浅谈高压输电线路设计的若干问题

钟宇

【摘要】高压输电线路是电力输送的重要设备。我国的地域广泛，人口分布不均，高压输电线路在保证正常用电等方面具有不可或缺的作用。高压输电线路的设计在整个高压输电线路架设工程中具有十分重要的作用。文章以高压架空输电线路设计作为阐述视角，对其线路设计及施工相关主要问题展开了探讨，提出高压输电设计应对环境和施工条件等进行全面分析，研究输电线路的优化工作。

关键词：输电线路；线路设计；架空线路

随着国民经济快速增长，国家电力实现了跨越式发展，各地电网的建设发展迅猛，电网输送能力极大的增强，供电可靠性逐步提高。但在建设电网的过程中，要充分考虑设计、施工等各个方面的问题，优化设计、合理施工、保质保量，才能最大限度地降低成本。虽然一般来说对技术要求越高，所需要的资金也越多，但是输电线路设计人员要通过不懈的努力、不断地研究，通过合理的设计以期达到经济性与技术性的统一和平衡。

1、高压输电线路一般具备特性表述

（1）安全性和可靠性需求较高。由于输电线路输送的容量需求较大，在电网系统中负责电源点至变电站的传输工作，但凡出现事故就会引起严重的经济损失；（2）线路结构标准较高。高压输电系统中主要有杆塔、导线、绝缘子串、基础等，因杆塔高度通常较高，基本结构荷载大等因素，所以其结构设计标准要求严格，构件性能要求也高；（3）线路运行需求高。高压线路的基本额定电压较大，所以其周围电场强度就大，故而其运行需求也很高；（4）运行环境复杂性。高压线路经常处在地理、地貌较为复杂的山区，有的沿路历经山谷、高山、湖泊等，有的地势险峻，所以其运行维护也相对复杂。

2、高压输电线路设计要点分析

2.1 路径优化设计

输电线路路径优化非常重要。因此，进行线路路径优化设计工作时要综合考虑经济成本投入情况、技术工艺适用与否，包括施工后运行状态如何。基于此，设计阶段时首要工作则是考虑气象因素、水文地质结构。即结合该输电线路架设地区的地形、地貌特点进行线路的路径优化。并以此为基础，考虑线路路径走向、大跨越位置的选择。特别是在邻近水库、矿区等地域，这些一般地域都作为电源点位于输电线路的始端，进而要多重考虑其线路路径优化方案，选出性价比最为合理的技术方案。此外，线路路径要极力避开地质结构不良地带，且要确保自然气候、气象比较稳定，以使得线路增强寿命使用周期，有效抵抗外界自然气候及不利因素对其造成的负面影响。除此之外，为维护输电线路的正常运转，地方基建管理责任单位也应能够全面对其建设予以支持，采取有力政策予以倾斜，为其施工建设提供便利条件，才能提高输电线路的运行可靠性。

2.2 导地线选型设计

由于输电线路所处环境经常是旷野、山区或邻近湖海，所以其线路也就时常会受到自然气象下的大风、覆冰等的影响，而且气温变化剧烈或者化学气体等因素都会对其运行造成一定影响，外加资源利用及线路造价经费等因素限制，故而在设计中务必要综合考虑其线缆的材质、线缆结构等问题。同时，线路在向变电站传输电力时，其容量、传送性能、环境因素等问题的存在对其线路正常运行实现经济效益有着很大影响。因此，导地线选型不仅要考虑它的电气特性是否良好，还要考虑其施工技术、全寿命周期投资成本等，包括对其导线的材质、截面、安全等进行综合考虑，从而才能选择出最为配套、适用、经济适用的导地线型号方案，而这也对控制输电线路建设的投资成本有着重要意义。

2.3 输电线路防雷设计

自然雷电产生的电压往往能高达数十万伏特，这种高能量的雷电对电气设备、回路系统造成的瞬间冲击伤害非常大，能瞬间击穿设备绝缘构件而使得其出现短路，严重时甚至出现爆炸、燃烧、线缆损毁等情况。在线路设计过程中，就输电线路的防雷问题进行考虑与研究，就能够为后续施工防雷施工作业提供可行依据。基于此，防雷设计主要采取两种方式：一、避雷器，其主要原理是通过避雷器可以将泄流处的电阻值尽量减小到可以承受的范围内，从而达到大幅度降低电压冲击的目的。第二，避雷线装置，避雷线可以保护导线，使雷尽量落在避雷线上，并通过杆塔上的金属部分和埋设在地下的接地装置，使雷电流流入大地。

