試論高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)技術(shù)

童輝TONG Hui

（中國(guó)電建集團(tuán)河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，鄭州450000）

0 引言

高壓輸電線路主要有兩種形式，分別是架空輸電線路和電纜輸電線路。其中，架空輸電線路使用輸電桿塔懸掛導(dǎo)線以傳輸電力。電纜輸電線路在地下敷設(shè)電纜，這節(jié)省了空間，但后續(xù)輸電線路維護(hù)較為不方便。因此，架空輸電線路是目前最重要的高壓輸電方式。隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)的電網(wǎng)建設(shè)也不斷加速，由于社會(huì)對(duì)電力的需求不斷增長(zhǎng)，因此需要更加可靠的輸電過(guò)程。盡管我國(guó)已經(jīng)建成了世界上規(guī)模最大和最復(fù)雜的電網(wǎng)，仍需要改進(jìn)高壓輸電線路的電氣設(shè)計(jì)。

1 高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)工作項(xiàng)目

1.1 環(huán)境分析工作 在高壓輸電線路的電氣設(shè)計(jì)中，有必要根據(jù)系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的當(dāng)前環(huán)境條件，系統(tǒng)應(yīng)扮演的角色以及各種電氣設(shè)備對(duì)環(huán)境的抵抗力來(lái)選擇正確的設(shè)備。另外，在環(huán)境分析過(guò)程中，還需要根據(jù)輔助設(shè)施的持續(xù)建設(shè)情況來(lái)分析現(xiàn)有的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是否能夠滿足支持各種硬件設(shè)備的要求。當(dāng)明確表明該區(qū)域需要鋪設(shè)電纜的支撐電線桿、變壓器托臺(tái)、配電柜和其他設(shè)備時(shí)，這還包括收集和研究地質(zhì)信息，以便基礎(chǔ)設(shè)施可以發(fā)揮作用，并提高整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量。

1.2 理論參數(shù)分析 在高壓輸電線路的電氣設(shè)計(jì)中，有必要研究系統(tǒng)必須執(zhí)行的任務(wù)，并通過(guò)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用和分析相關(guān)理論來(lái)確定選擇各種硬件的原理。例如，電力系統(tǒng)中的電流潮汐理論、跳閘理論和繼電理論等，通過(guò)使用多種電力理論來(lái)分析系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行期間可能出現(xiàn)的問(wèn)題。另外，在使用相關(guān)理論的階段，有必要將設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)代入其中，并使用替代計(jì)算方法來(lái)分析系統(tǒng)的實(shí)際穩(wěn)定性。

1.3 施工設(shè)計(jì)工作 在提供高壓輸電線路的電氣設(shè)計(jì)工作計(jì)劃后，以工作計(jì)劃為指導(dǎo)進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)建過(guò)程，并根據(jù)各種電子設(shè)備和相關(guān)設(shè)備確定各種對(duì)象的輔助設(shè)施以及其自主運(yùn)行方式。例如，對(duì)于變壓器系統(tǒng)，配置的輔助組件包括變壓器功率轉(zhuǎn)換線圈、變壓器油、變壓器吸濕裝置和固定電纜組件?；A(chǔ)輔助設(shè)施建設(shè)完成后，需要添加變壓器油，然后添加轉(zhuǎn)換電力參數(shù)裝置，封裝變壓器后，要進(jìn)行進(jìn)氣管道和空氣吸濕器的高密封性連接。具體的施工設(shè)計(jì)工作應(yīng)基于諸如輔助設(shè)施的建設(shè)，變壓器外殼的安裝等任務(wù)制定項(xiàng)目計(jì)劃，以使整個(gè)工作系統(tǒng)具有建設(shè)價(jià)值。

2 高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)工作內(nèi)容

2.1 獲取和整合環(huán)境參數(shù) 在獲取環(huán)境參數(shù)的過(guò)程中，必要的分析元素可以實(shí)現(xiàn)各種環(huán)境參數(shù)的一般部署，然后從中選擇各種參數(shù)的分析級(jí)別，并確定各種電子設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。例如，當(dāng)設(shè)計(jì)用于高壓輸電線路的電網(wǎng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)氐目諝馔ǔＯ鄬?duì)較濕，并且該區(qū)域的晝夜溫差較大。獲得此參數(shù)后，有必要合理選擇變壓器的空氣吸濕裝置。所選的工作設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中必須能夠保持較高的水蒸氣吸收水平，并且其密封性不會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p壞。

