WEB GIS技术在输变电工程施工中的应用研究

朱秀锦

(福建润秀电力发展有限公司，福建 莆田 351100)

0 引 言

在当前经济技术与用电工程施工技术快速发展的趋势下，我国各个行业领域的用电量急剧增加，对配电网与电力系统的需求不断上涨[1]。输变电工程施工作为配电网及电力系统建设中的关键部分，对电力工程的发展起到了至关重要的作用[2]。然而，现阶段，我国输变电工程施工方法中，仍然存在一定的缺陷与问题，降低了输变电工程的整体质量。基于此，本文以某地区一输变电工程为例，引入WEB GIS技术，提出了一种全新的输变电工程施工方法研究，为电力工程的稳定发展提供保障。

1 WEB GIS技术及输变电工程施工管理主要内容

WEB GIS技术作为输变电工程施工中的重要技术，对提高输变电工程施工的质量与效率具有一定的影响。WEB GIS技术从广义角度来说，指的是地理信息采集与管理的一种技术，应用与访问范围较为广泛[3]。在输变电工程施工过程中，通过WEB GIS技术能够快速地对施工信息与数据进行全方位的采集，获取到施工进度、问题、工作量等相关内容的详细数据，为工程施工结果的准确性提供保障[4]。通常情况下，输变电工程施工数据具有一定的层次性与复杂性，WEB GIS技术能够降低施工数据的复杂度，将施工中的各项信息通过网络地理信息系统的形式展示出来，为输变电工程施工提供一定的便利性[5]。

输变电工程施工作为配电网与电力系统建设中的主要内容，对施工方法与技术的要求较高。输变电工程包括输电线路与变电站工程两个部分，涉及的专业内容较多，涉及的部门也较多，例如施工单位、建设单位、监管部门等，需要各个部门协同合作，共同对输变电工程施工方法进行设计[6]。输变电工程施工建设与其他工程建设之间具有一定的相似性，都是由一系列的任务共同组成的统一工程[7]。

2 基于WEB GIS技术的输变电工程施工方法设计

为了改善当前我国输变电工程施工方法中的不足，本文结合WEB GIS技术，设计了一种新的输变电工程施工方法，施工流程，如图1所示。

图1 基于WEB GIS的输变电工程施工流程

如图1所示，首先，输变电工程设计人员对施工图、工地服务以及竣工图等进行相应的设计；选取适用于该输变电工程的施工杆塔，为土建工程提供基础；架空输变电架空线路，对输电线路进行设计；确定施工导线截面积，安装线路敷设工程与输变电变压器；基于WEB GIS技术，调试输变电变压器，对输变电工程施工质量进行验收，验收通过后完成输变电工程的施工，验收不通过则返回重复上述步骤，直至验收通过为止。

2.1 输变电工程施工中的杆塔选择与设计

杆塔作为用电工程施工中的重要组成部分，对配电工作具有较大影响[8]。本文针对输变电工程施工中的线路安装结构，对施工杆塔进行了相应的设计。首先，在进行杆塔选择时，需要综合考虑其承重力以及配电线路的弧垂力因素，保证塔杆满足输变电工程施工的实际需求。输变电工程施工中涉及的杆塔主要为两种类型的，直线杆塔与耐张杆塔。两种杆塔的结构分别如图2、图3所示。

图2 输变电直线杆塔示意图

图3 输变电耐张杆塔示意图

直线杆塔在整个施工中起着承受配电线路最大重力与配电线路水平压力的作用，耐张杆塔主要负责辅助直线杆塔。为了提高杆塔的使用性能，对于杆塔的型号与数量选择至关重要。直线杆塔型号尽量选择SE41-YZ2Z11-10、SE41-YZ2Z11-15、SE41-Z3Z2-15，每种型号的杆塔数量不超过10个；耐张杆塔型号尽量选择HE41-J224-10(11)、SE41-J2X14-15、HE41-J224-12(13)，每种型号不超过5个，保证整个输变电工程施工中全线杆塔在28～32基。在输变电工程施工中，杆塔接地电阻的阻值与杆塔的冲击电位变化具有直接联系，为了使输变电工程施工线路的耐雷水平得到显著提高，需要对杆塔的接地电阻进行全方位的控制设计。沿着输变电工程施工中架空地线的流向，设置相邻杆塔之间的距离，提高地线与导线的阻抗值，将雷击电流引入到大地中。根据输变电工程施工的接地网结构，设定每一基杆塔的线路档距，控制杆塔的传输时间，避免杆塔档距变化差异性过大而对输变电工程造成影响。

