設(shè)計(jì)在輸電線路全壽命周期管理應(yīng)用中的探究

歐陽(yáng)楓

摘 要：設(shè)計(jì)在輸電線路工程建設(shè)中應(yīng)樹立全壽命周期管理服務(wù)意識(shí)，設(shè)計(jì)理念不僅要技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，還要從全壽命周期管理的角度進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理安排全壽命周期管理各個(gè)環(huán)節(jié)的投資，最大限度的發(fā)揮投資效益。

關(guān)鍵詞：輸電線路 設(shè)計(jì) 全壽命周期

中圖分類號(hào)：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）10（b）-0026-02

近年來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)公司正積極推行建設(shè)項(xiàng)目的全壽命周期管理，目的是能夠積極推進(jìn)全壽命周期管理在電力企業(yè)中的應(yīng)用。而設(shè)計(jì)工作處于輸電線路工程建設(shè)的前期，對(duì)整個(gè)輸電線路全壽命周期管理起到?jīng)Q定性作用。在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)具備服務(wù)意識(shí)，提出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)理念，充分考慮地形、地質(zhì)條件，施工機(jī)械系列配置，優(yōu)化路徑選型、導(dǎo)線選型、鐵塔結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)形式及其他金具、絕緣子、接地裝置等，通過(guò)線路各設(shè)計(jì)專業(yè)的全過(guò)程機(jī)械化施工設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與施工有機(jī)且有效銜接。同時(shí)要兼顧到投運(yùn)后的運(yùn)行維護(hù)成本及故障、退役處置成本，從全壽命周期管理的角度進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理安排全壽命周期管理各個(gè)環(huán)節(jié)的投資，最大限度地發(fā)揮投資效益。

輸電線路設(shè)計(jì)應(yīng)以全壽命周期管理理論為基礎(chǔ)，結(jié)合線路工程的實(shí)際情況開展全壽命周期成本的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)在路徑選擇，氣象、環(huán)境條件研究，導(dǎo)地線選型，絕緣子選型，桿塔選型，基礎(chǔ)選型，機(jī)械化施工，運(yùn)行維護(hù)等幾方面進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。

1 路徑優(yōu)化

在路徑方案的選擇上，需要充分征集線路所經(jīng)地區(qū)相關(guān)部門意見，結(jié)合當(dāng)?shù)丶t線規(guī)劃等因素來(lái)考慮線路走向，通過(guò)仔細(xì)踏勘、詳細(xì)調(diào)查線路附近廠礦企業(yè)，充分考慮線路對(duì)儲(chǔ)存易燃易爆物品建筑的安全距離；要綜合考慮施工、運(yùn)行等因素，盡量靠近公路，方便線路施工和運(yùn)行；通過(guò)細(xì)化路徑，盡量減小路徑曲折度，降低工程投資；設(shè)計(jì)時(shí)要合理選擇各類交叉跨越位置，公路、河流、電力線等跨越位置選擇對(duì)工程造價(jià)有較大影響，應(yīng)盡量減少交叉跨越已建及待建送電線路，特別是高電壓等級(jí)的送電線路，在現(xiàn)場(chǎng)踏勘時(shí)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)注已建電力線位置，收集屬地電力公司的電網(wǎng)規(guī)劃，以降低施工過(guò)程中的停電損失，提高運(yùn)行的安全可靠性。

2 導(dǎo)地線選型

輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)導(dǎo)地線的選擇要綜合各方面因素，不僅要滿足初期建設(shè)成本，更要滿足導(dǎo)線等年運(yùn)行費(fèi)用，通過(guò)必要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，進(jìn)行合理選擇，最終達(dá)到初期建設(shè)成本及電能損失費(fèi)、折舊費(fèi)、修理費(fèi)、維護(hù)費(fèi)的最優(yōu)組合。

