淺析全壽命周期的輸電線路設(shè)計(jì)分析

鄒雙全+奚敏

摘 要：隨著社會(huì)的進(jìn)步和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷的加快，人們對(duì)電能的質(zhì)量和數(shù)量要求越來(lái)越高。而在輸電線路建設(shè)以及發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，系統(tǒng)全壽命有效的提升，是促進(jìn)輸電系統(tǒng)整體可持續(xù)發(fā)展最為重要的一個(gè)因素。只有加強(qiáng)對(duì)輸電線路整體全壽命的管理，提升設(shè)計(jì)、管理等方面的工作質(zhì)量，才能切實(shí)保證輸電線路更為高效化、經(jīng)濟(jì)化的運(yùn)行。本文首先簡(jiǎn)要分析了輸電線路全壽命周期的設(shè)計(jì)理論，繼而探討了輸電線路以及各部件的使用壽命，最后對(duì)輸電線路全壽命周期的可靠性進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：輸電線路；全壽命周期；設(shè)計(jì)理論

中圖分類號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）01-0172-01

1 輸電線路全壽命周期的設(shè)計(jì)理論

所謂輸電線路的全壽命周期，指的主要是從輸電線路的規(guī)劃設(shè)計(jì)開始，直到老化棄用這期間全部時(shí)間的一個(gè)歷程，其中還包含針對(duì)輸電線路進(jìn)行的施工運(yùn)營(yíng)。輸電線路的全壽命性能主要包含適應(yīng)性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性以及耐久性等各個(gè)方面。而對(duì)其的設(shè)計(jì)不單是對(duì)成本問題實(shí)施的分析，這只是眾多需要分析的因素當(dāng)中的一個(gè)。而全壽命性能最為基本的理念在于讓給輸電線路所具備的全壽命性能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。

在輸電線路工程的設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，對(duì)線路的全壽命周期所實(shí)施的研究主要是圍繞著系統(tǒng)當(dāng)中各個(gè)部件所呈現(xiàn)的安全性和使用壽命，特別是因?yàn)榫€路腐蝕而導(dǎo)致系統(tǒng)整體安全性下降，各部件使用壽命降低的問題。輸電線路所具備的安全程度主要受到系統(tǒng)全壽命的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響。針對(duì)全壽命經(jīng)濟(jì)所實(shí)施的分析以及研究應(yīng)該切實(shí)明確輸電線路所具備的使用壽命，將可靠性和安全性作為前提。由于構(gòu)成輸電線路的各個(gè)部件在預(yù)期壽命方面通常會(huì)呈現(xiàn)出比較大的差異，因此在對(duì)各部件加以使用的時(shí)候需要考慮到壽命匹配。所以說(shuō)，對(duì)輸電線路加以全壽命設(shè)計(jì)是具有多個(gè)層次、多指標(biāo)以及多目標(biāo)的一種研究，對(duì)全壽命理論所實(shí)施的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)具有較強(qiáng)復(fù)雜性的理論系統(tǒng)。在對(duì)輸電線路加以施工設(shè)計(jì)的工作當(dāng)中，針對(duì)全壽命周期的設(shè)計(jì)不但要對(duì)周期經(jīng)濟(jì)做出考慮，還應(yīng)該包含輸電系統(tǒng)以及各部件使用壽命以及壽命匹配性。

2 輸電線路系統(tǒng)以及各部件使用壽命

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用壽命

所謂設(shè)計(jì)使用壽命，指的是在不需要針對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件做出大量維修就能夠達(dá)到的一個(gè)預(yù)期使用的時(shí)間長(zhǎng)度。通常情況之下，設(shè)計(jì)壽命需要具有固定的保證年限，統(tǒng)計(jì)過(guò)程并不是所預(yù)期的一個(gè)平均值。如果所設(shè)計(jì)的使用壽命越高，那么反映出線路所具備的重要性也就越高，使得線路當(dāng)中各個(gè)組成部件所具備的材料性能以及設(shè)計(jì)水平的可靠性就越高，同時(shí)也會(huì)呈現(xiàn)出更高的投資。輸電線路系統(tǒng)壽命設(shè)計(jì)只是就線路組成主體結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)的，并不是要求全部的部件都需要達(dá)到這個(gè)要求，有些部件是要在輸電線路整體的使用年限之內(nèi)加以更換的。在設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)踐當(dāng)中，電力設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，跟用戶或者業(yè)主一同探討以及確認(rèn)輸電線路所呈現(xiàn)的設(shè)計(jì)使用壽命。目前，我們國(guó)家的電力行業(yè)在實(shí)施輸電線路使用壽命設(shè)計(jì)方面并不具備一套較為明確的標(biāo)準(zhǔn)，這也就給線路設(shè)計(jì)維護(hù)以及主要部件更換等工作形成了一定阻礙，對(duì)線路的維護(hù)以及部件更換等工作，都是由電力企業(yè)工作人員憑借自己的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，可能會(huì)導(dǎo)致大量資源以及能源的浪費(fèi)。所以對(duì)輸電線路的設(shè)計(jì)使用壽命加以研究顯得尤為重要。

