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电力工程高压输电线路设计要点分析张锦峰

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：张锦峰

[导读] 摘要：在社会经济水平显著提升的背景下，电力工程建设规模不断扩大，这对高压输电线路的设计及管理的要求也在不断提高，以适应电力工程建设的发展。

        (国网蒙东检修公司锡林郭勒盟输电工区内蒙古自治区锡林郭勒盟 026000)
        摘要：在社会经济水平显著提升的背景下，电力工程建设规模不断扩大，这对高压输电线路的设计及管理的要求也在不断提高，以适应电力工程建设的发展。电力工程供电的安全性与可靠性与高压输电线路设计的可靠性、安全性密切相关，安全可靠的线路设计是供电安全可靠性的保障。所以，合理科学地设计电力高压输电线路的施工方案可提高线路安全运行及保证线路供电可靠性。本文重点介绍输电线路的设计要点，以供输电线路设计工作者参考。
        关键词：高压；输电线路；设计；要点；分析
        引言
        高压输电线路是主要的输电载体，故高压输电线路的设计工作在电力工程中十分关键，设计工作的开展情况将直接关系到输电工作的整体质量。高压输电线路设计工作与我国电力行业的发展息息相关，此项工作的开展也满足了人们不断增加的用电需求。科学合理地做好此项工作对于提高电力工程高压输电线路的输电质量及效率意义重大。
        1高压输电线路特点
        与低压、普压及输电线路相比，高压输电线路的运行要求更高，呈现出如下特点：（1）运行安全性及可靠性要求较高，高压输电线路的容量较大，输送电量较多，是为城市及乡村居民供电的主要途径，一旦高压输电线路出现停电事故，将会影响正常社会生产生活。（2）结构参数较高，高压输电线路的运行需大量的杆塔、绝缘子提供支持，其中，绝缘子串长度大、绝缘子片数量大，在杆塔出现倒塌事故后，绝缘子的修复难度较大。（3）运行参数较高，高压输电线路的额定电压数值较大，会与附近的带电体共同作用，产生电场强度。
        2电力工程高压输电线路设计现状
        现阶段，我国的各级电力企业在对高压输电线路进行设计时出现了各种各样的问题，这种因设计出现的问题已严重影响了输电线路的运行安全及供电可靠性，进而影响电力企业的整体提升及社会经济的发展。电力企业设计输电线路没有经过全局考虑，没有对线路进行全面的设计，只是单单对某段线路进行设计，对线路设计管理的重要性没引起足够的重视。为此，电力企业必须在思想源头上高度重视输电线路设计的重要性，专业的设计人员需对输电线路设计全面考虑以保证高压输电线路的设计和管理的质量。高压输电线路过程可分为施工前、施工设计的安装、施工设计后这几个重要阶段，暴露最多问题会在具体实施阶段。因此，可分步骤、分阶段的不同实施，通过这样的方式，可提升输电线路设计的质量，有效地改善高压输电线路设计中存在的问题。
        3高压输电线路设计要点
        3.1输电线路路径的选择
        选择路线的主要依据是进出口路线的规划和设计，以确保路线符合国家政策议程和实地条件。选择路线的过程应考虑到经济、安全及便利等方面的因素。在输电线路路径的选择过程中，通过选定的线路地形图（列出了具体路线、终点站及中间点的位置）了解多层面的地形特征，并列出了地理位置图。在输电线路路径的选择过程中，应当尽量避免对城市规划、军事设施、地下采矿及水利设施规划等产生影响，并确保以起点尽可能短的原则顺利完成工程。一旦制定了路线图方案，就必须对跨越该线的地区的地面沉降情况进行研究。
        3.2做好输电线路绝缘配合工作
        （１）在正常运行（工频）电压作用下，绝缘子应有足够的机电破坏强度，还应具有足够的电气绝缘强度。（２）绝缘子串应能满足内过电压（操作过电压）的校验要求。（３）根据工频过电压或操作过电压确定的绝缘子数量，来估算线路的耐雷水平。（４）对于耐张绝缘子串，由于其所受的机械力比悬垂绝缘子串大，出现零值绝缘子的概率比悬垂串高，而且检修困难，因此，其电气绝缘强度应略高于悬垂串。

