史慶中

摘 要：現(xiàn)代化城市的建設(shè)需求對(duì)電力行業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)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(yùn)輸實(shí)現(xiàn)的，因此保證有效的高壓運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定是必要的。高壓輸電線路的設(shè)計(jì)需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際請(qǐng)況進(jìn)行科學(xué)合理的安排，盡量做到安全可靠以及經(jīng)濟(jì)適用。正是因?yàn)殡娋W(wǎng)中高壓輸電的線路設(shè)計(jì)直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此針對(duì)這一方面的研究是極為重要的，保證其安全可靠的運(yùn)行，對(duì)實(shí)際生活中的一系列問題以及相關(guān)故障做針對(duì)性的保護(hù)研究。

關(guān)鍵詞：高壓輸電;110kV;設(shè)計(jì);故障保護(hù)

引言：在上世紀(jì)七八十年代改革開放之后我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平就不斷提高，促進(jìn)國內(nèi)的電力行業(yè)獲得了長足的進(jìn)步，到如今已經(jīng)取得了很大的成就，為我國的現(xiàn)代化進(jìn)程提供了很大的幫助。在進(jìn)入新世紀(jì)之后，各類信息化技術(shù)都得到了極大地突破和進(jìn)展，實(shí)踐生活中對(duì)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(huì)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(jìn)行電能交換的主要環(huán)節(jié)。

進(jìn)行輸電線路的設(shè)計(jì)是需要結(jié)合電氣工程、氣象知識(shí)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、機(jī)械工程等很多的科學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)進(jìn)行綜合的考慮進(jìn)行設(shè)計(jì)的。具體的工程建設(shè)中也會(huì)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(xiàng)綜合性很高的工程。會(huì)直接影響到我國電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本文就是圍繞高壓運(yùn)輸線路中的實(shí)際設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及注意事項(xiàng)展開分析。

1 案例分析

本次設(shè)計(jì)以某地區(qū)為例，該地區(qū)已經(jīng)建有6個(gè)11萬伏安的變電站和1個(gè)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(qiáng)水利工程建設(shè)，隨后又修建了小型水電站四個(gè)。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(jìn)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(yùn)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(jiǎn)化，同時(shí)對(duì)線路得到了更加充分的利用。但是近幾年的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的變革對(duì)電力企業(yè)有著更高的要求，需要針對(duì)高壓110kV的輸電線路做進(jìn)一步的深化研究，再次節(jié)省工程成本，幫助電力企業(yè)進(jìn)一步增加核心競(jìng)爭(zhēng)力。

3 高壓線路110kV輸電線路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

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(jìn)行一條線的設(shè)計(jì)保障進(jìn)行直線型的輸電，不過在一些特殊的地區(qū)使用獨(dú)立的平面型設(shè)計(jì)是比較合理的。

3.1 高壓電路的設(shè)計(jì)必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)

在進(jìn)行高壓電路的設(shè)計(jì)時(shí)必須保證符合我國相關(guān)部門機(jī)構(gòu)的政策和制定的標(biāo)準(zhǔn)，按照明確的管理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工程建設(shè)，確保工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)，利用科學(xué)合理的方式進(jìn)行針對(duì)性的管理，細(xì)分工程事故責(zé)任條例并且利用一些獎(jiǎng)懲措施提高職工的質(zhì)量責(zé)任意識(shí)，可以有效的控制線路運(yùn)行的安全隱患。對(duì)工程的每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量驗(yàn)收，依據(jù)國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)判，同時(shí)需要加強(qiáng)對(duì)相關(guān)設(shè)備的管理。

3.2 合理設(shè)計(jì)桿塔承載最大的負(fù)荷值

在進(jìn)行輸電線路的承載—桿塔的建設(shè)時(shí)，要保證實(shí)際的桿塔承載最大的負(fù)荷量大于初始的設(shè)計(jì)值，在進(jìn)行桿塔的設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員要切記需要針對(duì)履冰等情況的意外載荷梁進(jìn)行設(shè)計(jì)。相對(duì)于普通的桿塔來說，履冰的桿塔必須具有更強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，但是也要確保其較小的導(dǎo)線張力。實(shí)踐中通常進(jìn)行水平式布線進(jìn)行布置，避免在外界的干擾下發(fā)生碰線等現(xiàn)象。同時(shí)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(jìn)行線路的優(yōu)化工作時(shí)，需要注意避開一些氣候會(huì)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(duì)輸電線路的損壞，需要在進(jìn)行對(duì)區(qū)域的冰雪狀況進(jìn)行充分的研究分析，對(duì)輸電的走廊進(jìn)行全面的調(diào)查研究，然后做針對(duì)性的設(shè)計(jì)，加大線路的抗冰能力。如果需要對(duì)現(xiàn)有運(yùn)行的輸電線路進(jìn)行抗冰害能力的增加設(shè)計(jì)時(shí)，也要充分結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。

3.4 設(shè)置融冰裝置

對(duì)那些履冰情況極其嚴(yán)重的地區(qū)需要進(jìn)行一定的融冰裝置或者其他裝置的增設(shè)，利用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行對(duì)這些區(qū)域的線路履冰情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。利用遠(yuǎn)程的遙感技術(shù)進(jìn)行對(duì)運(yùn)營中的輸電線路的履冰監(jiān)控。對(duì)導(dǎo)線、絕緣子以及桿塔都需要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，做到對(duì)相關(guān)情況的及時(shí)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(shí)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(shí)十分必要的。假設(shè)避雷針或者避雷線進(jìn)行分流可以有效的防止雷擊事故。

4 輸電線路的設(shè)計(jì)

