淺談如何優(yōu)化高壓輸電線路設(shè)計(jì)

【摘 要】高壓輸電和低壓輸電線路所不同，低壓輸電需要經(jīng)變電流轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)輸電與用電。而高壓輸電則處在電能開(kāi)發(fā)源頭階段，處于發(fā)電設(shè)施和變電站之間的桿塔輸電地帶。因此，高壓輸電設(shè)計(jì)應(yīng)能權(quán)衡桿塔所處環(huán)境進(jìn)行全面分析，配套搭配單雙回路，研究鐵塔基礎(chǔ)優(yōu)化工作等，以此才能為高壓輸電施工建設(shè)提供可靠性執(zhí)行依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】高壓輸電線路設(shè)計(jì)；特點(diǎn)；問(wèn)題；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一、高壓輸電線路的特點(diǎn)

安全性和可靠性需求較高。由于高壓容量的輸送電、需求較大，在電網(wǎng)系統(tǒng)中負(fù)責(zé)電源點(diǎn)起始輸電和變電站傳輸運(yùn)送的主要工作，所以但凡出現(xiàn)事故則能夠深切影響經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。線路結(jié)構(gòu)參數(shù)較高。高壓輸電系統(tǒng)中主要有桿塔、導(dǎo)線、絕緣子串、基礎(chǔ)等，桿塔通常較高，基本結(jié)構(gòu)荷載大等等，所以其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)要求嚴(yán)格，配件性能參數(shù)需求也較大；線路運(yùn)行需求高。高壓線路的基本額定電壓較大，所以其周圍電場(chǎng)強(qiáng)度就大，故而其運(yùn)行需求也很高；運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜性。高壓線路經(jīng)常處在地理、地貌較為復(fù)雜的山區(qū)，有的沿路歷經(jīng)山谷、高山、湖泊等，有的地勢(shì)險(xiǎn)峻，所以其運(yùn)行維護(hù)也相對(duì)不便。

二、高壓輸電線路設(shè)計(jì)的問(wèn)題及建議

1、高壓輸電線路勘測(cè)施工與樁位復(fù)測(cè)

（1）勘測(cè)施工

線路的勘測(cè)施工是110kv高壓輸電線路設(shè)計(jì)施工的首要前提。在勘測(cè)線路過(guò)程中，設(shè)計(jì)施工人員應(yīng)在線路可靠性、安全性、方便性得到保證的基礎(chǔ)上，對(duì)線路路徑方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以降低線路投資、縮短線路長(zhǎng)度。線路路徑方案優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提條件為線路的運(yùn)行條件、施工條件、技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。所以，我們可以將線路勘測(cè)施工的過(guò)程視為考驗(yàn)設(shè)計(jì)施工人員責(zé)任意識(shí)和業(yè)務(wù)水平的一種過(guò)程。在高壓輸電線路勘測(cè)施工過(guò)程中，需要注意下述幾點(diǎn)問(wèn)題：第一，測(cè)繪工作者需要掌握設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，并與設(shè)計(jì)人員及時(shí)溝通交流，從而為測(cè)繪精度和效率的提高提供保證。第二，測(cè)繪人員需要在全面了解測(cè)繪知識(shí)的基礎(chǔ)上，掌握部分的地質(zhì)、輸電線路設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。第三，應(yīng)避免記錯(cuò)或是測(cè)錯(cuò)轉(zhuǎn)角和平均高差等較為重要的測(cè)繪數(shù)據(jù)，并嚴(yán)格遵守記錄程序與操作程序來(lái)完成測(cè)繪工作，且要符合檢核條件。第四，與渠道、公路等精度要求較高的線狀測(cè)量工程相比，110kv高壓輸電線路僅僅需要對(duì)桿塔樁中間高差、轉(zhuǎn)角的高度和距離等數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。樁位復(fù)測(cè)

