輸電線路建設(shè)工程全壽命周期管理策略研究

陳安寧

摘 要：文章對(duì)全壽命周期管理的含義作了具體闡述，并具體分析了基于全壽命周期管理理論的輸電設(shè)備維護(hù)實(shí)踐，詮釋了輸電工程建設(shè)中全壽命周期管理的價(jià)值，為輸電工程建設(shè)中制作具體的檢修和技術(shù)改革方案提供參考。

關(guān)鍵詞：輸電線路；全壽命周期管理；策略

輸電線路是電力系統(tǒng)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，而線路中的各個(gè)部件在使用期限內(nèi)能可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)是電力系統(tǒng)正常供電的保證。但是在輸電工程建設(shè)初期，往往為了控制成本，并沒(méi)有將后期部件的使用壽命和使用期限內(nèi)原件的性能作周密的考慮，更沒(méi)有注重施工過(guò)程中的環(huán)境問(wèn)題，造成在工程投入使用過(guò)程中，很多線路元件都過(guò)早地?fù)p壞。廢棄后，元件的回收和處理都成了遺留的難題。因此，雖說(shuō)在建設(shè)的初期投資的較低，但是后期運(yùn)行中的檢修和維護(hù)成本大大提高了，這與現(xiàn)階段的可持續(xù)發(fā)展理念是相違背的。全壽命周期管理的理念在輸電線工程中的運(yùn)用正是對(duì)可持續(xù)發(fā)展觀的踐行。

1 輸電線路建設(shè)全壽命周期的設(shè)計(jì)框架

基于全壽命周期的理念，輸電線路的工程從設(shè)計(jì)規(guī)劃、施工建設(shè)、投入運(yùn)行、停運(yùn)回收各個(gè)階段都要做好管理工作，使整個(gè)線路的性能在整個(gè)使用期限內(nèi)都是最優(yōu)的。低成本是全壽命周期的要求之一，但是對(duì)整個(gè)工程而言，全壽命的經(jīng)濟(jì)成本還得統(tǒng)籌線路工程的各個(gè)階段，線路當(dāng)中的各個(gè)部件的性能和使用壽命都是要考慮的范疇。因此，輸電線路全壽命設(shè)計(jì)是一種極為復(fù)雜的設(shè)計(jì)技術(shù)。輸電線路全壽命設(shè)計(jì)理論的基本框架如圖1所示。

2 輸電線路建設(shè)工程全壽命周期管理的應(yīng)用

全壽命周期管理應(yīng)用在輸電線路工程中，可以從根本上改善輸電工程的穩(wěn)定，促進(jìn)電力行業(yè)的全面進(jìn)步。

2.1 路徑優(yōu)化

輸電線工程中，路徑和現(xiàn)場(chǎng)的條件能直接影響到工程技術(shù)方案的設(shè)計(jì)方案的選擇。路徑選取何種走向，周邊的交通情況和施工條件也會(huì)有相應(yīng)的改變，不僅如此，線路中桿塔的間距和設(shè)置地點(diǎn)以及預(yù)留的高度都會(huì)與當(dāng)時(shí)的條件相符，線路廊內(nèi)的拆遷量和樹木砍伐量、房屋拆遷量也是由所選路徑?jīng)Q定的，所有這些都是工程造價(jià)的重要組成部分。因此，在選擇線路時(shí)，相關(guān)人員必須深入工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘探，全面分析線路的設(shè)計(jì)資料，采取多種措施落實(shí)路徑，從定量的路徑設(shè)計(jì)方案中確定最優(yōu)的路徑，最后利用數(shù)據(jù)斷面圖將路徑的優(yōu)化結(jié)果落到實(shí)處。

2.2 導(dǎo)線選型

選擇所用的導(dǎo)線時(shí)，從眾多的導(dǎo)線中，要通過(guò)對(duì)電流密度、電場(chǎng)效應(yīng)、電能損失等多方面、多角度地分析各種導(dǎo)線材料的電氣以及力學(xué)方面的特性，滿足導(dǎo)線的總截面載流量和要求的電磁環(huán)境，還要對(duì)比他們的年費(fèi)用，最終選擇經(jīng)濟(jì)適宜的導(dǎo)線型號(hào)。