2.4 基础设计

杆塔基础是整个输电线路结构的重要組成部分，相对于其整个建设项目而言，它的经费投入相对较高、工期较长以及劳动力投入较大。尤其是它的作业工期，基本上会占据整个输电项目工程的一半以上，且运输量的比重也将近60%。现如今，国内采用高压输电线路基础类型主要为大开挖填土和原状土两种。前者主要应用土重法进行计算，后者则是依据剪切法计算。也就是说，输电线路杆塔基础恒载受力形态和其他建筑物结构存在一定差异，即输电杆塔基础除却要考虑下压力因素以外，还要考虑大小受力相近的上拔力因素。而传统建筑构造物，主要考虑建筑构造自重承载，基础承受的是下压力，对于上拔力考虑并不充分。同时，输电线路还有个比较显著的特性，即基础通常会跨越许多种类的地质条件进行施工，其沿线经过的地形、地貌，和其地基情况往往差异非常大。因此，输电线路在该设计阶段时要考虑的中心问题则是合理的平衡抵抗下压力和上拔力设计问题。既需要杆塔能够巧妙地利用土地耐重压力，又需要其能够合理利用土体的重力来抵抗拔力，并需要综合考虑杆塔区域所处位置的地质情况、基础恒载，以及其具体施工技术工艺问题等，从而才能达到全面优化其基础设计的目的。

3、输电线路相关设计的优化研究

3.1 优化铁塔基础

基础计算的先决前提则是考虑地基恒载满足设计要求，如若地质结构属于不良淤泥、软土地带，则需要重新考虑设计方案。综合考虑线路铺设沿线的整体水文实际状况，才能结合各个基础形式的优势与不足，从而选用出安全可行、技术先进、经济可靠的基础方案。此外，对于要结合实际正确评估铁塔基础受力情况，在保证安全施工的前提下，能够有效针对受压、受拉基础问题，把握好两者之间的平衡。

3.2 单双回路搭配问题

碍于终端塔位和廊道条件约束，为了保障架空线路沿线的后续项目架设便利，变电站外往往需要选用双回路甚至多回路的终端塔。在有些拥挤地区、地段内廊道规划往往采用的是双回路架设方案。同时，一般两个重要变电站之间的输电线路往往采用双回路同塔架设，这样可保护其中一条线路因故停电，另一条线路可继续供电。

3.3 降低杆塔接地电阻问题处理

第一，深埋式接地。如地下深处的土体结构的电阻率通常较低，则可采用竖井式抑或深埋式接地极。第二，横向外延接地。如若杆塔所处建设条件确实具备水平装设的有利条件，则可尽量运用该架设方法。即该方法成本费用较低，可以有效控制工频接地电阻，还能方便地调整水平接地体长度适应不同电阻率的塔位。

4、结语

高压输电线路担负着分配电能、输送电能的任务，是电力系统的重要组成部分。虽然我国高压输电线路基础理论已经趋于完善，但在制定高压输电线路规范时也应多关注国内专家学者对输电线路施工和设计的研究，同时参考外国的实践经验和先进技术，就可以逐步提高我国高压输电线路的设计水平和施工水平，加强对输电线路的监测能力，及时解决日益复杂的高压输电线路故障，提高输电线路的抗攻击能力、在故障发生后的快速反应能力，降低故障造成的影响，提高输电线路的安全性、稳定性和经济效益。

参考文献

[1]罗希.高压输电线路设计与施工技术探析[J].中国集体经济，2011，（22）.

[2]杨晓斌.输变电线路的运行与维护管理[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2010，（2）.

[3]廖伟坚.浅谈高压输电线路设计的若干问题[J].广东科技，2012，（3）.

[4]唐正文，丰阿丽.浅析高压输变电线路的设计与维护[J].电源技术应用，2013，（10）.

[5]谭震波.电力系统中高压输电线路关键技术研究[J].科技资讯，2012，（30）