2.2 電力理論的選擇與應(yīng)用 在高壓輸電線路的電氣設(shè)計(jì)中，有必要根據(jù)當(dāng)前的工作模式和系統(tǒng)的工作要求嚴(yán)格分析各種功率節(jié)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的影響，并分析使用電力理論的特定方法，包括計(jì)算電力潮流參數(shù)和易損節(jié)點(diǎn)、選擇和分析變壓器的工作功率。另外，長(zhǎng)距離高壓輸電線路的電氣系統(tǒng)必須進(jìn)一步優(yōu)化和設(shè)計(jì)，以減少線路本身的干擾。例如，在長(zhǎng)距離電力潮流參數(shù)項(xiàng)目中，環(huán)境因素造成的干擾、輸電線路系統(tǒng)自身的造成干擾以及不合理的電力設(shè)備配置和其他問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行期間出現(xiàn)故障。解決這些問(wèn)題需要選擇的合適的電力理論知識(shí)對(duì)各種電力開(kāi)關(guān)的環(huán)境影響狀態(tài)和輸電線路的功率降低的原因等進(jìn)行科學(xué)分析。

2.3 制定和實(shí)施施工計(jì)劃 在對(duì)高壓輸電線路電氣項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)后，有必要以專業(yè)的施工方案實(shí)施設(shè)計(jì)方案，以使系統(tǒng)保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)。施工計(jì)劃過(guò)程應(yīng)首先分析項(xiàng)目總量，然后分析項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中需要投入的資源、工作范圍、施工設(shè)備及其他項(xiàng)目，最后分析可能影響施工的因素。只有當(dāng)所有工作質(zhì)量均達(dá)到專業(yè)性能指標(biāo)時(shí)，高壓輸電線路才能穩(wěn)定工作。此外，設(shè)計(jì)過(guò)程還應(yīng)考慮到項(xiàng)目的允許建設(shè)期，建設(shè)過(guò)程中的總投資成本，生成相應(yīng)工程參數(shù)的形式等，并應(yīng)用已開(kāi)發(fā)的各種新工作系統(tǒng)來(lái)準(zhǔn)確討論項(xiàng)目的施工水平。

3 高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)的實(shí)施

3.1 如何獲取環(huán)境參數(shù) 獲取環(huán)境參數(shù)的過(guò)程包括兩個(gè)方面：局部氣候環(huán)境參數(shù)以及地質(zhì)參數(shù)。獲取專業(yè)數(shù)據(jù)后，選擇能夠?qū)ω?fù)環(huán)境因素保持較高抵抗力的設(shè)備，從而使系統(tǒng)能夠保持安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。例如，在特定區(qū)域進(jìn)行的環(huán)境調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原先的高壓輸電線路系統(tǒng)恰恰是因?yàn)樽儔浩髫?fù)載無(wú)法滿足當(dāng)?shù)鼐用竦挠秒娦枨?，從而降低了穩(wěn)定性，通過(guò)更換變壓器可以解決上述問(wèn)題。選擇變壓器型號(hào)時(shí)其負(fù)載功率通常要高于應(yīng)用功率，且要考慮實(shí)際損耗，此外，還要配備空氣吸濕裝置，提高變壓器的氣密性等。

3.2 如何使用電力理論 電力理論的發(fā)展非?？欤覒?yīng)用日趨完善。尤其是在工程應(yīng)用中，可以為相關(guān)的工程項(xiàng)目選擇正確的電力理論非常重要。例如，在高壓輸電線路設(shè)計(jì)中，如果存在著較多太陽(yáng)能和風(fēng)能電站，有必要分析發(fā)電廠的電力參數(shù)是否會(huì)影響高壓輸電線路。所使用的理論包括對(duì)脆弱電力節(jié)點(diǎn)，電力潮汐等。通過(guò)電力理論分析優(yōu)化施工，以保證高壓輸電線路的可用與穩(wěn)定。

3.3 施工方案設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)高壓輸電線路的電氣系統(tǒng)時(shí)，有必要根據(jù)項(xiàng)目類型，工作范圍和項(xiàng)目中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題建立專業(yè)的控制系統(tǒng)。例如，在某個(gè)工程項(xiàng)目中，工作的最終目標(biāo)是更換逐漸無(wú)法滿足性能要求的變壓器。固定變壓器箱并添加繞組后，向其中添加變壓器油，如果發(fā)現(xiàn)變壓器油已從其原始的無(wú)色狀態(tài)變?yōu)辄S色，則可以確定當(dāng)前操作存在問(wèn)題。分析的結(jié)果表明，問(wèn)題的原因可能是電纜的損壞或腐蝕以及變壓器箱的問(wèn)題等。修理方法是重新檢查電纜繞組和箱體并更換添加的變壓器油。

4 高壓輸電線路電氣設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

4.1 合理選擇桿塔、基礎(chǔ)型式 在整個(gè)高壓輸電線路的設(shè)計(jì)和實(shí)施中，桿塔是確保線路安全并確保整個(gè)線路的完整性。但是，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，各自的設(shè)計(jì)師僅考慮固定線路，而忽略了桿塔型式。這不僅增加了桿塔建設(shè)的成本，而且嚴(yán)重影響了線路效果并增加了隱藏線路的危害。因此，首先，有關(guān)人員應(yīng)對(duì)線路的實(shí)際情況進(jìn)行專業(yè)的科學(xué)研究和分析，并根據(jù)線路實(shí)施區(qū)域的特點(diǎn)，智能選擇桿塔、基礎(chǔ)模型。例如，在山區(qū)和森林地區(qū)，設(shè)計(jì)師必須考慮所有方面，以使塔的高度與施工區(qū)域相匹配。其次，在選擇桿塔模型時(shí)，要控制好桿塔的成本并進(jìn)行合理配置。