2.2 主要部件的使用壽命

輸電線路所覆蓋的范圍十分龐大。不同區(qū)域、線路，亦或是不同區(qū)段都將會(huì)遭受到形式不一自然環(huán)境的影響。因?yàn)檩旊娋€路當(dāng)中的部件眾多，種類也較為復(fù)雜，所以它們之間所具備的使用壽命也具備較大的差異。經(jīng)過(guò)相關(guān)研究證明，腐蝕損壞是對(duì)線路當(dāng)中各個(gè)部件最終使用壽命呈現(xiàn)形成影響最為主要的因素。經(jīng)過(guò)腐蝕之后的導(dǎo)線會(huì)變得更脆，抗拉強(qiáng)性能減弱，讓其使用壽命明顯降低。地線通常是利用鍍鋅鋼絞線，它的鋅層受到腐蝕的話將會(huì)直接結(jié)束它的使用壽命。避雷針以及其它的一些金具等部件也將會(huì)遭受氧化腐蝕所形成的危害，輸電鐵塔以及鋼管桿如果鋅層遭到破壞也會(huì)有銹蝕的情況出現(xiàn)，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建所具備的承載能力大幅度下降，這也就間接的導(dǎo)致了混凝土等結(jié)構(gòu)遭到破壞。在對(duì)輸電線路使用壽命加以設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，塔桿受到腐蝕破壞之后都是利用維護(hù)或者維修等處理方式，而導(dǎo)線、金具以及底線等都是做更換處理。所以輸電線路當(dāng)中各個(gè)部件因?yàn)楦g所導(dǎo)致的自然壽命是在設(shè)計(jì)工作當(dāng)中最應(yīng)該值得注意的一個(gè)問題。

2.3 輸電線路的部件壽命匹配

在輸電線路當(dāng)中，導(dǎo)線的造價(jià)通常都比較高，而且因?yàn)槠鋺覓煊跅U塔之上并不容易進(jìn)行更換，使用壽命的長(zhǎng)短不好控制。而地線較為容易更換，絕緣子的造價(jià)較低，同時(shí)比較容易更換。鐵塔雖然在地面上矗立，而且造價(jià)也比較高，不過(guò)相對(duì)來(lái)說(shuō)更容易進(jìn)行維護(hù)，它的使用壽命更加容易控制。而塔桿基礎(chǔ)的造價(jià)比價(jià)高，不過(guò)就目前的實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，通常并不需要進(jìn)行維護(hù)，可以不跟其它的部件之間做匹配性的研究。因?yàn)橄鄬?duì)來(lái)說(shuō)輸電線路當(dāng)中其它的部件更加容易進(jìn)行維護(hù)或更換，而且有些部件的價(jià)格較為低廉，所以導(dǎo)線成了輸電線路各部件匹配當(dāng)中的重點(diǎn)。

3 輸電線路全壽命周期的可靠性

在輸電線路當(dāng)中的任何一個(gè)部件出現(xiàn)了問題，都將會(huì)給電力系統(tǒng)整體的供電安全形成較大的影響。如果導(dǎo)線失效的話，將會(huì)對(duì)輸電功能造成直接的威脅，而底線或者接地系統(tǒng)失效的話怎會(huì)提升輸電線路遭受雷擊的幾率，絕緣子出現(xiàn)失效情況的話會(huì)導(dǎo)致線路閃絡(luò)或者跳閘之類的事故出現(xiàn)，鐵塔以及基礎(chǔ)損害將會(huì)導(dǎo)致線路整體傾斜和倒塌。輸電線路所具備的安全性以及可靠性是其全壽命周期最為重要的指標(biāo)。所以對(duì)線路整體以及各個(gè)部件所具備的安全性和可靠性加以研究具有非常重要的意義。

3.1 影響因素以及失效模式

對(duì)輸電線路的可靠性形成影響的主要因素包括機(jī)械以及電氣這兩個(gè)方面。在各種因素的影響之下，不可避免的會(huì)導(dǎo)致各個(gè)組成部件失效，給輸電系統(tǒng)整體形成十分嚴(yán)重的影響。而輸電線路所具備的復(fù)雜性、材料多樣性以及所處環(huán)境的多變性將會(huì)導(dǎo)致失效的模式呈現(xiàn)較強(qiáng)的多樣性。材料腐蝕老化、外力破壞以及覆冰過(guò)載等會(huì)導(dǎo)致鐵塔的倒塌失效，而地線失效一般是由于外力作用、風(fēng)偏放電等導(dǎo)致放電跳閘，金具的實(shí)效也通常也是因?yàn)椴牧侠匣约案脖^(guò)載的問題。

3.2 各部件抗力統(tǒng)計(jì)特性

輸電線路的各個(gè)部件抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)以及分布類型通常很難直接獲取，往往是利用對(duì)其統(tǒng)計(jì)參數(shù)經(jīng)過(guò)各個(gè)因素和抗力間呈現(xiàn)的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行確定，結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)的誤差傳遞公式算得抗力的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。輸電線路所具備的安全性和可靠性是線路全壽命受氣設(shè)計(jì)質(zhì)量呈現(xiàn)最為重要的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。所以，輸電線路當(dāng)中各個(gè)組成部件的抗力以及效應(yīng)對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，能夠給輸電線路當(dāng)中各個(gè)部件的全壽命周期所具備的可靠性供給出一些數(shù)據(jù)支持。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在對(duì)輸電線路全壽命周期加以設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，需要對(duì)各種影響因素做出綜合性的考慮，繼而為輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。相關(guān)從業(yè)人員應(yīng)該積極探索，對(duì)國(guó)外的一些先進(jìn)技術(shù)和理念加以借鑒，與我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況相結(jié)合，繼而創(chuàng)建出一套符合我國(guó)國(guó)情的輸電線路設(shè)計(jì)體系，為我國(guó)電力行業(yè)的健康發(fā)展貢獻(xiàn)出自己的力量，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)保持高速的發(fā)展注入源源不斷的動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)

[1]袁剛.基于全壽命周期的輸電線路設(shè)計(jì)分析[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012，（19）：117-118.

[2]蔣勝先.35kV輸電線路設(shè)計(jì)與施工方案研究[J].機(jī)電工程技術(shù)，2013，42（05）：52-54.

[3]李強(qiáng).220kV輸電線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].硅谷，2014，7（21）：163+170.endprint