110KV高壓輸電線路現(xiàn)場(chǎng)線路施工的首要環(huán)節(jié)是樁位復(fù)測(cè)，這也是確保整條高壓輸電線路中所有桿位都正確布置的主要措施。樁位復(fù)測(cè)指的是由設(shè)計(jì)人員現(xiàn)場(chǎng)校核測(cè)量交樁定位情況，通常包括耐張段長(zhǎng)度、座標(biāo)高程及桿位中心樁的檔距等方面的內(nèi)容；而轉(zhuǎn)角塔位還涉及轉(zhuǎn)角度、方向樁等項(xiàng)目。施工過(guò)程中尤其要注意桿位高程及中心樁，特別是要避免轉(zhuǎn)角塔的中心樁與方向樁混淆問(wèn)題。為了準(zhǔn)確區(qū)分中心樁與方向樁，可通過(guò)顏色不同的木樁來(lái)代表中心樁和方向樁，并以樁位附近的標(biāo)志性建筑、地形地物等對(duì)鎖定樁位進(jìn)行標(biāo)注。

2、架空線路的路徑選擇

線路的有效選擇是一個(gè)不可或缺的重要環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮到經(jīng)過(guò)地區(qū)的地形和交通狀況。一般來(lái)說(shuō)，沿線交通并不繁瑣，易于操縱，也會(huì)大大降低施工的難度，但是不可以憑借這些條件而把施工線路增加得較多。如果條件良好，那么可以把高壓輸電線路的路徑安排在交通便捷、障礙物較少的地帶，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷革新進(jìn)步，高壓輸電線路主要依靠現(xiàn)代化大型機(jī)械來(lái)完成，如果交通不暢達(dá)，很難將大型設(shè)備運(yùn)輸現(xiàn)場(chǎng)，這類設(shè)備也很難發(fā)揮特性，就一定會(huì)因此阻礙了施工的進(jìn)程。總而言之，在盡可能的情況之下，要選擇條件好、成本低、安全可靠的輸電線路路徑。

3、桿塔選型

桿塔定位也是一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容，首先要注意的是，一定要設(shè)計(jì)好距離，這里所說(shuō)的距離是桿塔頂端與地面之間的距離，務(wù)必要按照數(shù)據(jù)做好運(yùn)算，遵循科學(xué)、合理、安全的宗旨；其次，如果遇到特殊地形地勢(shì)或者交通環(huán)境，要依據(jù)具體情況審慎設(shè)計(jì)，檔距一定要設(shè)計(jì)得均勻，符合理論要求和實(shí)際需求，不宜出現(xiàn)較大的空當(dāng)。值得注意的是，如果高壓輸電線路經(jīng)過(guò)山地，應(yīng)當(dāng)首要做好桿塔穩(wěn)固工作，像安全問(wèn)題放在設(shè)計(jì)方案的重要位置。桿塔型式不同，那么它在造價(jià)、施工、運(yùn)行安全、運(yùn)輸以及占地等方面都不相同，桿塔工程的費(fèi)用能占到整個(gè)工程的百分之三十到四十，因此選擇正確的桿塔型式十分重要。由于高壓架空導(dǎo)線必須要與地面、水面或者跨越物保持足夠的安全距離，所以線路的桿塔一定要有相應(yīng)的高度，以及線路擁有同桿高相匹配的合理的檔距。因此，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，選擇桿塔型式很麻煩，一根根來(lái)選沒(méi)有效率，比較合理的設(shè)計(jì)方向是在盡可能大的范圍里統(tǒng)一設(shè)計(jì)選型，但是也要具體問(wèn)題具體分析，專用線路專門設(shè)計(jì)，不僅能夠方便施工運(yùn)輸，還能降低工程造價(jià)。

