電力工程中110kV 輸電線路設計與優(yōu)化路徑研究

邢 峻，肖超群，袁賓賓，張曉曉

（山東華岳電力技術有限公司，山東 東營 257091）

在我國社會經(jīng)濟不斷發(fā)展與民眾生活水平日益提升的背景下，社會的用電需求大幅增加?；诖?，電力企業(yè)需要不斷革新電力技術并對高壓輸電線路的建設給予高度關注。與此同時，輸電線路的建設過程也要綜合考量110kV 輸電線路的搭設需求，這樣才能為線路的施工質量提供保障，繼而在維護我國電力企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的同時推動我國社會經(jīng)濟的有序發(fā)展。

1 110kV 線路設計特點

在我國的高壓輸電線路網(wǎng)架中，110kV 輸電線路是最為常見的線路類型?；谠摼€路的特殊性，在野外、郊區(qū)的線路架設方式與城市線路有所差異。在野外或郊區(qū)通常采用架空線路敷設的方式，而在城市則以電纜敷設為主。此外，不同線路類型的具體分工也不盡相同，如110kV 線路的主要作用是連接地區(qū)之間的電網(wǎng)。如今，隨著我國整體經(jīng)濟的飛速發(fā)展，國內電網(wǎng)的建設規(guī)模有了明顯增加，加之人們用電需求的激增，對110kV輸電線路的設計及應用提出了更高要求。對此，為保證輸電線路的安全運行，技術人員更要加強對輸電線路的研究，以提高輸電線路設計合理性、節(jié)能型及高效性，維護我國整體經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展[1]。

2 輸電線路設計存在的重要問題

輸電系統(tǒng)是整個電力系統(tǒng)的重要組成部分，由于我國普遍使用的輸電線路和電纜的范圍相對較小，屋頂結構有許多組件，如屋頂布線、塔架、導體、絕緣體和接地裝置。因此，采用一般結構修建輸電線路可能會造成無法完全消除的損壞。然而，在設計110kV輸電線路時，設計人員忽略了輸電線路長度與實際情況之間的不匹配，這已成為一種潛在的安全隱患。為了將來更換新舊電源，增加運行的不穩(wěn)定性，很難保證安全，特別是難以分析當?shù)氐牡刭|、地形、人文和水文等條件，導致電網(wǎng)分布不均。

110kV 電纜設計管理和控制要點是，在規(guī)劃輸電系統(tǒng)之前，應進行充分和全面的現(xiàn)場研究，例如，建筑條件是否適宜，是否有摩天大樓，是否有長期鳥類采集、森林覆蓋等話題。如果出現(xiàn)此類問題，有必要避免與高層建筑跨越施工線，這取決于鳥類融合期的長度以及對適當對策的周期性反應。

設計圖紙時要實事求是，該項目的所有細節(jié)都經(jīng)過了仔細審查，渠道的潛在安全風險將繼續(xù)消除。規(guī)劃師必須積極與負責施工的人員溝通，重新設計和改進施工中的問題。監(jiān)理人必須嚴格審查圖紙，按照相關行業(yè)標準進行審查，并與規(guī)劃師合作進行有效更改[2]。

3 電力工程中110kV 輸電線路設計與優(yōu)化路徑

3.1 設計初步工作

施工圖設計作為輸電線路工程建設的首要環(huán)節(jié)，具體的工作內容主要包含以下幾點：首先是結合工程建設所在地的電網(wǎng)建設及實際供電需求選擇對應的導線型號。在施工圖設計前，設計人員需深入實地調查，全面了解工程所在地的具體情況，而后基于了解到的實際用電需求以及對周遭環(huán)境的適應性來選擇適合大小的導線截面，確保輸電線路的建設能夠滿足電網(wǎng)規(guī)劃負荷要求。同時還需考慮到隨著社會發(fā)展，山區(qū)的用電量也會明顯上漲。因此，設計人員還需通盤考慮輸電線路運行后的狀況，若是輸電線路在運行后的較短時間內便達到負荷要求，而當線路長期處于滿負荷的運行狀態(tài)時便會對線路造成損傷。對此，為避免上述情況的發(fā)生，在選擇線路導線的截面大小時便要考慮到此種狀況。當然，導線截面的選擇并非越大越好，而是要遵循選擇適中的原則，且在確定了導線型號后還要進行避雷線的搭配。除了對材料的考量外，氣候條件亦是初步設計階段必須關注的重點，為最大限度減輕氣候條件對110kV 架空輸電線路的影響，設計人員需聯(lián)系當?shù)貧庀蟛块T，全面了解當?shù)貧v年的最低及最高溫度，以縝密的計算來為當?shù)?10kV 架空輸電線路的設計規(guī)劃提供指導[3]。

3.2 桿塔施工技術

桿塔在輸電線路中主要發(fā)揮著支撐輸電線路的作用。因此，桿塔的建設質量將對整個輸電線路的質量與安全有直接性的影響。對此，電力企業(yè)不僅要意識到桿塔施工的重要性，更要明確桿塔在整個輸電線路工程施工中的重要地位。