2.2 确定输变电工程施工导线截面积

基于上述输变电工程施工杆塔选择完毕后，接下来，根据输变电工程中经济电流的密度变化情况，确定施工导线的截面积。首先，对输变电工程的输送容量最大值进行分析，基于输送容量的最大值，选取对应的施工导线材质，结合输变电工程的控制成本，综合施工导线的使用性能、安全性能以及控制成本，最终确定对应的导线材质。在导线材质确定的基础上，对导线在具体输变电工程施工中承受的负荷进行研究分析，基于施工导线线路的走向以及施工环境，对导线截面积进行计算。

通常情况下，输变电工程的韧性较强，与配电网施工方式相似，在导线截面积确定前，需要选定工程施工的主干线，并对主干线进行合理规划。由于输变电工程中施工的主干线导线数量具有一定的限制性，本文在主干线导线的选取上，设定主干线导线的数量不超过3种，其中架空线路选用铝芯，电缆线路选用铜芯，在各种不同线路导体中具有良好的使用性能，且线路导体不同时能够进行稳定的转换计算，匹配度较高，避免输变电工程施工中产生浪费现象。在确定输变电工程中的导线的截面积时，需要对工程施工的架空绝缘线厚度进行不断调节，调节为适合工程施工的标准绝缘厚度，除了绝缘线厚度以外，还需要对施工导线的载流量温度进行控制，温度应当在30 ℃范围内。当施工导线载流量温度超过30 ℃时，应当及时对该温度下，导线截面积允许载流量的校正系数进行计算，公式为：

(1)

式中：K为输变电工程施工导线截面积允许载流量的校正系数；t1为施工导线的实际载流量温度；t0为施工导线载流量允许工作的温度。通过计算，获取输变电工程施工导线截面积允许载流量校正系数，在此基础上，采用三角形的导线排列方式，调整施工导线的排列顺序及位置。

2.3 安装输变电变压器

输变电变压器在用电工程施工中，主要负责控制用电工程的高压与低压的变化情况，为输变电工程施工电压提供安全保障。在输变电工程施工方法设计中，变压器的安装位置至关重要，对用电工程后续的供电质量具有较大影响，因此，相关的设计人员与施工人员在设计与安装变压器时，应当综合考虑各个方面的影响因素。变压器安装过程中，需要注意安装位置的容量与半径是否符合变压器的需求、变压器的各个线路与建筑物之间的安全距离是否达到相关标准以及变压器的安装位置是否能够实现高压与低压的进线工作。在上述影响因素考虑完毕后，将影响变压器运行的因素在地形图中标记出来，并进行实际测量，最终选取合适的变压器线路安装路径。根据上述本文选择的杆塔型号，对杆塔的安装位置与路径进行合理分析，为变压器的安装提供一定的参考依据。在变压器线路施工时，进行定位复测，避免杆塔与变压器安装过程中出现安装荷重起吊的情况。设定变压器的自动调节功能，根据实际的施工情况，对提供的电压进行稳定调节，控制变压器额定电压的波动范围，保证整个输变电工程施工的电压稳定。

