摘 要：在現(xiàn)階段我國(guó)電力系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)過(guò)程中，架空輸電線路的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的核心課題，其設(shè)計(jì)不僅需要相關(guān)設(shè)計(jì)師熟悉專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并且還需要有處理現(xiàn)場(chǎng)有可能發(fā)生的各種復(fù)雜局面的工作經(jīng)驗(yàn)。因此，在本文中筆者就主要針對(duì)目前我國(guó)架空線路各環(huán)節(jié)中的設(shè)計(jì)應(yīng)注意事項(xiàng)進(jìn)行了全面、深入地分析，與此同時(shí)還就目前設(shè)計(jì)和常規(guī)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的區(qū)別工作做出闡述和介紹，僅供大家參考。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化；架空輸電線路；設(shè)計(jì)；有效措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TM751 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）36-0063-02

引 言

在目前我國(guó)電力線路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，其線路設(shè)計(jì)工作一般可以詳細(xì)分為了室內(nèi)的選線定位、現(xiàn)場(chǎng)勘察、現(xiàn)場(chǎng)定位測(cè)量、室內(nèi)排桿定位等幾個(gè)關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，這幾個(gè)環(huán)節(jié)共同組成并且相輔相成，各自都擁有工作的關(guān)鍵點(diǎn)。那么在下文中筆者就結(jié)合著多年在該領(lǐng)域內(nèi)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要研究和分析一下在輸電線路設(shè)計(jì)過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)和常規(guī)設(shè)計(jì)工作的異同以及需要尤其注意的幾個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題：

1 優(yōu)化架空輸電線路設(shè)計(jì)的有效措施

1.1 輸電線路路徑優(yōu)化

我國(guó)輸電線路選線是線路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，路徑設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性對(duì)其線路的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo)以及施工和運(yùn)行條件都起著至關(guān)重要的作用。在整個(gè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該首先了解當(dāng)?shù)氐臍庀蟆⑺囊约熬唧w的地質(zhì)條件。并根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦翁攸c(diǎn)，科學(xué)合理地選擇其設(shè)計(jì)路徑。

1.2 架空輸電線路的導(dǎo)地線選型工作

在監(jiān)控輸電線路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)電線的應(yīng)用材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行慎重的選取和檢測(cè)。在檢測(cè)和選取過(guò)程中，管理人員要從電力線路導(dǎo)線的具體電氣特性、機(jī)械特性、投資分析和施工的許多方面對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行各種導(dǎo)線截面的經(jīng)濟(jì)比較和相關(guān)技術(shù)的分析，而不只是考慮其架空輸電線路的基建初投資。圖1為架空輸電線路選擇電力線路的導(dǎo)線截面。

1.3 架空輸電線路的基本設(shè)計(jì)

在實(shí)踐中桿塔基礎(chǔ)作為相關(guān)輸電線路結(jié)構(gòu)的核心構(gòu)成部分，其工程的整體性造價(jià)、工期和勞動(dòng)總消耗量在整個(gè)工程項(xiàng)目中占很大比重，電力線路建設(shè)周期約占整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)周期的一半，那么總體的運(yùn)輸量就約占到整體工程的60%之多，相關(guān)基本建設(shè)成本占項(xiàng)目總成本的20～35%。輸電線路桿塔基礎(chǔ)在其應(yīng)力水平上不同于其他建筑基礎(chǔ)。其主要原因是輸電線路桿塔基礎(chǔ)除了受到相應(yīng)的向下壓力外，還會(huì)受到相同大小的上拔力的影響，并且還將有水平方向上力的作用。許多輸電線路桿塔基礎(chǔ)都有著明顯的特點(diǎn)，地基分布在整個(gè)路徑上，沿線地形也十分明顯，地質(zhì)情況、地基力學(xué)的基本性質(zhì)差異非常大，并且該地區(qū)的交通運(yùn)輸條件同時(shí)也是魚(yú)龍混雜。所以在輸電線路的基本設(shè)計(jì)中，從塔的地質(zhì)條件、地基荷載的具體特征、地基承載力和基礎(chǔ)施工手段等方面，綜合分析比較地基的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和施工條件。

