110kV~220kV輸電線路安全設(shè)計要點分析

姬曉霆

摘要：隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們對用電可靠性的要求日益提高，110～220kV輸電線路為高壓輸電線路，是電力企業(yè)發(fā)展的重要脈絡(luò)，合理、科學(xué)的設(shè)計110～220kV輸電線路對整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行有著重要的影響。

關(guān)鍵詞：110～220kV;輸電線路;設(shè)計要點

1.路徑選擇

路徑選擇是線路建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。若選擇不當(dāng)，可能出現(xiàn)威脅線路安全運行的情況，也可能發(fā)生影響城鎮(zhèn)規(guī)劃實施、行人不便及其他設(shè)施等問題，因此在具體工程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際情況，做好調(diào)查研究，綜合考慮施工、運行、交通條件、該項目區(qū)域的城鎮(zhèn)規(guī)劃及不占或少占農(nóng)田等因素，在多個路徑方案中綜合比較，力爭選出較短的路徑方案，做到安全可靠、經(jīng)濟合理。在設(shè)計工作中，選擇路徑方案必須做到統(tǒng)籌兼顧、全面安排，綜合考慮各方面因素，從整體出發(fā)，全面做好工作。

2.線路設(shè)計

110～220kV線路組成較為復(fù)雜。送電線路可能是單回路也可能是多回路，但僅就一個回路的三相導(dǎo)線來說，它們的布置方式有三類：三角形布置、水平布置、垂直布置。導(dǎo)線水平排列時，在正常運行電壓氣象條件下，由于風(fēng)荷載的作用，使整個檔距導(dǎo)線發(fā)生搖擺，檔距中央導(dǎo)線擺動幅度最大。當(dāng)導(dǎo)線發(fā)生不同步搖擺時，檔距中央導(dǎo)線之間相互接近，可能會導(dǎo)致線間空氣間隙擊穿，從而發(fā)生線間閃絡(luò)。導(dǎo)線垂直排列時，受電線覆冰不均勻或電線覆冰脫落產(chǎn)生跳躍或者電線舞動產(chǎn)生大幅度上下運動的影響，垂直導(dǎo)線之間距離接近，可能發(fā)生線間閃絡(luò)。因此，在線路設(shè)計時根據(jù)實際情況，選擇布置方式，并且線間距離要滿足規(guī)程規(guī)定。

除此之外，導(dǎo)線的選型也極為重要，導(dǎo)線是架空輸電線路的重要部件，具有有傳導(dǎo)電流、輸送電能的作用。就架空線路而言，由于導(dǎo)線長期在曠野、山區(qū)或湖海邊運行，需要承受自身重量以及風(fēng)、冰等外荷載的作用，又受氣溫劇烈變化的影響和化學(xué)氣體等侵蝕。因此，在選擇輸電線路導(dǎo)線時，要求導(dǎo)線具有良好的導(dǎo)電性能，較高的機械強度、疲勞強度和耐振性能，較小的溫度伸長系數(shù)，一定的耐化學(xué)腐蝕性等能力。根據(jù)110～220kV輸電線路周圍的實際環(huán)境，選擇合理的導(dǎo)線。當(dāng)前，在我國110～220kV輸電線路中，鋼芯鋁絞線導(dǎo)線應(yīng)用的最為廣泛，它是由機械強度較高的鋼芯為芯線，以承受張力，外面繞幾層導(dǎo)電性能好的鋁線合并絞制而成。這種導(dǎo)線具有良好的機械強度，可以傳輸大電流。其中220kV輸電線路的電壓等級較高、電能輸送量很大，為了減少對電暈和高頻通訊的影響，220kV輸電線路通常需要使用兩根或者兩根以上的分裂導(dǎo)線。另外，導(dǎo)線表面上不能出現(xiàn)腐蝕斑點或者夾雜物，要確保導(dǎo)線表面的平滑和圓整，并且導(dǎo)線的絞合必須要緊密均勻，導(dǎo)線絞合密實度要滿足輸電線路的放線標(biāo)準(zhǔn)。

避雷線架設(shè)在導(dǎo)線上方，防止導(dǎo)線遭受雷擊。避雷線選型時要求機械強度高、耐振、耐腐蝕，具有一定的導(dǎo)電性能和足夠的熱穩(wěn)定性。按防雷設(shè)計要求，可架設(shè)1根或兩根地線，與導(dǎo)線形成的保護角及線間距離要滿足規(guī)范要求，以保護導(dǎo)線不受雷擊傷害而引起閃絡(luò)跳閘停電事故。避雷線一般采用鍍鋅鋼絞線，近年來，為滿足地線載波、減少對通信設(shè)施的干擾、降低能耗等要求，在220kV以上的線路中，也有采用良導(dǎo)體地線，如鋁包鋼絞線、鋼芯鋁絞線等，在沿海地區(qū)，受腐蝕強度影響，多采用鋁包鋼芯鋁絞線。另外，目前輸電線路避雷線設(shè)計中還有采用1根普通地線加1根OPGW光纜或者是2根OPGW光纜的敷設(shè)方式，OPGW光纜除了防止雷擊外，還可實現(xiàn)光纖通信、遠(yuǎn)動、繼電保護和圖像傳輸及線路運行檢修監(jiān)測和氣象參數(shù)的量測等作用。