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（５）为保持高塔的耐雷性能，全高超过４０ｍ有地线的杆塔，高度每增加１０ｍ，应在规程规定的最小片数基础上增加１片相当于高度为１４６ｍｍ的绝缘子，全高超过１００ｍ的杆塔，绝缘子片数应根据运行经验结合计算确定。由于高杆塔而增加绝缘子片数时，雷电过电压最小间隙也应相应增大。
        3.3全面处理覆冰事故
        了解当前高压输电线路冰害事故产生的原因可知，主要分为两种，一种为过负载引发的安全事故，另一种为不均衡或不同期脱冰带来的机械和电气等事故。在高海拔地区进行高压输电线路设计工作，要想避免导线因覆冰降低电力工程系统传递电能的效率和质量，必须要提出有效的预防措施，具体分为：①科学管控设计与施工质量。一方面，设计人员要了解工程建设多在地区的风速和覆冰情况，将设计条件最小按照三十年一遇的强冰雪天气进行研究；另一方面，要引用加强型的导线，绝缘子与金具也要考虑加强型，而铁塔要引用呼称高低且受力大的类型。②及时清理线路通道。在工程运输通道中，树木、冰雪等都是影响高海拔地区电力工程高压输电线路设计效果的主要因素，设计人员必须要强化日常管理中的通道清理工作，这样有助于避免在覆冰天气下，大树倒在导线或杆塔上，对输电工程运行效率产生影响。③若是发现线路下树木生长速度过快，成为超高树，必须要对其进行科学砍伐，以此在保障线路运行安全的同时，降低不良因素的发生概率。
        3.4杆塔设计
        （1）在基础设计方面，我国高压输电线路大都以浅基础为主，应用原状土和回填土完成基础施工，常用施工工艺包括剪切法或土重法。在开展基础设计时，设计者需全面考虑高压输电线路杆塔的受力状况，如下压力、上拔力、地耐力等，而高压输电线路的跨越区域较多，不同地区的地理条件与地形地貌相差较大，设计者需结合杆塔受力状况、地基承载能力及塔位地质条件等因素，选择最佳的地基基础施工工艺。（2）在类型选择方面，根据高压输电线路工程的成本、施工条件及运输条件差异，设计人员需选用不同类型的杆塔。如果经济条件允许，在进行新建高压输电线路设计时，设计人员优先选择水泥杆塔作为主塔，在高压输电线路的转角位置或耐张位置，选择角钢塔，这类杆塔配置方式可节约成本，提高施工效率；如果高压输电线路的杆塔需配置多回合线路，设计人员优先选择钢管塔，降低杆塔的占地面积；如果高压输电线路存在较大的转角，设计人员优先选择角钢塔，因为钢管塔易出现变形现象，影响线路正常运行。
        3.5气象监测设计
        大多数电力输送线路均处于户外，温度、降水等会对电力输送线路产生很大的影响。因而气象监督检测系统发挥着举足轻重的作用。工作人员在设计气象监督检测系统时，应该先对输电线架设地点气候进行深入调查，并选取适当的材料，以便抵御当地恶劣天气对材料的影响。唯有全面考虑了温度、降水等气候因素，才可以建立起符合现实状况的气象监督检测系统。
        结语
        随着电力网的规模和数量不断扩大，作为电力系统一个重要组成部分，高压输电线路发挥了多方面的作用，保障了我国社会经济发展和人们的生产生活安全。目前，由于影响输电线路设计过程的因素较为复杂，因此在设计过程中会出现大量问题。工作人员在设计过程中要对各项关键要素进行科学合理分析，以有效提高电力传输水平。
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