導(dǎo)線選擇是輸電線路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，它對(duì)線路的輸送容量、傳輸性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都有很大的影響。近年來(lái)，輸電線路設(shè)計(jì)中有針對(duì)性的選用了新型節(jié)能導(dǎo)線，此類導(dǎo)線的選用能夠減少線路損耗電量，輸送損耗的優(yōu)勢(shì)十分明顯，通過(guò)一次投入，節(jié)能效益在線路幾十年的運(yùn)行壽命中持續(xù)不斷的產(chǎn)生；同時(shí)也能降低無(wú)線電干擾、可聽噪聲等對(duì)環(huán)境的影響，帶來(lái)土地節(jié)約的環(huán)境效益，而節(jié)能導(dǎo)線耐腐蝕、耐振動(dòng)、抗冰雪的性能又能降低事故概率和維護(hù)強(qiáng)度，保證可靠供電，減少停電損失。

我國(guó)的大氣環(huán)境條件目前處于連續(xù)下降的態(tài)勢(shì)，使得電力網(wǎng)絡(luò)的污穢絕緣配置需要不斷升級(jí)。降塵量和酸雨現(xiàn)在是地線腐蝕的主要原因，地線的壽命不如導(dǎo)線。在近些年的設(shè)計(jì)中通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，鋁包鋼絞線與鍍鋅鋼絞線相比，具有導(dǎo)電性能好、單重輕、耐腐蝕性能強(qiáng)、運(yùn)行壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用。

3 絕緣子選型

作為導(dǎo)線安全運(yùn)行的重要構(gòu)件，絕緣子有著用量大，易損壞難維護(hù)的特點(diǎn)，其突出表現(xiàn)是其一次建設(shè)成本所占比重不大，但后續(xù)運(yùn)維任務(wù)卻很繁重。因此，在絕緣子選型中開展全壽命周期成本比較就顯得尤為重要。目前廣泛運(yùn)用的瓷制盤型絕緣子、鋼化玻璃盤型絕緣子、棒式復(fù)合絕緣子和玻璃復(fù)合絕緣子這幾種絕緣子各有優(yōu)缺點(diǎn)。通過(guò)比較，在筆者研究的地區(qū)，目前復(fù)合絕緣子存在冰閃故障方面的缺陷，而新型的防冰閃復(fù)合絕緣子能有效防止冰閃事故的發(fā)生，為覆冰地區(qū)輸電線路安全運(yùn)行提供了有力的保障。玻璃復(fù)合絕緣子不僅具有硅橡膠復(fù)合傘裙良好的憎水性和憎水遷移性，抗污閃能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而且還是具備玻璃材料較高的機(jī)械強(qiáng)度的產(chǎn)品。

4 桿塔選型

根據(jù)工程的特點(diǎn)，可以通過(guò)桿塔外型、桿塔結(jié)構(gòu)等方面的分析計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終確定最優(yōu)化的桿塔選型及結(jié)構(gòu)結(jié)果。在桿塔選型和優(yōu)化過(guò)程中，要貫徹全壽命周期管理理念，綜合考慮工程全過(guò)程來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案優(yōu)化。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，減少塔材，有效較低了工程本體投資，保證了一次性建設(shè)成本的節(jié)約，確保了桿塔設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。

