試論高壓電網(wǎng)110kV輸電線路設(shè)計

史慶中

摘 要：現(xiàn)代化城市的建設(shè)需求對電力行業(yè)的穩(wěn)定運行有著越來越高的要求，電力供應(yīng)的穩(wěn)定是依靠電網(wǎng)系統(tǒng)中的高壓運輸實現(xiàn)的，因此保證有效的高壓運輸?shù)姆€(wěn)定是必要的。高壓輸電線路的設(shè)計需要結(jié)合當?shù)氐膶嶋H請況進行科學(xué)合理的安排，盡量做到安全可靠以及經(jīng)濟適用。正是因為電網(wǎng)中高壓輸電的線路設(shè)計直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，因此針對這一方面的研究是極為重要的，保證其安全可靠的運行，對實際生活中的一系列問題以及相關(guān)故障做針對性的保護研究。

關(guān)鍵詞：高壓輸電;110kV;設(shè)計;故障保護

引言：在上世紀七八十年代改革開放之后我國的經(jīng)濟建設(shè)水平就不斷提高，促進國內(nèi)的電力行業(yè)獲得了長足的進步，到如今已經(jīng)取得了很大的成就，為我國的現(xiàn)代化進程提供了很大的幫助。在進入新世紀之后，各類信息化技術(shù)都得到了極大地突破和進展，實踐生活中對科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用促使電能愈發(fā)的與我們的生活牢不可分，可以說是現(xiàn)代社會不可或缺的重要元素之一。而輸電線路則是電力系統(tǒng)中的進行電能交換的主要環(huán)節(jié)。

進行輸電線路的設(shè)計是需要結(jié)合電氣工程、氣象知識、結(jié)構(gòu)力學(xué)、機械工程等很多的科學(xué)領(lǐng)域的知識進行綜合的考慮進行設(shè)計的。具體的工程建設(shè)中也會涉及到諸如交通、郵電、水利、城市規(guī)劃等行業(yè)，并且必須有著相關(guān)的政府部門的指導(dǎo)以及配合，是一項綜合性很高的工程。會直接影響到我國電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。本文就是圍繞高壓運輸線路中的實際設(shè)計要點以及注意事項展開分析。

1 案例分析

本次設(shè)計以某地區(qū)為例，該地區(qū)已經(jīng)建有6個11萬伏安的變電站和1個22萬伏安的輸變電站，電力非常充足，可以滿足用電需求。2018年，該地區(qū)繼續(xù)加強水利工程建設(shè)，隨后又修建了小型水電站四個。該地區(qū)由于降雨量較大，變電站電壓線路必須架設(shè)避雷線，輸電線路采用單回LGJ-240/40的導(dǎo)線，并采用GJ避雷線進行配合，以更好的保證供電的穩(wěn)定性。

2 我國的高壓輸電線路110kV線路建設(shè)現(xiàn)狀

經(jīng)過幾十年的發(fā)展和摸索，目前我國大多數(shù)的110kV高壓供電線路才用的是裸導(dǎo)線運輸方式，一定程度上提高了系統(tǒng)的供電的穩(wěn)定性，改善了初期我國頻繁出現(xiàn)大面積的停電故障的現(xiàn)象，系統(tǒng)的維修和檢修工作都得到了簡化，同時對線路得到了更加充分的利用。但是近幾年的市場經(jīng)濟的變革對電力企業(yè)有著更高的要求，需要針對高壓110kV的輸電線路做進一步的深化研究，再次節(jié)省工程成本，幫助電力企業(yè)進一步增加核心競爭力。

3 高壓線路110kV輸電線路的設(shè)計要點

輸電線路的主要功能就是將發(fā)電廠的電能輸送到變電站或者用電企業(yè)中的基礎(chǔ)電力設(shè)施，目前在我國一般將110kV以上的輸電線路歸類為高壓電網(wǎng)。進行一條線的設(shè)計保障進行直線型的輸電，不過在一些特殊的地區(qū)使用獨立的平面型設(shè)計是比較合理的。

3.1 高壓電路的設(shè)計必須符合國家標準

在進行高壓電路的設(shè)計時必須保證符合我國相關(guān)部門機構(gòu)的政策和制定的標準，按照明確的管理標準進行工程建設(shè)，確保工程質(zhì)量達標，利用科學(xué)合理的方式進行針對性的管理，細分工程事故責任條例并且利用一些獎懲措施提高職工的質(zhì)量責任意識，可以有效的控制線路運行的安全隱患。對工程的每一個環(huán)節(jié)都需要進行嚴格的質(zhì)量驗收，依據(jù)國家規(guī)定的標準進行評判，同時需要加強對相關(guān)設(shè)備的管理。

3.2 合理設(shè)計桿塔承載最大的負荷值

在進行輸電線路的承載—桿塔的建設(shè)時，要保證實際的桿塔承載最大的負荷量大于初始的設(shè)計值，在進行桿塔的設(shè)計時，相關(guān)設(shè)計人員要切記需要針對履冰等情況的意外載荷梁進行設(shè)計。相對于普通的桿塔來說，履冰的桿塔必須具有更強的機械強度，但是也要確保其較小的導(dǎo)線張力。實踐中通常進行水平式布線進行布置，避免在外界的干擾下發(fā)生碰線等現(xiàn)象。同時需要注意保持地線同桿塔避雷針之間保持科學(xué)合理的距離，控制隱患。