4.1 路徑選擇

進(jìn)行對(duì)輸電線路的路徑選擇是線路設(shè)計(jì)工作中的一項(xiàng)重要工序，建立在實(shí)際情況上進(jìn)行對(duì)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(cuò)的交通條件，可以方便工程的高效進(jìn)行，不過需要避免為了追求便利的交通條件而進(jìn)行過分的增加線路成本。目前我國對(duì)線路的搭建施工比較依賴大型的機(jī)械設(shè)備，如果交通困難的話是會(huì)嚴(yán)重影響工程進(jìn)度的，因此需要盡量選擇最短的路徑。

4.2 線路設(shè)計(jì)

4.2.1 輸電線路材料的選擇

110kV的輸電線路在實(shí)際的運(yùn)行中就會(huì)存在很多的危險(xiǎn)因素，因此要想延長線路的使用壽命必須對(duì)線路搭建時(shí)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(shí)際運(yùn)行作用進(jìn)行對(duì)材料的選擇。一般情況是要運(yùn)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(cuò)的使用壽命，很好地滿足了實(shí)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(jìn)行線路架空時(shí)，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(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)一般是保證300米的水平檔距、400米的垂直檔距離。對(duì)桿塔的主桿進(jìn)行離心技術(shù)制造，運(yùn)用焊接的技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(biāo)準(zhǔn)鋼料進(jìn)行搭建和制造。

4.2.3? 絕緣子串設(shè)計(jì)

目前我國的各級(jí)變電站中進(jìn)行對(duì)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(shí)現(xiàn)的，在進(jìn)行對(duì)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(diǎn)，實(shí)際搭建中在直線型的桿塔上進(jìn)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(jìn)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(jì)

110kV的輸電線路的實(shí)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(shí)際情況進(jìn)行對(duì)桿塔的設(shè)計(jì)。通過對(duì)實(shí)際的地段地勢(shì)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(jì)，進(jìn)一步提高桿塔的外部抗干擾能力，提高其運(yùn)行的穩(wěn)定以及安全性能。

4.3 參數(shù)設(shè)計(jì)

進(jìn)行負(fù)荷量的計(jì)算是在進(jìn)行供電設(shè)計(jì)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(zhǔn)確對(duì)于進(jìn)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(jì)算的結(jié)果具有較大的誤差的話，會(huì)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(duì)金屬材料的浪費(fèi)和對(duì)投資成本的浪費(fèi)。如果計(jì)算結(jié)果相對(duì)較小的話，會(huì)大大縮短輸電線路的使用壽命，造成線路的過早老化，也會(huì)有可能燒壞用電器，這就是更大的經(jīng)濟(jì)損失了。因此必須保證對(duì)負(fù)荷載量的精確計(jì)算，對(duì)于主干線線路的材料選擇和布置以及對(duì)用電器的布置具有重要的意義。

4.4 輸電線路防雷設(shè)計(jì)

因?yàn)樵趯?shí)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(jìn)行高壓輸電線路的設(shè)計(jì)時(shí)是有必要增加防雷擊的設(shè)計(jì)的。結(jié)合周遭的環(huán)境進(jìn)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(duì)一切雷擊的可能誘導(dǎo)因素進(jìn)行一一排查，提高避雷設(shè)施的性能，同時(shí)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(jì)

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(jì)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(jí)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(yán)謹(jǐn)?shù)目紤]壓降問題。相關(guān)的工作人員必須做到對(duì)每條線路的電壓降了然于胸，以此為基礎(chǔ)利用針對(duì)性的措施降低線路運(yùn)輸?shù)碾妷簱p失。在達(dá)到線纜的規(guī)定電壓降的標(biāo)準(zhǔn)之后，進(jìn)行對(duì)線路的搭建時(shí)遇到這種情況會(huì)加大線路的截面積，這會(huì)影響到輸電線路的本身抗阻，因此出于對(duì)正常工作狀態(tài)的保護(hù)，必須對(duì)相應(yīng)的斷路器進(jìn)行重新的計(jì)算配置，保障電路的安全運(yùn)行。

4.5.2 輸電電壓的確定

輸電線路在搭建好之后進(jìn)行實(shí)際的投入運(yùn)營后其受電端是需要較為明確的端電壓激勵(lì)的，但是運(yùn)營時(shí)進(jìn)行電路的輸配電或者輸變電的相關(guān)工作時(shí)，整體電路的阻抗會(huì)隨著電路的增加而增加，因此也會(huì)在一定程度上加大輸電線路的電壓降，進(jìn)一步的影響是會(huì)降低受電端的端電壓的，會(huì)影響到輸配電的正常運(yùn)行。線路的輸送電的能力同其電壓等級(jí)是有著相關(guān)性的。如果電路的電壓等級(jí)越高，它的輸電半徑就會(huì)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。可以發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行對(duì)輸電電壓的確定時(shí)是受控于線路電壓等級(jí)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(jìn)行安全穩(wěn)定的長期運(yùn)行，進(jìn)行合理的方案設(shè)計(jì)是不可缺少的，但是線路設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的綜合性技術(shù)，具有較為嚴(yán)格的 質(zhì)量要求。其中對(duì)線路的設(shè)計(jì)方案的合理與否會(huì)對(duì)輸電線路的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)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(yùn)行也是受其影響的。所以必須保證要結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行對(duì)電路的科學(xué)設(shè)計(jì)，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(shí)際情況的基礎(chǔ)之上進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)，不斷地進(jìn)行深化研究和探索創(chuàng)新，進(jìn)一步加強(qiáng)現(xiàn)階段的線路運(yùn)行的安全穩(wěn)定性能，滿足國家日益增強(qiáng)的電網(wǎng)要求。

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