4、桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在輸電線路的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，桿塔基礎(chǔ)是十分重要的一部分，無(wú)論是說(shuō)工程造價(jià)以及工期，還是說(shuō)勞動(dòng)消耗量，都是整個(gè)電網(wǎng)建設(shè)工程中的重頭戲。桿塔基礎(chǔ)的施工工期大約是整個(gè)工期的一半，其運(yùn)輸量也大約占到整個(gè)工程的一半以上，費(fèi)用也達(dá)到了三分一那么多。因此，設(shè)計(jì)桿塔基礎(chǔ)要注意：桿塔基礎(chǔ)的坑深要以設(shè)計(jì)的施工基面為基準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)還沒(méi)給出施工基面時(shí)，拉線基礎(chǔ)的坑深應(yīng)該是與拉線基礎(chǔ)中心的地面標(biāo)高相適應(yīng)。

三、高壓輸電線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

1、輸電線路防雷設(shè)計(jì)

在雷雨轟鳴自然氣象條件下產(chǎn)生的高壓雷電往往能高達(dá)數(shù)十萬(wàn)伏特，這種高能量電壓對(duì)電氣設(shè)備回路系統(tǒng)造成瞬間沖擊的傷害非常大，主要體現(xiàn)在瞬間擊穿設(shè)備絕緣構(gòu)件而使得其出現(xiàn)短路，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)爆炸、燃燒、線纜損毀等。在線路設(shè)計(jì)過(guò)程中，就輸電線路的潛在雷電隱患問(wèn)題進(jìn)行考慮與研究，就能夠?yàn)楹罄m(xù)施工防雷施工作業(yè)提供可行依據(jù)。基于此，防雷設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮兩點(diǎn)：第一，避雷針裝置問(wèn)題，其主要原理是指通過(guò)避雷針裝置可以將泄流處的電阻值盡量減值可以承受的保護(hù)范疇內(nèi)，從而達(dá)到大幅度降低電壓沖擊的目的。第二，避雷線裝置，避雷線構(gòu)成單元是導(dǎo)線、引下雷電泄流導(dǎo)體以及接地設(shè)施構(gòu)件。

1、導(dǎo)地線選型設(shè)計(jì)

由于輸電線路所處環(huán)境經(jīng)常是長(zhǎng)期置于曠野、山區(qū)或鄰近湖海地區(qū)條件下，所以其線路也就時(shí)常會(huì)受到自然氣象下的大風(fēng)、覆冰等影響，包括氣溫變化劇烈或者化學(xué)氣體等都會(huì)對(duì)其運(yùn)行造成一定影響，外加國(guó)家資源及線路造價(jià)經(jīng)費(fèi)等因素限制，故而在設(shè)計(jì)中務(wù)必要綜合考慮其線纜的材質(zhì)、基本結(jié)構(gòu)選型等。同時(shí)，線路在向變電傳輸電力時(shí)，其容量、傳送性能、環(huán)境因素等問(wèn)題的存在對(duì)其線路正常運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益有著很大影響。因此，導(dǎo)線選型不僅要考慮它的電氣特性是否良好，還要考慮其施工技術(shù)、全壽命周期投資成本等，包括對(duì)其導(dǎo)線的型號(hào)、截面、安全等進(jìn)行綜合考慮，從而才能選擇出最為配套、適用的導(dǎo)線選型經(jīng)濟(jì)適用方案，而這也對(duì)控制輸電線纜建設(shè)投資成本有著重要現(xiàn)實(shí)意義。

2、路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)