3.2.1 規(guī)范施工

工程整體的施工質量主要受施工的規(guī)范程度影響。針對工程項目的具體施工，設計圖紙中均有明確的規(guī)范及標準，此足以表明圖紙對項目工程的重要性。合理的圖紙設計能為工程的施工質量提供保障，而要確保圖紙設計的合理性，需設計人員深入現(xiàn)場展開勘察，了解工程所處位置的環(huán)境、氣候等各方面條件后，方能在圖紙中做出明確標識，以此提高施工單位的施工警惕性并防止桿塔傾倒或桿塔沉降的現(xiàn)象發(fā)生。此外，有關桿塔的埋設深度與桿塔高程也要按照前期勘測所得之數(shù)據(jù)來合理設置，進一步保障桿塔的安全及穩(wěn)定。

3.2.2 塔基質量控制

塔基質量的控制主要有兩個關鍵控制面，分別是塔基的正面及側面。控制的具體內容是塔基的坡地以及塔基的修建是否符合設計規(guī)定的質量標準。做好上述主要控制工作，才能為塔基建設的牢固度與穩(wěn)定性提供保障，繼而避免塔基下沉的情況出現(xiàn)；其次，塔基質量控制還需從塔基抵御外部襲擊的能力入手。當前國內在建設桿塔塔基時普遍采用鋼混基礎結構，該結構最主要的優(yōu)勢是具有極強的抵御外部襲擊能力，但鋼混基礎結構施工也對巖石地基有著較高要求。因此，確保桿塔地基施工質量需做好基塔底部巖石成分的勘察，確保巖石結構完整方能為塔基施工的順利開展提供保障[4]。

3.2.3 優(yōu)化塔腳

不同地區(qū)的地理環(huán)境有所差異，因此，輸電線路的塔腳建設亦需考慮所處建設區(qū)域的地理環(huán)境。如塔腳所處建設區(qū)域為高聳的山脊，便需對地底層面的土方挖掘量予以合理控制；而在坡度陡峭的區(qū)域導致桿塔與塔腳之間存在較大的高差時，則中立柱的高度應盡可能地延長，以讓桿塔與塔腳間的高差得到平衡。

3.2.4 排水溝施工

先期的輸電線路桿塔地基建設是為了給項目開展打基礎，后期的運行則需基于排水溝來提供相應保障。好的排水環(huán)境能最大限度地減輕大自然水體對基面的影響。因此，必須對排水溝的施工給予同等重視。倘若排水施工不是處于平坦的地形區(qū)，則排水溝的建設與桿塔的水平距離不得低于3m。此外，排水渠的設計還要參考所在區(qū)域的山體形勢，做好坡體與坡面水體的攔截，從而降低大自然水體對基礎設施的影響。

3.3 導線和避雷線的絕緣配合與防雷設計

3.3.1 絕緣配合設計

110kV 的輸電線路屬于高壓線路，因此需要搭配絕緣設計。首先，需要對區(qū)段的絕緣強度進行劃分；其次要依據(jù)氣候條件來確定污穢等級，從污穢等級反饋的絕緣性能入手采取適宜的防范措施，以滿足架空線路絕緣設計的要求；最后，為強化線路運行安全，絕緣配合設計還需明確絕緣子串數(shù)目，這需要設計人員對線路的荷載條件及電壓等級展開綜合性分析，在全面了解不同區(qū)段的絕緣子串應用條件后才能發(fā)揮其最大作用并提高架空線路的設計質量。

3.3.2 110kV 輸電線路防雷技術

（1）接地電阻設計。110kV 輸電線路往往涉及較廣的覆蓋面，因此提高了施工成本。為降低施工成本，施工隊伍可在施工接地電阻時盡可能降低桿塔的接地電阻存量，這樣既不會影響避雷效果，也能達到節(jié)約施工成本的目的。同時，桿塔接地電阻降低也不會導致雷擊桿塔后的電位出現(xiàn)較大波動幅度，而在絕緣子能夠正常為輸電線路提供保護的前提下，輸電線路的抗雷擊水平也將得到提升，從而降低雷擊跳閘事件的發(fā)生概率。當然，這也要求技術人員在開展線路設計、施工以及維護時根據(jù)土壤實際狀況來對接地電極的深度及大小予以合理調節(jié)，具體可通過改變接地體的角度或使用接地模塊等方式來降低土壤的天然電阻率，以此達到從源頭上減少線路維護成本的目的。（2）雙避雷線同負保護角的設計。雙避雷線同負保護角的設計是110kV 輸電線路防止雷擊的重要手段。關于雙避雷線的使用，需要注意以下幾大技術要點：一是對避雷線與導線距離的控制需要預先做好測量工作，確保兩者的水平間距在標準范圍以內；二是根據(jù)當前的技術水平擇優(yōu)選擇線路敷設方案，視實際條件選擇設置密集輸電線路，必要時可將輸電走廊取消來降低敷設成本。（3）保證設計數(shù)據(jù)及方法的準確性。為保證輸電線路的敷設質量，在前期進行實地勘察時需要多次測量，以最大限度減少設計誤差。為進一步減少線路的施工成本，除采用上述接地電阻設計的方法外，還可視現(xiàn)場情況合理選用填充降阻物、地基深埋等方式。（4）設計布局輸電線路以保證其合理性。合理的輸電線路必然要避開雷擊高發(fā)地，但若條件限制無法完全避開，則要做好預防措施。當然，盡量避開是首要選擇；其次要避開較為潮濕的區(qū)域，尤其是素有雷暴走廊之稱的峽谷順風口、沼澤、湖泊、水庫等區(qū)域，更要與之遠離；最后則是要避開山、田交界等土壤天然電阻率較低的地區(qū)。（5）耦合地線在降低線路反擊跳閘與雷電繞擊事件方面有著突出作用，因此需要增加架空線里的耦合地線數(shù)量。（6）安裝可以控制的放電避雷針裝置?？萍嫉倪M步使輸電線路的雷電防護能力可以通過添置裝置設備來提升，如自動重合裝置便可處理一些閃絡性的跳閘事故，為供電正常提供保障[5]。

