110 kV输电线路的设计及优化路径探究

［摘 要］文章通过深入分析输电线路设计的基本原则、关键设计要素及路径优化措施，提出了一套综合优化方案。尤其针对前锋—公忽洞110 kV 输电线路工程，研究涉及线路勘察、路径选择及架空线间距优化，以此提升系统的安全性、效率及环境适应性。研究结果表明，通过精细的规划和设计，能显著提高输电线路的运行效率和可靠性，同时有效减少环境影响，为类似的输电线路设计提供了重要的参考价值。

［关键词］110 kV 输电线路；线路设计；路径优化；接地设计

［中图分类号］TM75 ［文献标志码］A ［文章编号］2095–6487（2024）04–0061–03

1 110 kV输电线路的设计原则

1.1 安全性原则

安全性原则是确保输电系统可靠运行与人员安全的核心要求。在设计阶段，须严格遵循相关的电气安全标准与规定，输电线路的路线选择须避开人口密集区及易受自然灾害影响的区域，减少对居民生活及环境的潜在威胁，杆塔的结构设计必须能承受极端天气条件。

1.2 经济性原则

经济性原则要求110 kV 输电线路的设计要在确保安全、可靠及环保的前提下，通过成本效益分析来优化设计方案，实现经济效益的最大化。经济性原则涉及对材料成本、建设成本、运营维护费用及长期运行成本的全面评估。

1.3 可靠性原则

可靠性原则是确保电力系统持续稳定运行的基础，要求110 kV 输电线路的设计充分考虑各种潜在的风险因素，从而保障输电系统的高效和稳定运行。

1.4 环境保护与协调性原则

环境保护与协调性原则涉及在110 kV 输电线路设计和施工过程中，要最大限度地减少对自然环境和生态系统的负面影响。具体来讲：①线路的规划和布局应尽量避免对生物多样性敏感区域、自然保护区及重要的水源地造成干扰。②应采用环境友好型材料和建设方法，降低施工过程中的污染和资源消耗。③考虑线路对周围景观的影响，努力实现技术设施与自然环境的和谐共存。例如，合理的杆塔设计不仅能提高输电效率，还能降低对视觉环境的影响。④在建设和运营过程中，还应定期进行环境影响评估，并采取必要措施减轻可能产生的负面效应。

2 110 kV输电线路的设计要素

2.1 导线、地线选型

在110 kV 输电线路设计中，导线与地线的选型是关键环节，其选择必须满足特定的技术标准和性能要求。导线的主要功能是传输电力，而地线则用于保护系统免受雷击和电磁干扰，同时确保运行安全。在选型过程中，首要考虑因素包括导线的电阻、承受力、温度特性及经济性。表1 为基于GB 50545—2010《110 kV～750 kV 架空输电线路设计规范》（以下简称《规范》）要求的导线与地线选型参数。

结合表1，在设计110 kV 输电线路时，选择铝包钢芯导线，不仅具备高强度，而且具备良好导电性。该导线的标准截面积为240 mm²，以保证足够的传输能力和经济性。其最大工作温度设定为80℃，能够承受夏季高温和载流量大时的温度升高。计算断点强度为70 kN，确保在极端气候条件下的稳定性。

对于地线，镀锌钢丝是较为理想的材料，因其具有良好的机械强度和耐腐蚀性。地线的截面积通常较小，一般为35 mm²，以满足机械强度和成本效益的要求。其最大工作温度通常低于导线，设定在70℃。安全系数设置为3，确保在极端条件下的可靠性。

2.2 金具选型与接地设计

金具用于固定、连接导线，而接地设计则关乎整个系统的安全运行。在选型和设计时，必须满足《规范》要求，考虑到强度、耐腐蚀性及电气性能。表2 为金具选型与接地设计参数，用于指导110 kV 输电线路的设计。

结合《规范》要求，在金具的选择上，主要考虑机械负荷能力和耐腐蚀性。悬垂金具和张紧金具是两种常用的类型，分别用于导线的悬挂和张紧。这些金具通常采用高强度热镀锌钢制造，以满足长期耐腐蚀和机械负荷的要求。悬垂金具的标准机械负荷为40 kN，而张紧金具为100 kN，确保在各种气候条件和负载下的稳定性。

接地设计方面，重点在于确保低接地电阻和良好的耐腐蚀性。根据《规范》要求，接地电阻不应超过10Ω。接地体通常采用镀铜钢或不锈钢材料，并深埋至地下2.5 m，以保证良好的接地效果和耐久性；接地体的形状可以是圆钢或角钢，根据土壤条件和工程需求选择。