2.3 地線運(yùn)行的選型

配電設(shè)備中的高壓輸電線，地線上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓可以經(jīng)過(guò)接地回路成為感應(yīng)電流，造成不必要的電能損耗。為了盡力減少這種損耗，可以采用地線絕緣的方式有效避免，單點(diǎn)接入的方法也能很好地避免這種損耗，很大程度上減少了線路長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中損耗的電能。使用普通地線時(shí)，地線的一端連接桿塔接地，另一端是絕緣。而光纖復(fù)合架空地線（Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire，OPGW）兩端在接續(xù)處都是連接桿塔后接地，接續(xù)端中間都是絕緣的。普通地線和OPGW在距離接續(xù)斷一半的最近的桿塔上換位，連接OPGW接續(xù)段接地，中間與普通地線換位后，地線就絕緣了，電流不能形成回路，能有效地降低感應(yīng)電流，從而減少電能損耗。如表2所示，從電能損耗的角度來(lái)考慮地線的運(yùn)行方式，再結(jié)合地線進(jìn)行計(jì)算，再對(duì)比各種型號(hào)的地線的全壽命成本，最后確定地線的型號(hào)和運(yùn)行方式。

2.4 桿塔優(yōu)化

在整個(gè)輸電線路工程建設(shè)中，桿塔工程的投資大約會(huì)占到1/3，是一項(xiàng)投資比重較大的項(xiàng)目。桿塔工程的核心工作就是設(shè)置桿塔的形式和數(shù)量。而做好這項(xiàng)工作，需要結(jié)合工程當(dāng)?shù)氐奶鞖?、地形、路徑以及電壓等?jí)和回路數(shù)來(lái)全面而又深入地分析，精心規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

工程設(shè)計(jì)師要根據(jù)電路經(jīng)過(guò)地區(qū)的具體特點(diǎn)，全面規(guī)劃適合工程的塔型，最大限度地減少工程中的耐張塔，縮減走廊的寬度，把對(duì)沿線居民的影響降到最低。桿塔規(guī)劃還要結(jié)合選定的路徑設(shè)計(jì)方案，結(jié)合常用的桿塔類型，合理地設(shè)計(jì)出直線桿塔和呼稱高組合。山區(qū)桿塔應(yīng)按照長(zhǎng)短腿進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，而平地桿塔就按照平退設(shè)計(jì)。雙回路鐵塔所承受的負(fù)荷較大，可以采用Q420高強(qiáng)度的鋼構(gòu)減輕塔的重量，還可以節(jié)約4%左右的鋼材。

2.5 基礎(chǔ)工程優(yōu)化

輸電線路工程中的基礎(chǔ)工程的造價(jià)和工作量在整個(gè)工程中占據(jù)較大的比重，因此，基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)方案是否合理，能直接影響到整個(gè)工程的成本。基礎(chǔ)工程的方案選擇又是綜合多方面的因素，因此需要工作人員根據(jù)合理的分析，作出最正確的決策?；A(chǔ)工程的設(shè)計(jì)方案的選擇較大程度受路徑周邊的地形和地質(zhì)特點(diǎn)的影響，在選擇時(shí)，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際地基情況選取合適的基礎(chǔ)計(jì)劃。比如，對(duì)于盆地黏土型的地基，可以優(yōu)先選擇斜柱板式基礎(chǔ)，而對(duì)于巖石地基，則優(yōu)先選擇錨桿基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)的優(yōu)化選擇，有效地減少材料的使用量，降低工程成本，可參考表3數(shù)據(jù)。

2.6 接地方案

輸電線路中的工程材料在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后，難免會(huì)受到自然或人為的損壞而腐蝕。對(duì)于一些自然條件影響較大的區(qū)域，過(guò)去人們最常采用的方法就是選用直徑大的接地材料，但是這種簡(jiǎn)單的方法并不能改善接地物被腐蝕的情況。一般情況下，深埋在地底下的圓鋼接地材料，經(jīng)過(guò)5年的使用后就要開(kāi)挖檢查，使用10年就要全面更換，而且一些突發(fā)的淬斷情況也時(shí)有發(fā)生。鍍銅材質(zhì)的接地材料具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能，能很好地對(duì)抗這種問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

全壽命周期的管理的全面實(shí)現(xiàn)，需要在工程的各個(gè)環(huán)節(jié)都要體現(xiàn)出這一理念。全壽命周期的管理還需要設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)等多方的努力和緊密配合，真正踐行可持續(xù)發(fā)展觀。

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