4.2 輸電線路的復(fù)雜選擇 為了確保設(shè)計(jì)的效率和有效性，有必要對(duì)輸電線路進(jìn)行全面的研究和分析。這是因?yàn)楦邏狠旊娋€路通常會(huì)經(jīng)過(guò)一些環(huán)境干擾因素較大的地區(qū)，例如具有特殊天氣條件的山區(qū)和森林地區(qū)以及難以建造的城市地區(qū)。因此，首先，相關(guān)設(shè)計(jì)者需要考慮電力線路設(shè)計(jì)的各種局限性，對(duì)這些領(lǐng)域進(jìn)行有效的事實(shí)檢查和分析。全面比較并選擇最佳設(shè)計(jì)方案，并盡可能避免這些區(qū)域以降低電力線路復(fù)雜度，盡量減小電力線路的曲折系數(shù)和角度，以提高項(xiàng)目計(jì)劃的質(zhì)量并減少施工材料的數(shù)量。最后，設(shè)計(jì)人員必須積極調(diào)試以確保高壓輸電線路的電路完全匹配施工現(xiàn)場(chǎng)，以實(shí)現(xiàn)輸電項(xiàng)目的價(jià)值和利益。

4.3 做好防雷和防冰的設(shè)計(jì)工作 我國(guó)幅員遼闊，不同地區(qū)的地形和氣候特征也不同。輸電公司必須做好防止結(jié)冰和雷擊的工作，以確保安全有效的電氣設(shè)計(jì)工作。最重要的是，電氣設(shè)計(jì)師需要結(jié)合區(qū)域的地質(zhì)和氣候特征來(lái)進(jìn)行選擇。例如，必須確保電線的機(jī)械強(qiáng)度，確保電線在冰雹和雷暴天氣下的可靠運(yùn)行，最大程度地減少惡劣天氣條件對(duì)電線的負(fù)面影響，并降低發(fā)生短路問(wèn)題的可能性；其次，在設(shè)計(jì)高壓輸電線路時(shí)，需要提高絕緣覆冰的施加強(qiáng)度，以確保高壓輸電線路具有足夠的適用性?？梢栽诮^緣的覆冰表面上使用高質(zhì)量的防水材料，以避免高壓輸電線路發(fā)生“冰閃”，從而在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)安全問(wèn)題。

4.4 提高人員的綜合素質(zhì) 為了提高設(shè)計(jì)施工人員的素質(zhì)，從事高壓輸電線路設(shè)計(jì)的企業(yè)需要盡一切可能對(duì)人員進(jìn)行職業(yè)科學(xué)訓(xùn)練和教育。首先，公司需要進(jìn)行定期和不定期的抽查內(nèi)部人員，包括設(shè)計(jì)師和施工人員，是否接受了各方面的培訓(xùn)，例如專業(yè)、科學(xué)和合理的技能、思想和創(chuàng)新。并且培訓(xùn)是否有科學(xué)合理的方案和計(jì)劃，培訓(xùn)的效率和效果是否存在；其次，管理人員還必須發(fā)揮員工潛力并調(diào)動(dòng)他們的熱情，不僅要有效地掌握專業(yè)技能和知識(shí)，而且還要準(zhǔn)確地理解和利用開(kāi)發(fā)區(qū)域的特征和其他實(shí)際條件，并利用實(shí)際環(huán)境來(lái)提高其專業(yè)技能。同時(shí)，有必要比較不同的環(huán)境的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)以填補(bǔ)理論知識(shí)方面的空白，通過(guò)提升設(shè)計(jì)施工人員的素質(zhì)可以大大提高高壓輸電線路電路的設(shè)計(jì)水平，可以更好地匹配環(huán)境與線路之間的高度協(xié)調(diào)性，同時(shí)確保資源的利用和事故的有效減少。

5 結(jié)束語(yǔ)

為了確保高壓傳輸系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須采取有效措施來(lái)提高電氣設(shè)計(jì)的質(zhì)量。當(dāng)前，能耗的逐漸增加也增加了輸電線路故障的頻率，人員故障排除的復(fù)雜性和強(qiáng)度也增加了。因此，在實(shí)際的電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，有必要避免由于電氣設(shè)計(jì)因素引起的結(jié)構(gòu)缺陷，從而增加輸電線路的運(yùn)行檢修難度。這需要不斷提高設(shè)計(jì)人員的技能和整體素質(zhì)，并需要重新檢查圖紙，嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)程開(kāi)展設(shè)計(jì)，并在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過(guò)程中采取適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)和優(yōu)化措施，以確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展。