3.3 提升線路的抗冰能力

進行線路的優(yōu)化工作時，需要注意避開一些氣候會劇烈變換的地區(qū)或區(qū)域。冷熱空氣交匯的地方盡量減少工程安排，為了降低履冰現(xiàn)象對輸電線路的損壞，需要在進行對區(qū)域的冰雪狀況進行充分的研究分析，對輸電的走廊進行全面的調(diào)查研究，然后做針對性的設(shè)計，加大線路的抗冰能力。如果需要對現(xiàn)有運行的輸電線路進行抗冰害能力的增加設(shè)計時，也要充分結(jié)合實際情況進行針對性設(shè)計。

3.4 設(shè)置融冰裝置

對那些履冰情況極其嚴重的地區(qū)需要進行一定的融冰裝置或者其他裝置的增設(shè)，利用自動化技術(shù)進行對這些區(qū)域的線路履冰情況的實時監(jiān)控。利用遠程的遙感技術(shù)進行對運營中的輸電線路的履冰監(jiān)控。對導(dǎo)線、絕緣子以及桿塔都需要進行實時監(jiān)控，做到對相關(guān)情況的及時掌握，利用融冰或者除冰等有效性措施解決輸電線路中的實際問題。

3.5 防雷接地技術(shù)

高壓的架空輸電線路一般都是在曠野地區(qū)，具有較長的線路距離，這樣的話就比較容易受到雷擊事故。遭受雷擊之后很容易導(dǎo)致線路系統(tǒng)中的絕緣子燒毀或者導(dǎo)致線路跳閘等事故，所以防雷工作時十分必要的。假設(shè)避雷針或者避雷線進行分流可以有效的防止雷擊事故。

4 輸電線路的設(shè)計

4.1 路徑選擇

進行對輸電線路的路徑選擇是線路設(shè)計工作中的一項重要工序，建立在實際情況上進行對交通條件以及地址情況的全面了解，必須保證線路的路徑上具有不錯的交通條件，可以方便工程的高效進行，不過需要避免為了追求便利的交通條件而進行過分的增加線路成本。目前我國對線路的搭建施工比較依賴大型的機械設(shè)備，如果交通困難的話是會嚴重影響工程進度的，因此需要盡量選擇最短的路徑。

4.2 線路設(shè)計

4.2.1 輸電線路材料的選擇

110kV的輸電線路在實際的運行中就會存在很多的危險因素，因此要想延長線路的使用壽命必須對線路搭建時的材料選擇有足夠的重視，根據(jù)導(dǎo)線在電網(wǎng)系統(tǒng)中的實際運行作用進行對材料的選擇。一般情況是要運用那些高耐熱以及具有高導(dǎo)電率的材料，在我們常見的鋼、鋁、銅等材料中性能最佳的是鋁，鋁材料具有很高的導(dǎo)電率以及不錯的使用壽命，很好地滿足了實際工程的要求。

4.2.2 架空線的間距

經(jīng)過不斷地摸索和研究，目前進行線路架空時，桿塔中的桿型主要是有角鋼塔、鋼管桿、上字型直線鐵塔、貓頭型直線鐵塔以及鋼管電桿等。目前的具體設(shè)計中的標準一般是保證300米的水平檔距、400米的垂直檔距離。對桿塔的主桿進行離心技術(shù)制造，運用焊接的技術(shù)就可以實現(xiàn)對主桿接頭的連接，其壁厚需要保持50毫米的厚度。利用國家工程規(guī)定的標準鋼料進行搭建和制造。

4.2.3? 絕緣子串設(shè)計

目前我國的各級變電站中進行對電壓配電裝置中的所有高壓用電器的連接和固定以及絕緣都是通過絕緣子以及導(dǎo)電體來實現(xiàn)的，在進行對工程所用的絕緣子的選擇上必須保證其具有足夠的絕緣程度，以及需要具有良好的耐熱耐高溫的性質(zhì)。根據(jù)絕緣子在工程應(yīng)用中的受力特點，實際搭建中在直線型的桿塔上進行懸吊垂方式搭建，在耐張的桿塔上形成耐張串。另外，戶外使用的絕緣子需要增長其沿面的放電距離，保證在雨天等特殊天氣可以阻斷水流等，進一步保障在特殊的氣象環(huán)境中絕緣子也可以具有良好的工作狀態(tài)和絕緣效果。

4.2.4? 支撐線路的桿塔設(shè)計

110kV的輸電線路的實際搭建工程中占比較大支撐方式的就是利用桿塔，因此結(jié)合線路的實際情況進行對桿塔的設(shè)計。通過對實際的地段地勢以及周遭的環(huán)境因素的研究分析制定科學(xué)合理的桿塔模式的設(shè)計，進一步提高桿塔的外部抗干擾能力，提高其運行的穩(wěn)定以及安全性能。