1.4 桿塔類(lèi)型的選擇

對(duì)于運(yùn)行十多年的老線路出現(xiàn)對(duì)地距離不夠出現(xiàn)的隱患問(wèn)題，設(shè)計(jì)新建線路時(shí)要合理采用較高的桿塔使水平檔距減小從而提高導(dǎo)線對(duì)地距離。加高線路工程設(shè)計(jì)時(shí)采用酒杯型鋼管塔減少占地面積，安裝便捷，同時(shí)還可以縮短工期。另外電桿的埋設(shè)深度應(yīng)根據(jù)電桿的材料、高度、土壤情況而定，但不應(yīng)小于桿長(zhǎng)的1/6，使電桿在正常情況應(yīng)能承受風(fēng)、冰等荷載而穩(wěn)定不致倒桿。為使電桿在運(yùn)行中有足夠的抗傾覆裕度，對(duì)電桿的穩(wěn)定安全系數(shù)有如下規(guī)定：直線桿不應(yīng)小于1.5；耐張桿不應(yīng)小于1.8，轉(zhuǎn)角、終端桿不應(yīng)小于2.0。電桿埋深一般值見(jiàn)表1。

電桿埋深一般可以用如下公式計(jì)算：電桿的埋深=L/10+0.7，其中L為桿長(zhǎng)。

1.5 鐵塔結(jié)構(gòu)

架空輸電線路塔架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮結(jié)點(diǎn)構(gòu)造受桿系傳力的影響大小、塔身坡度及如何設(shè)定傳力面、斜塔體及隔膜桿的布置、截面形式的選擇等問(wèn)題。橫臂下平面斜桿通常以橫斜桿的形式布置。另外，在導(dǎo)線橫擔(dān)根部布置交叉斜材時(shí)，很多都與導(dǎo)線橫擔(dān)的主材進(jìn)行連接。連接部分的主要材料或連接板在縱向荷載作用下很容易發(fā)生變形。所以，最常見(jiàn)的解決措施就是將一根短角鋼設(shè)置在該部位節(jié)點(diǎn)上，從而提高了抗縱向荷載的能力。為了滿足設(shè)計(jì)要求，桿系傳力要符合規(guī)定。

在選擇塔型時(shí)，控制選料條件、接腿的不同配置不一樣的塔身，主材節(jié)間分段情況及計(jì)算長(zhǎng)度等問(wèn)題進(jìn)行分析，從而得到優(yōu)化的組合。另外，布置塔身斜材的形式要對(duì)幾何尺寸、外荷載及材料截面的性質(zhì)進(jìn)行考慮，分析是使用單斜或雙斜材料，采用分式雙斜材、交叉式斜材、正K形式斜材還是倒K形式斜材，還有對(duì)不同部位選擇布置形式不同等因素都要仔細(xì)比較選擇。

設(shè)計(jì)大坡度塔時(shí)，對(duì)于組合成十字?jǐn)嗝娴碾p角鋼，可以在一個(gè)平面內(nèi)使塔身斜材及節(jié)點(diǎn)板共同工作。

1.6 導(dǎo)線選擇

（1）根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度、電暈及無(wú)線電干擾等條件校驗(yàn)送電線路的導(dǎo)線截面。宜按照允許載流量及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性選擇大跨越的導(dǎo)線截面，對(duì)于海拔不大于1km的區(qū)域，采用現(xiàn)行鋼芯鋁絞線國(guó)標(biāo)時(shí)，如果導(dǎo)線外徑大于9.6mm時(shí)可以不用對(duì)電暈進(jìn)行驗(yàn)算。

（2）對(duì)導(dǎo)線允許載流量進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)，導(dǎo)線的不同其允許溫度不同：鋼芯鋁合金絞線及鋼芯鋁絞線可采用+70℃，而大跨越那么就采用+90℃；包含鋁包鋼絞線的鋼芯鋁包鋼絞線可采用+80℃，而大跨越可以采用+100℃，或者通過(guò)試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行決定；對(duì)于鍍鋅鋼絞線可采用+125℃。以最高氣溫月的平均氣溫為環(huán)境溫度，風(fēng)速要采用每秒0.5m的速度而大跨越的速度為0.6m/s；太陽(yáng)輻射功率密度為0.1W/cm2。

（3）地線可以由復(fù)合線或鍍鋅線制成，要符合機(jī)械及電氣使用要求。當(dāng)導(dǎo)線和地線架設(shè)在滑輪上時(shí)，應(yīng)計(jì)算由懸掛點(diǎn)局部彎曲引起的附加張力?；〈棺畹忘c(diǎn)的最大張力及懸掛點(diǎn)的最大張力在稀有覆冰氣象或者稀有風(fēng)速下不可以大于拉斷力的60%。在檢查短路熱穩(wěn)定性時(shí)，導(dǎo)線和地線的允許溫度如下：鋁合金絞線和鋼芯鋁絞線為+200℃；包含鋁包鋼絞線的鋼芯鋁包鋼絞線為+300℃；而鍍鋅鋼絞線為+400℃。