3.4 線路終勘

（1）定線測量。為保證施工方案的可行性與線路的運行安全，除了要依據(jù)選線規(guī)范開展定線測量外，也要預留足夠的空間來保障轉角桿塔的設置穩(wěn)定。（2）斷面測量。斷面測量需依據(jù)相應的規(guī)范性原則，即測量必須沿著線路中心線展開。在山區(qū)地帶地形較為復雜，則需將布點的間距適當縮短。此外，斷面圖的繪制也必須在現(xiàn)場進行，一來方便對圖紙進行修正，二來能保證圖紙與地質情況一致，最大限度地減少施工誤差。（3）定位測量。有關山區(qū)架空線路的設計，其中一項重點內容便是定位測量。定位測量是一種以現(xiàn)場勘測的方式來定位圖紙塔桿位置的測量方法?？紤]到圖紙設計往往會與現(xiàn)場情況存在些許出入，針對桿塔位置與型號的確定還需結合線路的運行需求。當然，設計人員也要對現(xiàn)場檢驗給予高度重視，而測量的最終結果也應交由施工方保存，確保桿塔位置與線路布置均是按照相關圖紙執(zhí)行，從而最大限度地減少施工誤差，提升施工質量。

3.5 線路架設施工技術

按照展放的劃分標準可將架線施工劃分為拖地與張力張開兩種張力現(xiàn)實形式。其中，拖地展開也被稱作不對線盤制動，是以人工來進行拖動而不借助任何設備的方法。雖然該方法的操作過程相對較為簡便，但會在一定程度上導致導線磨損，從而對導線的使用壽命產(chǎn)生影響。此外，因過程全然依賴于人工，勞動效率偏低。而張力放線則借助機械的牽引力，讓導線能夠在安全距離通過交叉物。在機械的輔助下，不僅能保證良好的放線質量，且效率也更高。該方式的弊端也十分明顯，那便是需要運用放線滑車，導致施工成本增加且對施工環(huán)境有一定要求。就目前而言，我國采用的放線滑車直徑通常為導線直徑的10 倍以上，而為減少鋼絲彎曲應力及磨損，架線后通常還要進行緊線，以便在減少浪費的同時讓輸電線路的整體性能得到提升。緊線的過程通常需要對各方因素進行全面考察，如混凝土的強度以及桿塔的牢固度等，緊線時的張力過大可能導致塔身變形，對后期的尺度觀測產(chǎn)生影響。此外，針對輸電線路工程項目的核心環(huán)節(jié)，即輸電線路的架設，做好前期的各項準備工作方能為線路的建設質量提供有力保障。準備的具體事項：首先，需確保工程所需的各項材料、設備齊全以及對架設線路的合理規(guī)劃；其次，做好材料與線路的質檢工作，從源頭上杜絕線路質量問題；再次，合理把控可能影響線路安全的關鍵因素，諸如線路是否存在裂縫、線路的彎曲度超出了限定標準等。對于上述可能造成質量問題的因素必須引起施工方的高度關注；最后，要對混凝土的強度予以嚴格控制，確?；炷翉姸确舷嚓P標準要求方能最大限度地減少控制塔桿的不良受力，繼而保證塔桿張力滿足相關標準要求[6]。

4 結語

針對110kV 輸電線路的優(yōu)化設計不僅能降低輸電線路的敷設成本，而且能帶來更高的社會與經(jīng)濟效益。當然，需要優(yōu)化設計之處也絕不僅限于輸電線路，其他電網(wǎng)工程的設計方案也應根據(jù)綜合需求來設計并優(yōu)化，這樣才能最大限度地提升工程的建設質量并滿足社會的實際應用需求。