升,从数据空间角度可以进行由硬及软的跳跃,即数据→信息→知识→智慧。首先,数据是形成信息、知识和智慧的底层根源,包括前面已经提及的各类输电线路工程数据;其次,信息是经过加工处理后对决策有价值的数据,比如单公里杆塔数量、直线塔和耐张塔的平均呼高等信息;再次,知识是有价值的信息沉淀并结构化而成,比如风速、覆冰等的矩特征,成片林区长度和杆塔呼高的相关关系;最后,智慧是对知识的选择和决策,在各种特征变量的矩特征及相关关系基础上,结合空间变量优选出适合具体工程特点的决策方案。
         3.2时间串联——由此及彼,极往知来
         截至2018年年底,220kV以上输电线路长度约73.3万千米,配电网线路长度约561.8万千米。以特高压输电线路工程为例,目前已建成9交(交流特高压)14直(直流特高压),在建5交4直,未来还将建设白鹤滩水电站、金沙江上游外送等特高压输电线路工程。从工程时间角度可以完成由此及彼的串联,即过去→现在→未来。首先,对于过去的已运行输电线路工程,应能实时查询当时的工程概况、历史投资等重要数据和信息;其次,对于正在规划设计的输电线路工程,应能利用已有储备知识对潜在信息进行深度挖掘,深耕细作而优化设计;最后,对于远期规划研究的输电线路工程,应能结合过去和现在的既有状态,实现对未来的展望和预测,达到“风物长宜放眼量”的时间格局。
         3.3人的延伸——守正出奇,和而不同
         输电线路工程设计专家从设计出发,站在咨询评审的立场以期对输电线路进行总体把关。在此过程中,随着经验和知识的不断积累,也在不断推陈出新和追寻高效。从人的角度可以实现守正出奇的延伸,即设计经验→专家推理→人工智能。首先,要对输电线路工程进行咨询评审,就需要积累一定的设计经验,熟悉设计的全过程和其中的重要环节;其次,面对新的疑难问题应能基于经验举一反三,触类旁通,进行推理演化;最后,对于已有纷繁复杂的设计经验和不断更新的推理知识应进行高效的总结归纳。人工智能是一个比较好的解决方案。所谓人工智能其实是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。这里需要说明的是,人有主动创新能力,人的哲学思想是战略层面,人工智能的算法是战术层面,人和人工智能实际上是战略和战术的和谐关系,也即和而不同。
         3.4三要素的有机统一
         需要关切到的是,空间、时间和人这三要素是有机整体,可以相互转化。过去的数据和信息对应设计经验,现在的知识对应专家推理,未来的人工智能对应智慧。输电线路专家辅助决策系统的开发重点就在于利用大数据技术生成包含设计经验的数据及信息库,进而提炼形成包含专家推理的知识库,最后推出包含智慧的人工智能算法。
         结束语
         在输电线路评审中,路径选择是线路设计中最重要的一环。在线路路径确定后,结合本地区气象条件、污秽等级、污区划分等因素合理选择导地线、绝缘配合等。杆塔选用国网公司通用设计杆塔。基础要优化使用型式,优先采用原状土基础。评审人员要全面提升技术水平,加强设计评审管理,把好技术关,为建设方提供优质、高效的服务。
参考文献:
[1]张殿生.电力工程高压输电线路设计手册[K].北京:中国电力出版社,1999.
[2]部门中国电力企业联合会.110kV-750kV架空输电线路设计规范[S].北京:中国计划出版社,2010.
[3]刘振亚.国家电网公司输变电工程通用设计220kV输电线路分册[M].北京:中国电力出版社,2011.
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