2.4 基于WEB GIS技术调试输变电变压器

在上述输变电变压器安装结束后，采用WEB GIS技术，对输变电变压器进行调试操作。将输变电变压器接地，采用摇表设备，对变压器的铁芯绝缘电阻进行测量，设定测量时间为1 min，测量结束后，将铁芯牢固接地处理，采用工频耐压测试的方式，测试铁芯牢固接地后的电阻变化情况，并实时记录。利用数字兆欧表，对变压器各个绕组的匝数进行测量，与变压器实际的电压比进行对比，根据对比情况，判断变压器各个分接开关的连接是否正确。当电压比的结果存在一定偏差时，根据变压器调试规定的偏差标准，判断偏差结果是否符合相关的要求。在掌握电压比偏差结果的基础上，测量变压器各个对阀侧的分接变比，并通过WEB GIS技术检查变压器联结组的标号是否为Ii0，获取变压器相间绕组的直流电阻的平衡状态，为变压器载流回路故障调试提供参考数据。在输变电工程交流电场的作用下，变压器会受到电导的影响，进而引起变压器功率损耗，此时，需要采用WEB GIS技术，采集变压器有功功率与无功功率的损耗因数，判断变压器的绝缘状态以及绕组间的电容值变化，计算绕组的损耗，公式为：

P=I2×R+PWE1+PSE1

(2)

式中：P为变压器绕组损耗；I为变压器基波频率电流；R为变压器的电阻值；PWE1为变压器绕组在基波频率下产生的涡流损耗；PSE1为变压器结构件受到影响产生的杂散损耗。通过计算，获取变压器在基波频率下的绕组损耗，根据具体的损耗值，对变压器进行全方位的调试处理，获取符合输变电工程的变压器。最后，基于WEB GIS技术中的信息管理功能，对输变电工程施工中杆塔的空间位置进行快速检索操作，实现输变电工程施工中数据的共享目标。

3 对比分析

为了对本文提出的基于WEB GIS技术的输变电工程施工方法的可行性做出进一步客观分析，进行了如下文所示的实验。本次实验选取某地区一输变电工程为研究对象，该输变电工程站址的海拔较高，约为2 652 m，所处区域内昼夜温差大，最大日温差为28.6 ℃，平均最高气温为13.5 ℃，最低气温为-2.6 ℃，平均相对湿度约为50%，年平均降水量约为326.8 mm。该输变电工程含有高压换流站与750 kV变电站，共用750 kV的配电装置，整体配电装置共建设30台断路器，其中，换流站范围内包括14台750 kV断路器与滤波器，变电站范围内包括750 kV GIS母线及16台其余断路器，除了上述30台断路器以外，另外安装20台GIS封闭式高压断路器，每台高压断路器分别与滤波器及电容器的母线建立连接，输变电工程施工中的换流器建设参数见表1。

表1 输变电工程施工换流器参数

施工中，严格按照上述参数设置选取换流器，在此基础上，将上述本文设计的输变电工程施工方法应用到该输变电工程当中。设置输变电工程中的电气主接线方式，根据工程施工中的具体情况及特征，本次实验采用双极直流接线方式，在换流器两极阀中形成固定接线。选取1个半断路器、6大组交流滤波器，在交流开关场中接入750 kV配电装置串，利用单母线接线与滤波器小组之间建立连接，控制输变电主变压器的运行状态。根据输变电工程施工的相关技术要求，对输变电工程的站区平面进行布置，根据站区平面布置调节对流变运行的运输轨道。为了更好地验证本文提出的输变电工程施工方法的可行性，本次实验采用对比实验的分析方式，利用MATLAB分析软件，对输变电工程施工质量验收合格率进行全方位分析，与传统的输变电工程施工方法进行对比，对比结果见表2。

表2 两种输变电工程施工方法验收合格率对比

根据表2的实验结果可知，本文提出的基于WEB GIS技术的输变电工程施工方法，各个分项施工的合格率与单位优良率均在96%以上。与传统施工方法相比，本文提出的方法的施工质量更加具有优势。

4 结束语

综上所述，为了改善传统输变电工程施工方法的不足，本文在传统输变电工程施工方法的基础上，引入WEB GIS技术，提出了全新的施工方法设计。通过本文的研究，使输变电工程施工的质量与效率得到了显著提升，保证工程施工的工期节点能够顺利完成，对配电网与电力系统的稳定运行具有重要意义。