5 基礎(chǔ)選型

鐵塔作為輸電線路的組成部分，其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)直接關(guān)系到線路的安全運(yùn)行、工程投資以及工程的綜合效益。輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)，要通過(guò)對(duì)地質(zhì)條件、基礎(chǔ)作用力、典型塔型及基礎(chǔ)型式綜合比較，確定經(jīng)濟(jì)適用的基礎(chǔ)型式。通過(guò)近年類似工程設(shè)計(jì)方案比較，發(fā)現(xiàn)裝配式板索基礎(chǔ)混凝土方量最優(yōu)，土石方開挖量少，且由于混凝土均為預(yù)制，縮短了施工周期，但對(duì)土質(zhì)要求較高，對(duì)于無(wú)水粘土層厚度>3.5m的樁位，推薦采用裝配式板索基礎(chǔ)；對(duì)于無(wú)水粘土層<3.5m的樁位，掏挖基礎(chǔ)設(shè)計(jì)埋深較小、方量省，綜合造價(jià)與斜柱插入式基礎(chǔ)及直柱式基礎(chǔ)相比均具優(yōu)勢(shì)，且有效避免大開挖對(duì)環(huán)境的影響，故推薦優(yōu)先采用掏挖式基礎(chǔ)。而灌注樁基礎(chǔ)能有效避免大開挖基礎(chǔ)在施工過(guò)程中產(chǎn)生的地基變形、基礎(chǔ)偏移和沉降等問(wèn)題，充分利用原狀土的承載力，做到基面零開方，對(duì)自然地貌的影響微乎其微；同時(shí)灌注樁基礎(chǔ)能有效避免大開挖基礎(chǔ)在施工過(guò)程中產(chǎn)生的地基變形、基礎(chǔ)偏移和沉降等問(wèn)題，綜合費(fèi)用較大開挖基礎(chǔ)節(jié)約10%～25%；直柱板式基礎(chǔ)對(duì)地質(zhì)條件差，地耐力低，特別是對(duì)于軟、流塑粘性土、粉土及粉細(xì)砂等基坑不易成型的塔位較為適合；對(duì)于巖石地基優(yōu)先采用巖石錨桿基礎(chǔ)及巖石嵌固基礎(chǔ)，充分利用巖石自身的強(qiáng)度，挖方和棄渣量少，材料運(yùn)輸量小，施工簡(jiǎn)單，施工周期短，鋼材和混凝土用量少，節(jié)省投資，較好地保護(hù)生態(tài)環(huán)境；復(fù)合式錨桿基礎(chǔ)能綜合上部原狀基礎(chǔ)和下部巖錨基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)，在控制上部掏挖深度的同時(shí)，能有效提高基礎(chǔ)的承載能力

6 全過(guò)程機(jī)械化施工

在設(shè)計(jì)階段，就要按照全過(guò)程機(jī)械化施工的要求，充分考慮地形、地質(zhì)條件，合理施工系列配置，在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與施工有機(jī)、有效銜接。通過(guò)地質(zhì)勘探，摸清地質(zhì)情況后選用合理的機(jī)械化施工方式。

組塔方式可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件選擇，比如：道路運(yùn)輸條件好可以選擇雙平臂抱桿分解組塔，而地形局促、山地丘陵的情況下選擇液壓提升落地雙搖臂抱桿分解組塔比較合適。導(dǎo)線架設(shè)時(shí)，如果線路途徑地段線路較多，建議采用無(wú)人旋翼機(jī)展放；緊線施工時(shí)可以采用小牽引機(jī)、雙滾筒絞磨、液壓絞磨等高可靠性動(dòng)力裝置；在山區(qū)丘陵等地形惡劣環(huán)境，旋挖鉆機(jī)移動(dòng)方便可以完成成孔、吊裝鋼筋籠和導(dǎo)管，無(wú)需配合的吊車，機(jī)械化程度高，同時(shí)成孔時(shí)無(wú)需泥漿循環(huán)，環(huán)境效益顯著。

通過(guò)以上幾方面的探究發(fā)現(xiàn)，輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)若能從項(xiàng)目全壽命周期出發(fā)，結(jié)合沿線地質(zhì)、交通條件、施工與裝備技術(shù)狀況，對(duì)路徑、塔位選取、運(yùn)輸規(guī)劃等開展多種設(shè)計(jì)方案必選，為線路后續(xù)的優(yōu)化、運(yùn)行、維護(hù)和檢修創(chuàng)造有利條件，實(shí)現(xiàn)工程綜合指標(biāo)的先進(jìn)合理及整個(gè)壽命周期總成本的最小化。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋建虎，李杰，張毅.輸電線路工程全過(guò)程機(jī)械化方案[J].科技與創(chuàng)新，2016（8）：96.endprint