高壓輸電線路電氣設計的問題及改進建議

張薦龍 張瑞琦 沈陽電能建設集團有限公司聯(lián)發(fā)設計分公司

高壓輸電常見的方式有兩種，一是電纜輸電，二是架空輸電。雖然架空輸電線路的建設難度大，容易受到自然環(huán)境的影響，不過后期運行維護較為方便，因此在長距離電力輸送中，架空輸電依然是高壓輸電線路的首選。高壓輸電線路電氣設計關系到輸電線路的運行效果，如果電氣設計本身缺乏合理性，則必然會影響高壓輸電線路整體的運行穩(wěn)定可靠性，必須引起建設單位的高度重視。

一、高壓輸電線路電氣設計存在的問題

（一）線路結構不合理

高壓輸電線路的電氣設計，首先需要做好路徑選擇，保證形成的線路結構合理?，F(xiàn)階段，線路設計通常選擇高效性和經(jīng)濟性的綜合路徑，在減少占地補償費用的同時，繞開人流密集區(qū)域，為線路建設提供便利。但實際上，國內(nèi)高壓輸電線路多為架空線路，需要穿越樹林、市區(qū)等地區(qū)，給路徑選擇帶來了較大難度，線路曲折系數(shù)和轉角次數(shù)往往較多，施工具有一定的復雜性。未繞開大跨越，將造成施工量增加，線路建設投資增大。而設計的輸電線路過長，缺少分流結構，將造成電能大量浪費，線路末端輸出電壓下降，給供電質量帶來負面影響。在線路結構不合理的情況下，高壓輸電網(wǎng)難以與中壓電網(wǎng)相互配合，導致線路出現(xiàn)兩個電源“手拉手”問題，出現(xiàn)變電站分布比例失調、線路運行不穩(wěn)等問題，一旦遭遇電路故障則容易引發(fā)大范圍停電事故。

（二）桿塔選型問題

結合該工程線路沿線的自然條件，高壓輸電線路電氣設計采用架空敷設的方式，其中桿塔選型是一個非常重要的環(huán)節(jié)，桿塔型號在保障高壓輸電線路質量和安全方面發(fā)揮著非常重要的作用。但是部分設計人員在桿塔選型過程中，并沒有嚴格把控好設計流程，導致桿塔基礎型號的選擇不合理，影響電氣設計的質量和安全。

（三）防雷和抗冰設計不合理

我國的很多地區(qū)的高壓輸電線路電氣設計的環(huán)境地形地勢都比較復雜，而且很多施工現(xiàn)場都是在空曠的地區(qū)，所以高壓輸電線路運行會受到雷電和冰雹等天氣的影響。電氣設計的工作人員對這樣的情況在設計方案的時候缺乏詳細的考慮，這樣電氣線路受雷電和冰雹等天氣的影響，線路會發(fā)生短路和漏電等情況，直接影響高壓輸電線路的設計和維修。設計覆冰厚度不合理，塔型和塔材指標選擇不合理，比如設計覆冰厚度較大，那么工程的施工成本過大，會造成嚴重的經(jīng)濟損失。如果設計覆冰厚度較小，那么線路塔桿強度不足，在線路結冰后塔桿會發(fā)生倒塌情況。

二、高壓輸電線路電氣設計改進建議

（一）加強結構優(yōu)化設計

高壓輸電線路的電氣設計容易受各種客觀因素的影響，為保證線路結構的合理性，需要做好線路結構優(yōu)化設計，消除線路存在的安全隱患。在電氣設計前期，需要對工程施工地區(qū)的地形地貌、氣候條件等進行全面探究，并對實地考察得到的各項記錄進行綜合分析。在掌握線路走廊沿線地質、植被、資源等情況的基礎上，從造價、技術、環(huán)境等方面進行考慮，對線路結構設計方案進行反復分析和論證，能夠實現(xiàn)線路優(yōu)化設計。結合線路電氣設計方案，需要完成風險分析，對線路建設、運行過程中可能存在的風險展開分析，通過嚴密論證保證線路結構設計的合理性。在實踐設計工作中，需要對地區(qū)的交通分布和地理環(huán)境進行充分考慮，做到具體問題具體分析。比如在平原地區(qū)修建線路能夠節(jié)約一定成本，在山地地區(qū)則施工難度較大，交通發(fā)達地區(qū)設計線路可以降低修建難度和縮短修建周期，在不發(fā)達地區(qū)修建高壓輸電線路將遭遇較多困難。對不同設計方案進行綜合技術經(jīng)濟比較，完成線路草圖的優(yōu)化設計，保證輸電路徑、導線截面、絕緣配合等因素得到綜合考慮，完成最優(yōu)線路架空模式的選擇，可以使設計出的高壓輸電線路盡量避開鬧市區(qū)、自然保護區(qū)等地區(qū)，從而使線路結構設計水平得到提高。

（二）合理選擇桿塔型號

桿塔在高壓輸電線路的鋪設過程中，對線路起到重要的固定作用。在前期的電氣設計中，如若不能對桿塔型號做出恰當?shù)倪x擇，將會對高壓輸電線路的電壓穩(wěn)定性造成一定的影響。對于桿塔的設計來講，作為高壓輸電線路電氣設計人員除了要對桿塔建造成本進行考量外，更需要對桿塔、環(huán)境、線路，三者之間的匹配程度做出充分研究。同時還要結合高壓輸電線路自身的功能、特點以及桿塔所設位置地勢地形對桿塔穩(wěn)定性與安全性的影響，來決定型號。與此同時，還要在設計中，對桿塔具體的設計規(guī)定、原則、施工、運行規(guī)范等情況做出明確。以此來為后期施工工作的開展提供必要的建設依據(jù)。如桿塔橫擔下平面材料厚度需≥5mm，桿塔構件厚度要≥3mm；塔全部構件都需要經(jīng)過熱浸工藝來進行鍍鋅處理，緊固螺栓必須采用等級達到6.8 的鍍鋅粗制螺栓。

（三）對防雷抗冰進行有效的設計

地區(qū)氣候特征不同，一些地區(qū)地形地貌復雜，雷電和冰凍天氣會經(jīng)常發(fā)生，對高壓輸電線路的設計應用會造成很大影響。防雷抗冰工作對保證高壓輸電線路電氣設計的安全性和質量具有重要的意義。設計人員要根據(jù)施工場地氣候和地質的實際情況，對線路導線進行科學合理的選擇，選擇機械強度高的導線可以保證線路運行的穩(wěn)定性，避免雷電冰雹天氣對線路的影響，并減少線路短路情況的發(fā)生。高壓輸電線路設計目標要提高輸電線路設計在施工中的水平，保證居民供電的安全性，在絕緣線上涂抹防水材料，這樣可以降低高壓輸電線路發(fā)生漏電的情況，保證了電力系統(tǒng)中電能資源應用的安全性。

三、結語

對于高壓輸電線路電氣設計而言，其是高壓輸電線路建設的重要組成部分。在高壓輸電線路電氣設計過程中存在諸多問題，這些問題在高壓輸電線路的正常使用中埋下了安全隱患。因此設計人員需要重視高壓輸電線路電氣設計工作，對高壓輸電線路電氣設計存在的問題進行詳細分析，根據(jù)分析的結果制定有效的解決方案，從而使高壓輸電線路的運行可靠性以及安全性得到保障，使相關企業(yè)的社會效益以及經(jīng)濟效益得到保障。