2 同塔多回架空輸電線路設(shè)計(jì)中的有關(guān)問(wèn)題

同塔多回路這種手段多適用于電力線路通道比較緊張的情況下，不同的送電方向或不同的電壓等級(jí)局部所運(yùn)用同一通道的情況。同塔多回路因?yàn)檫\(yùn)用了同塔并架，那么假如一出現(xiàn)事故，對(duì)于電力系統(tǒng)的負(fù)面影響也是非常嚴(yán)重的，為有效應(yīng)對(duì)這種非常特殊的重要性，就一定要在架空輸電線路工程設(shè)計(jì)的可靠方面上重新進(jìn)行分析和考慮，這樣就能夠適當(dāng)提高設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。整體線路的設(shè)計(jì)原則如圖2所示。

2.1 導(dǎo)地線以及金具的安全系數(shù)

對(duì)同塔多回的線路，因?yàn)槠浜奢d比較大，因此，在選擇接地線安全系數(shù)的過(guò)程中，應(yīng)更加合理和科學(xué)，以全面滿足線路的安全運(yùn)行，又能夠有效地控制整體電力線路的工程投資。

2.2 絕緣配置

考慮當(dāng)前多回路線路的關(guān)鍵及停電維護(hù)的困難，需要盡可能地減少工作人員的維護(hù)工作量，延長(zhǎng)其絕緣子的清掃周期，可以進(jìn)一步提高和設(shè)計(jì)同塔多回路的泄漏比距。

2.3 防雷特性設(shè)計(jì)

應(yīng)該詳細(xì)地根據(jù)送電線路的具體設(shè)計(jì)手冊(cè)中所推薦，電力線路的遭受雷擊的次數(shù)具體為：N=rhT，h=hg-2f/3，該公式中，r作為地面的落雷密度；h作為避雷線的平均高度；T作為年雷日數(shù)量；hg作為避雷線的具體懸掛點(diǎn)高度，f作為避雷線的弧垂。那么這個(gè)公式具體向我們表明，整體電力線路遭受雷擊的具體次數(shù)伴隨地線的平均高度的增高而不斷增多，比如500kV的同塔四回路中導(dǎo)線的平均高度需要比雙回路中的增加約為30m左右，比相關(guān)單回路的應(yīng)該增加約為50m，那么在這個(gè)基礎(chǔ)上的雷擊次數(shù)就為雙回路的1.6～2.0倍之多，并且為單回路受電擊次數(shù)的3.1～3.5倍張左右；其次一方面就是繞擊因素，在地線的保護(hù)角都相同之時(shí)，塔高就應(yīng)該增加20m，繞擊率隨之增大1倍。

2.4 鐵塔以及其基礎(chǔ)

根據(jù)相關(guān)塔的外荷載和塔體風(fēng)壓，將同一塔的多回路與單回路進(jìn)行比較，將成倍地增加，那么相應(yīng)鐵塔的自重、基礎(chǔ)作用力也將同時(shí)大幅度地增加。為了有效地保證其可靠性的基本要求，多回路鐵塔及其基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)工作可以借鑒重要工程系數(shù)與大跨度重要工程系數(shù)相乘的做法，需要適當(dāng)加強(qiáng)多回路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全系數(shù)。對(duì)于500kV或者220kV的大截面導(dǎo)線等同塔多回路，為了保證建筑材料的形狀系數(shù)和塔體的風(fēng)壓可以降低，可以考慮鋼管桁架結(jié)構(gòu)，也可以采用較高強(qiáng)度鋼材的交叉塔等較為特殊的型式。

2.5 同塔多回路電磁環(huán)境

同塔多回路通常深入人口相對(duì)密集的地區(qū)，相關(guān)線路與建筑設(shè)施和房屋相鄰、通信等設(shè)施比較密集，所以需要重點(diǎn)研究多回路的電磁因素影響，其中主要的內(nèi)容應(yīng)該包括：電力線路對(duì)通信線路干擾及風(fēng)險(xiǎn)因素的影響；對(duì)收音機(jī)和電視機(jī)的各種干擾效果；可聽(tīng)噪聲的影響；高壓靜電磁場(chǎng)對(duì)外界環(huán)境的影響；接地線路設(shè)備的接地電位提高。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上文的研究和分析，那么我們已經(jīng)詳細(xì)了解了輸電線路的設(shè)計(jì)工作是一門(mén)比較復(fù)雜的學(xué)科，這項(xiàng)工作的具體要求為相關(guān)電力線路的設(shè)計(jì)人員，一方面需懂專(zhuān)業(yè)知識(shí)，同時(shí)，需要有處理復(fù)雜情況的經(jīng)驗(yàn)。那么在架空輸電線路設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重視防雷設(shè)施的設(shè)計(jì)及其材料的安全系數(shù)，這樣才能夠確保架空輸電線路整體性的安全質(zhì)量。

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收稿日期：2018-11-18