城市緊湊型架空輸電線路設(shè)計的分析與研究

秦海峰

摘 要：現(xiàn)今人們對供電的要求不只局限于其“量”，更多的對其穩(wěn)定性也提出了要求，架空輸電線路的投入使用在一定程度上有效的保證了這一要求。本文首先介紹了城市緊湊型架空輸電線路投入使用的背景；在此基礎(chǔ)上對架空輸電線路進(jìn)行了詳細(xì)的介紹：組成、優(yōu)點(diǎn)以及需要注意的問題。最后對城市緊湊型架空輸電線路設(shè)計進(jìn)行了全方位的分析：路徑與桿型的選擇、走廊寬度的設(shè)計、防雷接地的研究、桿塔的設(shè)計以及其它部件的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：城市緊湊型 架空輸電線路設(shè)計 分析與研究 路徑與桿型 走廊寬度 防雷接地

中圖分類號：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（b）-0114-02

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的經(jīng)濟(jì)得到了顯著的發(fā)展，人民的生活水平和生產(chǎn)活動規(guī)模得到了很大程度的提升，對電力系統(tǒng)的要求也越來越高，在滿足其量的需求以后，很多企業(yè)和居民都開始對供電的穩(wěn)定性提出了要求。在沿?；蛘咂渌容^發(fā)達(dá)城市中，由于流動人口眾多，使得城市部分地區(qū)的建筑相當(dāng)緊湊，這也為電力系統(tǒng)的供電帶來了更大的挑戰(zhàn)。在經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的大城市，負(fù)荷水平和負(fù)荷密度都顯著提高，對供電也提出了以220 kV或者110 kV輸送到符合中心的要求，相關(guān)城市規(guī)劃部門對環(huán)保以及景觀的要求都逐步提升，同時對架空線的鋪設(shè)也實(shí)行了越來越嚴(yán)格的控制。

在以往的賠償中，土地賠償占了很大的比例，如因?yàn)檎加媒窬坝^等資源而獲得的賠償?shù)姆蓊~比例一直都在逐漸擴(kuò)大，在總成本中的比例越來越高。電力系統(tǒng)相關(guān)工作人員如今都采用提升單位走廊面積傳輸?shù)碾娏θ萘?、減少走廊面積等方式來縮小成本?？梢姡瑢π录夹g(shù)在相關(guān)設(shè)備方面實(shí)用方面的研究，已經(jīng)越來越受到重視，越來越具有價值。

1 架空輸電線路

1.1 架空輸電線路的基本介紹

架空輸電線路是采用絕緣子將全部的輸電導(dǎo)線固定在直立于地面的桿塔上，用以傳輸電能的輸電線路。一般來說，架空線路由接地裝置、導(dǎo)線、桿塔、絕緣子串、架空地線等部分組成，它們相互作用共同了形成了架空線路。

1.2 架空輸電線路的優(yōu)點(diǎn)

相對于地下輸電線路，架空線路具有不可忽視的優(yōu)點(diǎn)：（1）施工成本低，（2）建設(shè)周期短，（3）由于在地表以上，易于檢修與維護(hù)。因此，架空線路輸電在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的使用，一般的輸電線路都是架空輸電線路。在現(xiàn)實(shí)生活中，不同地區(qū)的負(fù)荷點(diǎn)、變電站、發(fā)電站通過架空線路連接起來，對其進(jìn)行輸送與交換電能，就組成了不同等級的配電網(wǎng)和電力系統(tǒng)。

1.3 架空輸電線路需要考慮的問題

架空輸電線路架立在地表以上，雖然節(jié)約了一定的成本，但是也使其直接暴露于空氣中，會受到空氣中水分等其它化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，因此必須具有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度來抵抗結(jié)冰荷載、強(qiáng)風(fēng)暴侵襲、當(dāng)?shù)貧鉁刈兓?、可能遇到的洪水等等。另外，雨淋、雷閃、濕霧、工業(yè)污穢等也會對架空線路的絕緣強(qiáng)度造成一定的影響，甚至引起停電。除此以外，電磁相互產(chǎn)生、相互影響，在架空輸電線路的設(shè)計與檢修中都需要考慮這些因素，避免出現(xiàn)一些不必要的問題。

2 輸電線路設(shè)計的分析與研究

2.1 路徑與桿型的設(shè)計

在城市中，走廊面積總是有限的，在現(xiàn)實(shí)生活中很少采用單獨(dú)回路，多采用雙回路或者多回路，在其兩側(cè)需要同等的半走廊寬度，這使得靠近綠地、道路的一側(cè)相對來說比較自由，可以自由利用。在特殊情況下，采用單側(cè)三相垂直桿型單回線路，效益仍然可觀。

在《110 kV～750 kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定：在路徑受到一定限制的地方，路基邊到桿塔邊的距離的最小值為5～6 m，但實(shí)際施工中卻不到5 m。為了避免發(fā)生意外事故，可以在鋼管桿或者角鋼塔靠近快車道的一邊鋪設(shè)管徑為0.11 m、高為1 m的鋼管護(hù)墩，電力規(guī)劃設(shè)計院等相關(guān)部門認(rèn)為只要各部門協(xié)調(diào)一致便可實(shí)行。

2.2 走廊寬度的設(shè)計

一般來說，由安全距離、塔頭尺寸、風(fēng)偏組成的走廊寬度，其關(guān)鍵設(shè)計在于控制風(fēng)偏與抬頭尺寸，其中固定跳線的耐張塔和固定掛點(diǎn)的直線桿塔是控制走廊寬度十分有效的措施。按照《110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，其必須滿足三個要求。