4.3 參數(shù)設(shè)計

進行負荷量的計算是在進行供電設(shè)計工作中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要來源之一。保證載荷數(shù)據(jù)的精確以及準確對于進行線路材料的選擇以及用電器的選擇具有直接影響。如果計算的結(jié)果具有較大的誤差的話，會直接導(dǎo)致導(dǎo)線材料以及電器選取的不合理，有可能造成對金屬材料的浪費和對投資成本的浪費。如果計算結(jié)果相對較小的話，會大大縮短輸電線路的使用壽命，造成線路的過早老化，也會有可能燒壞用電器，這就是更大的經(jīng)濟損失了。因此必須保證對負荷載量的精確計算，對于主干線線路的材料選擇和布置以及對用電器的布置具有重要的意義。

4.4 輸電線路防雷設(shè)計

因為在實際工程中，110kV的輸電線路本身的分布是十分廣泛的，具有很長的線路總長，因此遭受到雷擊的可能性是非常大的。所以在進行高壓輸電線路的設(shè)計時是有必要增加防雷擊的設(shè)計的。結(jié)合周遭的環(huán)境進行充分的調(diào)查，包括周邊的一切花草樹木以及房屋建筑，對一切雷擊的可能誘導(dǎo)因素進行一一排查，提高避雷設(shè)施的性能，同時需要保證避雷針或者避雷線同高壓輸電線路之間的合理間距。

4.5 輸電電壓的設(shè)計

4.5.1 電壓損失

輸電線路上的電壓損失同材料以及導(dǎo)線的截面積和長度都有關(guān)系。在不同的設(shè)計條件下應(yīng)該選擇使用不同的載體，這就導(dǎo)致了不同的電壓等級以及鋪設(shè)方式。保證電壓質(zhì)量在合格的要求范圍之內(nèi)。110kV的高壓輸電線路中必須要嚴謹?shù)目紤]壓降問題。相關(guān)的工作人員必須做到對每條線路的電壓降了然于胸，以此為基礎(chǔ)利用針對性的措施降低線路運輸?shù)碾妷簱p失。在達到線纜的規(guī)定電壓降的標準之后，進行對線路的搭建時遇到這種情況會加大線路的截面積，這會影響到輸電線路的本身抗阻，因此出于對正常工作狀態(tài)的保護，必須對相應(yīng)的斷路器進行重新的計算配置，保障電路的安全運行。

4.5.2 輸電電壓的確定

輸電線路在搭建好之后進行實際的投入運營后其受電端是需要較為明確的端電壓激勵的，但是運營時進行電路的輸配電或者輸變電的相關(guān)工作時，整體電路的阻抗會隨著電路的增加而增加，因此也會在一定程度上加大輸電線路的電壓降，進一步的影響是會降低受電端的端電壓的，會影響到輸配電的正常運行。線路的輸送電的能力同其電壓等級是有著相關(guān)性的。如果電路的電壓等級越高，它的輸電半徑就會越大，因此高電壓的輸電線路必然比中低電壓的輸電線路的輸電半徑大?？梢园l(fā)現(xiàn)，進行對輸電電壓的確定時是受控于線路電壓等級以及用戶的終端密集度的。

結(jié)束語：

綜上所訴，110kV的高壓輸電線路能否進行安全穩(wěn)定的長期運行，進行合理的方案設(shè)計是不可缺少的，但是線路設(shè)計是一項非常復(fù)雜的綜合性技術(shù)，具有較為嚴格的 質(zhì)量要求。其中對線路的設(shè)計方案的合理與否會對輸電線路的運行經(jīng)濟收益產(chǎn)生直接影響，另外我國的電網(wǎng)系統(tǒng)能否保證安全的穩(wěn)定運行也是受其影響的。所以必須保證要結(jié)合工程實際情況進行對電路的科學(xué)設(shè)計，避免生搬硬套的現(xiàn)象出現(xiàn)。想要做好這一工作，必須在實際情況的基礎(chǔ)之上進行針對性的優(yōu)化方案的設(shè)計，不斷地進行深化研究和探索創(chuàng)新，進一步加強現(xiàn)階段的線路運行的安全穩(wěn)定性能，滿足國家日益增強的電網(wǎng)要求。

參考文獻：

[1]盧德兵.高壓電網(wǎng)110kV輸電線路設(shè)計研究[J].電子制作，2015（18）：74-75.

[2]藍昭鋒.高壓電網(wǎng)110kV輸電線路設(shè)計探討[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015（09）：148-149.

[3]王超.淺談高壓電網(wǎng)110kV輸電線路設(shè)計[J].通訊世界，2014（10）：98-99.

[4]劉昊.高壓電網(wǎng)110kV輸電線路的設(shè)計研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013（20）：16.

[5]楊安會，王光耀.高壓電網(wǎng)110kV輸電線路設(shè)計[J].機電信息，2010（36）：113+145.

（江蘇惠泉電力設(shè)計有限公司，江蘇 宜興 214200）