2.3 杆塔设计

杆塔设计涉及杆塔的类型选择、布局规划及强度计算，以保证输电系统的稳定性和安全性。杆塔类型的选择取决于线路布局、地形条件及电气要求。表3为针对110 kV 输电线路的杆塔设计参数。

在杆塔布局规划时，考虑地形、避让障碍物（如建筑物、自然保护区）及电磁场影响，以优化线路路径并减少土地占用。对于杆塔强度计算，还需考虑风荷载、冰荷载等自然因素对杆塔的影响，确定杆塔设计需满足的最小力学性能标准。在实际设计中，还需结合详细的地质和气象数据，进行更精细的结构分析和模拟，以确保设计的安全性和可靠性。

3 110 kV输电线路优化路径

3.1 线路路径选择

以某110 kV 输电线路工程为例，该工程线路自西南向东北方向架设，全程位于内蒙古巴彦淖尔乌拉特前旗境内，海拔为1 050～1 120 m。关键的设计挑战在于避免与现有的至红同110 kV 线路交叉。解决方案是从前锋220 kV 变110 kV 侧北起第6、第7 出线间隔出线，此部分原本属于至红同110 kV 线路。这一策略使得原1～10 号塔得以重新用于新线路，仅需对10 号塔按照转角要求进行重新安装。工程的另一关键部分是对原有线路的调整。由于新线路占用了原至红同110 kV 线路的部分走廊，因此需要新建至红同110 kV 线路的1～10 号段。这一新建段将从10 号塔接入原有线路。同时，为了保障通信的连续性，新线路上安装了2 根OPGW 光缆，分别与原至红同110 kV线路和至大佘太110 kV 线路的光纤连接。

在现有前佘110 kV 线路与新线路的交接处，实施了精细的设计工作。新线路从10 号塔右转平行于前佘110 kV 线路南侧约30 m， 再经过一系列转向，最终沿着原水佘35 kV 线路平行至拟建的公忽洞110 kV 变电站。在前佘110 kV 线路12 号塔附近新建了一个单回路转角塔（90°），使得前佘线路可以T 接至新工程的10 号转角塔北侧线路上。

3.2 线路勘察

在本次110 kV 输电线路工程的线路勘察中，需做好线路调查和分析工作，其中涵盖了地理、环境、社会经济因素及现有基础设施的评估。地理与地形勘察聚焦于内蒙古巴彦淖尔乌拉特前旗的特定区域，海拔高度为1 050～1 120 m，这需要详细记录土壤类型、坡度、地表覆盖情况及潜在的地质隐患，如滑坡和地震带等，同时特别注意高海拔地区的气候条件对材料和施工的影响。环境影响评估聚焦于生态环境，考虑植被覆盖、野生动植物栖息地及保护区的分布，同时对水源、湿地等敏感区域的潜在工程影响进行评估。社会经济因素调研则涉及与当地社区的接触和利益相关方咨询，特别是线路经过或邻近人口密集区域时的影响，此外，对当地基础设施（如道路、建筑物）的分布进行调查，以确定最合适的线路走向。在勘察现有基础设施时，详细记录输电线路与其他线路的交叉情况、距离及角度，确保新建线路的平行和交叉布局符合技术规范，同时最小化对现有线路的影响。

3.3 架空线间距优化

在110 kV 输电线路的设计及优化路径探究中，架空线间距的优化是保证安全运行和提高效率的关键因素。以前锋—公忽洞110 kV 输电线路工程为例，该工程面临的主要挑战之一是在有限的空间内安排多条输电线路，同时确保安全间隔和减少电磁干扰。表4 为针对该工程的架空线间距优化参数。

在此工程中，架空线间距的优化重点在于确保足够的安全间隔，减少线路之间的相互干扰。通过优化，本工程不仅确保了安全运行，也最大限度地减少了对环境和周边设施的影响，实现了技术与环境保护的平衡。

4 结束语

本研究对110 kV 输电线路的设计及优化路径进行了全面探究，提出了一系列切实可行的设计和优化策略。通过案例分析，本研究展示了在复杂地理环境和技术条件下如何有效规划输电线路，强调了在设计中综合考虑地形、环境、社会经济因素及现有基础设施的重要性。此外，对于架空线间距的优化，本研究不仅关注提升安全性和减少电磁干扰，还兼顾了环境保护和成本效益。总体而言，本研究对110 kV 输电线路的设计及优化路径提供了深入的理论分析和实践指导，对于提高输电线路的安全性、可靠性及经济性具有重要指导意义，同时为相关领域的研究提供了宝贵的参考。

参考文献

[1] 何晶. 高压电网110 kV 输电线路设计分析[J]. 电力系统装备，2021（23）：31-32.

[2] 马德鹏，关云萍. 输电线路设计中线路路径的选择[J]. 光源与照明，2023（7）：174-176.