（1）內(nèi)、外電壓和運(yùn)行電壓條件下桿塔構(gòu)件和帶電部分的最小間隙。

（2）導(dǎo)線的間隔寬度d，d=0.4L+U/110+0.65f，其中L是懸垂絕緣子串長度/m，U電壓/kV，f導(dǎo)線最大弧垂/m。

（3）接地部分與帶電作業(yè)的桿塔上帶電部分的距離最小值。一般來說，這個比較容易滿足。在特殊期情況下，如雷雨天氣時，走廊寬度L必須滿足：L={b+fsin[arc（g2/g1）+s]}*2，其中b橫擔(dān)寬度的最大值/m，g1導(dǎo)線自重荷載/N/（m·mm2），g2特殊情況下的水平荷載，s要求的安全基準(zhǔn)距離/m。

2.3 防雷接地的研究

工業(yè)化在我國的推進(jìn)，使得我的大氣受到了十分嚴(yán)重的污染，在部分地區(qū)甚至導(dǎo)致了大面積的污染事故。隨著時代的發(fā)展與科技的進(jìn)步，復(fù)合絕緣子的防污性能已經(jīng)經(jīng)受了時間的檢驗(yàn)，具有是強(qiáng)大的防污性能，這可以有效的延長線路的使用年限，在很大程度上縮減了維護(hù)費(fèi)用。有關(guān)復(fù)合絕緣子的檢修，有關(guān)部門認(rèn)為：在投入使用的1年內(nèi)進(jìn)行綜合檢修，往后每五到八年檢修。當(dāng)然檢修的時間間隔越短越好，但是考慮到檢修成本等其它因素，需要選擇一個合理的檢修間隔。

架空線路不僅有走廊對它的空中限制，在建筑比較擁擠的地段，桿塔接地與其它地下管線有很大的鋪設(shè)矛盾，因此對地下也有很大的限制。為了解決這個問題，需要對地下管線進(jìn)行不同深度的鋪設(shè)，有的采用深埋，有的采用淺埋，使其不在交叉。但是當(dāng)最底部的地下管線發(fā)生問題時，進(jìn)行維修需要將其上面的地下管線一起停止使用才可以進(jìn)行檢修，其解決辦法就是對于埋的更深的地下管線盡量采用高質(zhì)量的管線，以減少其問題與維修次數(shù)。endprint

2.4 桿塔的設(shè)計

桿塔的主要技術(shù)參數(shù)有電壓等級、導(dǎo)線型號、架空地線、最大使用張力、最大使用應(yīng)力、設(shè)計水平檔距、設(shè)計垂直檔距、稱呼高度、氣象條件、桿塔總質(zhì)量等等。其中有的參數(shù)的設(shè)計在本文別的地方已經(jīng)有所體現(xiàn)，現(xiàn)在主要對呼稱高度的設(shè)計進(jìn)行分析，其必須滿計算應(yīng)采用以下公式：H=f+h+Δh+λ，其中，λ是絕緣子串長/m，f導(dǎo)線設(shè)計最大弧垂/m，h規(guī)程規(guī)定對地距離的最小允許距離/m，Δh考慮各種因素預(yù)留的裕度/m。

2.5 其它部件的設(shè)計

在這其中，導(dǎo)線的主要作用是承擔(dān)傳導(dǎo)電流，要求導(dǎo)線必須具有足夠的截面以保持合理的通流密度，因?yàn)榻孛婷娣e越大，相應(yīng)的電阻就會越??；同時，導(dǎo)線基本上都處在高電位，為了減小或者避免由于電暈放電所引起的電能損耗以及電磁干擾，其最好采用比較大的曲率半徑；架空輸電熟路基本都是超高壓輸電線路，輸送容量比較大、工作電壓高，因此在很多時候都是采用分裂導(dǎo)線。和導(dǎo)線與架空地線不同，絕緣子串是由單個懸式絕緣子串接而成，其必須滿足相應(yīng)的有關(guān)機(jī)械強(qiáng)度以及絕緣強(qiáng)度的要求，同時根據(jù)電壓等級的異同來確定每串絕緣子的個數(shù)，也可以用棒式絕緣子串接；在特殊地段，例如雜亂地區(qū)，必須使用特定型號的絕緣子串。

3 結(jié)語

架空輸電線路的設(shè)計與施工是相對比較復(fù)雜的，對相關(guān)工作人員要求比較高，特別是鋪設(shè)施工人員，不僅要求其具有相當(dāng)?shù)膶I(yè)知識，而且還要求其必須通過自身鋪設(shè)與檢修實(shí)踐的積累提升自身實(shí)力。在施工過程中，可能會遇見各種各樣的問題，需要工作人員進(jìn)行現(xiàn)場勘查后進(jìn)行反復(fù)研究與討論，有時經(jīng)過反復(fù)思考得到的結(jié)果卻不是合理的，因此，這項(xiàng)工作還要求工作人員具有相當(dāng)?shù)哪托呐c毅力。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭和平.同桿、塔多回路線路帶電作業(yè)存在的問題和解決方法[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（14）：129-130.

[2] 崔鴻斌，黃光偉，胡文麗.220kV直線雙回線路帶電更換絕緣子方法的研究及應(yīng)用[J].中國電力教育，2010（S1）：612-614.

[3] 羅靜儀.緊湊型線路電氣參數(shù)的計算與分析——安定至廊坊220kV緊湊型輸電線路運(yùn)行特性研究之一[J].電力技術(shù)，1992（8）：40-47.

[4] 山永霞，袁蓉.同塔雙回高壓輸電線路參數(shù)計算軟件的應(yīng)用[C]//2011年云南電力技術(shù)論壇論文集（入選部分），2011（7）.endprint