浅谈高压架空输电线路设计的优化措施

2015-01-28车长友国网牡丹江供电公司牡丹江电力经济技术研究所

科学中国人 2015年9期

车长友国网牡丹江供电公司牡丹江电力经济技术研究所

浅谈高压架空输电线路设计的优化措施

车长友国网牡丹江供电公司牡丹江电力经济技术研究所

输电线路作为电力系统的骨架，用户获得使用的电能就是输电线路负责从中传输的。改革开放以后，特别是进入二十一世纪以来，我国电力事业得到了空前的进步，但是随着输电线路的广泛铺设，面临极端恶劣天气条件的情况也越来越多，因此，高压架空输电线路在设计中已经更多的考虑到了智能化设计以及输电线路路径的选择。

高压架空输电线路；设计；需求；优化；监测

前言：

随着经济的可持续发展，各行各业对电能的需求日益增加，所使用的网架结构也日益复杂、使用的电压等级也逐渐提高、使用的电网规模也在不断扩大，因此，现阶段优化高压架空输电线路迫在眉睫，如何提升设计质量是急需解决的问题。由于城市的规模日益扩大，建筑的平均高度也逐渐升高，高压变电站距离市区越来越近，为了改善高压架空输电线路对生态环境的影响，输电线路设计的优化势在必行。

一、输电线路的设计需求

现阶段最常用的两种输电线路就是电缆线路以及架空线路，而其中最常见的便是架空输电线路。由于架空输电线路的特殊安装方式，只需要将绝缘的裸导线，安装悬架在杆塔上，所以架空输电线路只需要几个重要组成部分，分别是输电线路绝缘子、输电线路导线以及输电线路杆塔。

1输电线路绝缘子的设计需求

绝缘子作为一种高压架空输电线路的重要构件，它的主要作用就是在工作状态下可以支撑导线，并且将输电线路导线与大地隔离开。由于高压架空输电线路的电压较高，所以其对于绝缘的要求也很高，因此，必须要在绝缘材料上面加以控制。当前在高压架空输电线路中使用最常见的绝缘子有三种，分别是有机复合材料绝缘子、玻璃绝缘子以及悬式盘型绝缘子等。在设计的过程中，必须要注意绝缘子的抗劣化、抗腐蚀、电气强度以及机械荷载等性能能够满足要求。

2输电线路导线

作为高压架空输电线路的最重要组成部分，输电线路导线的制造要求较高，首先必须是导电性能良好的金属，还要根据实际工程输送容量来确定导线的截面，减少电晕放电的现象，与此同时，导线还要保证较大的曲率半径。现阶段，普遍采用分裂导线的方法来实现扩大输送容量的目的，并且为了减少高压架空输电线路输电过程中受到雷击以及感应过电压带来的损害，宜在电路导线的上方合理安装避雷线，可以采用增大地线架保护角、安装两根避雷线的方式来保护一些重要的部位。在设计时，必须对线路沿线的各种自然条件以及气候环境进行充分的调研，减少对线路的损害。

3输电线路杆塔

作为支撑导线的基础，输电线路杆塔起到了重要的作用。常见的杆塔按照材质区分，主要有铁塔以及钢筋混凝土杆塔两种，按照需求的不同又可以分为双柱塔、分体塔、特高压酒杯塔、大跨越塔、轻重冰区分界塔、分支塔、换位塔、终端塔、转角塔以及直线塔等。在输电线路杆塔的设计过程中尤为需要注意的就是基础和构件底板承载力计算、基础下压和地基计算以及基础上拔稳定计算等。

二、主要输电线路的优化设计环节

随着科学技术水平的不断进步，智能电网的概念已经得到广泛传播。相对于现阶段的电网来说，智能电网由于使用了更加先进的计算机技术、传感技术以及网络技术，所以它更加安全、可靠、经济、高效。输电线路的智能化设计，需要在线路防灾保障信息共享技术平台方面加大投入，通过公司员工多年来的工作总结，现阶段，线路安全运行监测系统已经逐步完善。该系统可以全天候的对高压架空输电线路进行检测，甚至还能够实现远程控制。

1绝缘子的闪污监测

作为高压架空线路的重要组成部分，绝缘子在线路中承担着非常重要的角色，保证了导线与杆塔和横担之间绝缘的可靠性。但是再实际的使用过程中，由于绝缘子受到较多的外来影响，例如：风吹日晒以及来自导线的纵向荷载以及水平拉力等，因为上述情况的发生，所以绝缘子必须具备较强的机械强度以及良好的电气性能。绝缘子的污闪现象会造成大面积的停电，降低电网的可靠性。当下，在绝缘子污闪事故的预防中，较为先进的方法是绝缘子污秽程度在线检测；这种方法通过检测绝缘子污秽的相关信息，对发生污闪事故的概率进行预测评估，及时预防污闪事故的发生。在该系统中，检测出绝缘子的污秽程度是一大重点。在国际上，常用的方法是最大泄漏电流法。

2输电线路的运行监测

近年来，随着大型电力设备厂商对新型传感器的研究和开发，各类先进的传感器被应用于架空输电线路上。将传感探头设置于输电线路的探测热点上，获得相应的监测信号。在在线监测中，传感器的特性是非常重要的，它实现了对输电线路状态以及实时环境的全方位监测。进行在线监测的重要设备是：红外传感器，它实现了对导线温度的监测；电流互感器，实现对电流的监测；对环境变化实施监测的传感器；对绝缘子污闪进行检测的传感器；对覆冰拉力进行监测的传感器等等。

3输电线路的覆冰监测

我国幅员辽阔，输电线路所处的地理位置复杂多变，覆冰现象也较为严重。导线覆冰后会导致舞动振幅的增大，造成相间闪络、跳闸停电以及导线折断等事故。对输电线路的覆冰情况有充分的了解，及时控制不良状况有利于阻止导线受到进一步的破坏。对此，国内外学者也进行了深入研究，建立了相应的观冰站、气象站等，对现场进行观察和对数据进行收集，各相关技术也有了较大的进步。其中，输电线路覆冰的在线监测是较为先进的方法之一。相应的系统能够对导线现场覆冰的相关信息进行及时、准确的记录，为防冰改造提供信息参考。