基于輸電線路路徑優(yōu)化非常重要。因此，有關(guān)于線路路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)工作進(jìn)行時(shí)則要綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本投入情況、技術(shù)工藝適用與否，包括施工后運(yùn)行狀態(tài)如何。基于此，設(shè)計(jì)階段時(shí)首要工作則是考慮氣象因素、水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)。即結(jié)合該輸電線路架設(shè)地區(qū)的地形、地貌特點(diǎn)進(jìn)行線路的路徑優(yōu)化。并以此為基礎(chǔ)，考慮線路是否沿線地下或者地下進(jìn)行敷設(shè)施工。特別是在鄰近湖海、礦區(qū)等地域，這些地域都能為輸電線路發(fā)電提供動(dòng)力能源，進(jìn)而要多重考慮其線路路徑優(yōu)化方案，選出性價(jià)比最為合理的技術(shù)方案。此外，線路路徑要極力避開(kāi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)不良地帶，且要確保自然氣候、氣象比較穩(wěn)定，以使得線路增強(qiáng)壽命使用周期，有效抵抗外界自然氣候及不利因素對(duì)其造成的負(fù)面影響。除此之外，為積極促進(jìn)輸電線路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，地方基建管理責(zé)任單位也應(yīng)能夠全面對(duì)其建設(shè)予以支持，采取有力政策予以傾斜，以此才能提高輸電線路的運(yùn)行可靠性，為其施工建設(shè)提供便利條件。

4、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

桿塔基礎(chǔ)是輸電線路整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，相對(duì)于其整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目而言，它的經(jīng)費(fèi)投入相對(duì)較高、工期較長(zhǎng)以及勞動(dòng)力投入較大。尤其是它的作業(yè)工期，基本上會(huì)占據(jù)整個(gè)輸電項(xiàng)目工程的一半工期以上，且運(yùn)輸量比重也將近60%?，F(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)采用高壓輸電線路基礎(chǔ)類型主要為大開(kāi)挖填土和原狀土兩種。前者主要應(yīng)用土重法進(jìn)行計(jì)算，后者則是依據(jù)剪切法計(jì)算。也就是說(shuō)，輸電線路桿塔基礎(chǔ)恒載受力形態(tài)和其他建筑物結(jié)構(gòu)存在一定差異，即輸電桿塔基礎(chǔ)除卻要考慮下壓力因素以外，還要考慮大小受力相近的上拔力因素，包括水平作用力。而傳統(tǒng)建筑構(gòu)造物，主要考慮建筑構(gòu)造自重承載，基礎(chǔ)承受的是下壓力，對(duì)于上拔力考慮并不充分。同時(shí)，輸電線路還有個(gè)比較顯著的特性，即基礎(chǔ)在敷設(shè)范圍內(nèi)進(jìn)行施工，其沿線經(jīng)過(guò)的地形、地貌，和其受力體現(xiàn)往往差異較大。因此，輸電線路在該設(shè)計(jì)階段時(shí)要考慮的重心問(wèn)題則是下壓力和上拔力的合理設(shè)計(jì)問(wèn)題。既需要桿塔能夠巧妙地利用土地耐重壓力，又需要其能夠合理利用土體的重力來(lái)抵抗拔力，并需要綜合考慮桿塔區(qū)域所處位置的地質(zhì)情況、基礎(chǔ)恒載，以及其具體施工技術(shù)工藝問(wèn)題等，從而才能達(dá)到全面優(yōu)化其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的目的。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，作為一項(xiàng)勞動(dòng)強(qiáng)度大，技術(shù)含量高，時(shí)效性要求很強(qiáng)的野外工作，高壓輸電線路設(shè)計(jì)所面臨的種種難題都必須被及時(shí)解決。環(huán)境、天氣、交通、地理等情況都會(huì)影響高壓輸電線路的壽命。所以選擇合理科學(xué)的高壓輸電線路設(shè)計(jì)方案是必須的，不僅能提高線路的利用率，節(jié)約建設(shè)材料，還能避免覆冰災(zāi)害和雷擊事故造成的損失，從而獲得更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。為了進(jìn)一步提高高壓輸電線路的供電能力，進(jìn)行合理優(yōu)化各種電力設(shè)計(jì)工作的管理措施和技術(shù)措施也是至關(guān)重要的。只有因地制宜，結(jié)合實(shí)際，并進(jìn)行大膽地創(chuàng)新和實(shí)踐，才能更好地設(shè)計(jì)高壓輸電線路，滿足建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的要求。

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