3.桿塔設(shè)計

桿塔是輸電線路的骨架，是支撐輸電線路的重要基礎(chǔ)，用來支持導(dǎo)線、地線及其他附件，使導(dǎo)線、地線、桿塔彼此保持一定的安全距離，并使導(dǎo)線對地面、交叉跨越物或其他建筑物等設(shè)施保持允許的安全距離。導(dǎo)線、地線在桿塔上有多種布置方式，桿塔頭部尺寸應(yīng)滿足絕緣配合和帶電作業(yè)的要求。桿塔不僅承擔(dān)著導(dǎo)線、地線其他部件及本身的重量（耐張桿塔還要承受導(dǎo)線、地線的張力），還要承受側(cè)面風(fēng)壓，因此，對桿塔設(shè)計時要求應(yīng)具有足夠的高度和機械強度，以保證線路在發(fā)生故障和自然因素變化（如大風(fēng)、暴雨或冰凍等）的情況下不致出現(xiàn)折斷、傾斜或倒塔等現(xiàn)象。

桿塔選型應(yīng)從安全可靠、維護方便并結(jié)合施工、制造、地形、地質(zhì)和基礎(chǔ)型式等條件進行技術(shù)經(jīng)濟比較。在走廊清理費用較高及走廊較狹窄地帶，宜采用導(dǎo)線三角形排列的桿塔;對非重冰區(qū)還宜結(jié)合遠(yuǎn)景規(guī)劃采用雙回路或多回路桿塔;在重冰區(qū)地帶宜采用單回路導(dǎo)線水平排列的桿塔;在城市或城郊可采用鋼管塔等窄基塔。如果沒有相關(guān)規(guī)定要使用新型桿塔，輸電線路可以采用運用成熟的桿塔;如果某個地區(qū)的輸電線路必須要使用新型桿塔，要做好桿塔結(jié)構(gòu)受力計算，并做好桿塔試驗，在確保桿塔質(zhì)量合格之后再投入使用。

4.絕緣子及金具設(shè)計

絕緣子在輸電線路中用于支持或懸掛導(dǎo)線，使之與桿塔絕緣，保障線路安全可靠地傳輸電力。因此，在選擇絕緣子時應(yīng)具有較高的機械強度和良好的電氣絕緣性能，同時對化學(xué)雜質(zhì)的侵襲也應(yīng)具有足夠的抗御能力，并能適應(yīng)周圍大氣條件劇烈的變化，如溫度、濕度變化等。目前絕緣子按其結(jié)構(gòu)分為針式絕緣子、盤形懸式絕緣子（瓷質(zhì)、鋼化玻璃）、棒形懸式復(fù)合絕緣子（用于直線塔）和陶瓷絕緣橫擔(dān)。金具在輸電線路上，主要用于支持、固定和接續(xù)導(dǎo)、地線及將絕緣子連接成串，亦用于保護導(dǎo)線和絕緣體。設(shè)計時根據(jù)線路所在污區(qū)等級及桿塔（直線塔、耐張塔）選擇合適的絕緣子型號及絕緣子片數(shù)，且絕緣子機械強度的安全系數(shù)及金具強度安全系數(shù)必須滿足規(guī)范要求。導(dǎo)線懸垂串一般為單聯(lián)絕緣子串，在大載荷和重要交叉跨越時宜采用雙掛點雙聯(lián)絕緣子串。

5.防雷設(shè)計

輸電線路的防雷設(shè)計是保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的重要措施，為了確保110～220kV輸電線路的防雷效果，針對電力系統(tǒng)不同的線路結(jié)構(gòu)，要設(shè)計不同的防雷結(jié)構(gòu)，110～220kV輸電線路的防雷設(shè)計通過在線路上安裝各種防雷設(shè)備，確保輸電線路的安全性。其一，接地保護，根據(jù)輸電線路的結(jié)構(gòu)特點，接地保護是最常見的防雷設(shè)計方式，通過接地將施加在輸電線路上的強電流、強電壓導(dǎo)入地下，同時110～220kV輸電線路防雷設(shè)計要正確選擇防雷設(shè)備的位置，使不同防雷設(shè)備之間相互配合。其二，設(shè)備保護，加強對避雷器、計算機等設(shè)備的管理，采用綜合性的保護措施，及時保護全面監(jiān)測其運行狀態(tài)，及時更換損壞的設(shè)備。其三，屏蔽保護，重點屏蔽輸電線路的干擾信息，做好信號線屏蔽設(shè)計，將屏蔽電纜和電源線相結(jié)合，其四，在輸電線路多雷區(qū)，如果是同塔雙回線路，可采用差異性絕緣設(shè)計達(dá)到防雷保護目的，確保輸電線路連接的穩(wěn)定性和有效性。

6.結(jié)語

110～220kV輸電線路承擔(dān)著輸送和分配電能的任務(wù)，是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，其設(shè)計的恰當(dāng)與否直接影響整個電網(wǎng)運行的安全性和可靠性。設(shè)計人員必須全面考慮多方面因素，在考慮設(shè)計安全穩(wěn)定運行的同時降低造價，設(shè)計者要從線路路徑設(shè)計、導(dǎo)線選擇、桿塔設(shè)計、絕緣子金具選擇及防雷等方面深入分析。

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