关于高压输电线路设计问题研究张强

关于高压输电线路设计问题研究张强

张强

一、高压输电线路杆塔设计

不同的杆塔型式在造价、占地、施工、运输和运行安全等方面均不相同，杆塔工程的费用约占整个工程的30～40%，合理选择杆塔型式是关键。高压架空导线对地面（或水面）、对跨越物必须保证有足够的安全距离，为此，要求线路的杆塔具有必要的高度。同时还要求线路有与杆高相配合的适当的档距。虽然设计中杆塔选型很麻烦，一根根去选不大现实，在尽可能大的范围内统一设计选型是正确的设计方向，但是一些专用线路应进行专门设计，以方便施工运输并降低工程造价。但是，从目前建设经验来看，高压线路设计过程中杆塔选型，一般是从技术、施工及运输、运营和投资等方面考虑。

二、高压线路电流差动保护的设计

高压输电线路保护，直接影响电力系统的安全经济运行。探索新的保护原理和设计方法，以提高输电线路保护的性能，是高压输电线路保护研究领域中的一个重要课题。（1）保护原理分析。电流差动保护是基于故障分量的保护，由于电力系统正常运行时可看成线性系统，在故障时则可近似地将系统看成故障分量系统与正常运行系统的叠加，保护采用故障分量系统分析，以减少负荷电流的影响。（2）方法的设计：在高压线路的各种保护原理中，电流差动保护作为纵联保护的一种，能够完成全线快速切除故障的任务，且该保护具有灵敏度高、简单可靠、选择性好等优点。新型差动保护在仅需一个电流传输通道的情况下能够可靠地反映各种内、外部故障的范围，在通道正常时具有较高的可靠性，能够满足超高压、长距离输电线路对继电保护主保护的要求，其原理保证了正常运行时系统振荡不误动，对暂态过程影响不敏感；新型差动保护采用故障分量原理，在非全相运行时不会误动与拒动，对高阻接地故障等的情形，在较小使用浮动门槛后将有良好的灵敏度。

三、高压输电线路舞动防治方法设计导线舞动是威胁输电线路安全运行的重要因素。防舞措施虽然种类庞杂，但归根到底都是针对诱发舞动的因素、舞动机理及舞动模式的。防舞措施应跟据其产生的原因进行相应设计：（1）避开易形成舞动的覆冰区域与线路走向。根据观测，结冰季节主导风向与导线轴线的夹角大于45°是舞动形成的条件之一，这个夹角愈小，作用在导线上的垂直分力就愈小，就不利于舞动的形成。因此，线路设计时应当尽量避开这些因素的影响，在技术经济指标允许的条件下，尽可能绕过强舞动地区，而在线路走向上，应尽可能减小冬季风向与线路走向间夹角。（2）提高导线系统抵抗舞动的能力。由于舞动给线路带来的主要威胁是机械损坏和电气故障，如果线路设计考虑提高导线系统抵抗舞动的能力，那么虽有舞动发生，也不会给线路带来机械与电气故障。（3）加装防舞器。依据稳定性防舞机理开发出的防舞装置有：双摆防舞器、偏心重锤等。在舞动治理过程中，我国科技工作者研制、开发出了多种防舞效果良好的防舞装置和防舞方法，在舞动治理实践中发挥了重要作用。

四、高压输电线路导线选择

（1）送电线路的导线截面，除根据经济电流密度选择外，还要按电晕及无线电干扰等条件进行校验。大跨越的导线截面宜按允许载流量选择，并应通过技术经济比较确定。海拔不超过1000m地区，采用现行钢芯铝绞线国标时，如导线外径不小于9.6mm，可不验算电晕。

（2）验算导线允许载流量时，导线的允许温度：钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线可采用+70℃（大跨越可采用+90℃）；钢芯铝包钢绞线（包括铝包钢绞线）可采用+80℃（大跨越可采用+100℃），或经试验决定；镀锌钢绞线可采用+125℃。环境气温应采用最高气温月的最高平均气温；风速应采用0.5m/s（大跨越采用0.6m/s）；太阳辐射功率密度应采用0.1W/cm2。

（3）导线和地线（以下简称导、地线）的设计安全系数不应小于2.5。地线的设计安全系数，宜大于导线的设计安全系数。地线应满足电气和机械使用条件要求，可选用镀锌钢绞线或复合型绞线。架设在滑轮上的导、地线，还应计算悬挂点局部弯曲引起的附加张力。在稀有风速或稀有覆冰气象条件时，弧垂最低点的最大张力不应超过拉断力的60%。悬挂点的最大张力不应超过拉断力的66%。验算短路热稳定时，导、地线的允许温度：钢芯铝绞线和铝合金绞线可采用+200℃；钢芯铝包钢绞线（包括铝包钢绞线）可采用+300℃；镀锌钢绞线可采用+400℃。计算时间和相应的短路电流值应根据系统情况决定。

五、高压输电线路的防雷设计

根据故障分类统计，线路因雷击而引起的事故日益增多，对线路的安全运行造成了严重威胁，有部分110KV线路又是跨境线路，每次事故巡视不但浪费了巨大的人力、物力而且加大了运行维护人员的劳动强度，由此线路的防雷保护成了运行维护的重中之重。（1）架设避雷线。架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线，同时还能起到分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位，可以减小线路绝缘子的电压和降低导线上的感应过电压。（2）降低杆塔接地电阻。高压送电线路的接地电阻与耐雷水平成反比，根据各基杆塔的土壤电阻率的情况，尽可能地降低杆塔的接地电阻，这是提高高压送电线路耐雷水平的基础，是最经济、有效的手段。（3）增加杆塔绝缘。由于输电线路个别地段采用高杆塔这就增加了杆塔落雷的机会。高塔落雷时塔顶电位高，感应过电压大，而且受绕击的概率也较大。为提高线路绝缘，降低线路跳闸率，我们常采用增加绝缘子片数或更换成防污瓷瓶的方法以增加绝缘来提高耐雷水平。（4）加装线路避雷器。加装线路避雷器以后，当输电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，一部分雷电流从避雷线传入相邻杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值后，避雷器动作加入分流。因此，线路避雷器具有很好的钳电位作用，这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。

六、城市架空输电线路的设计问题分析

城市里很少采用单回路，而双回路或多回路在线路中心两侧需要相等的半走廊宽度。所以，架空线路选择沿道路、河渠、绿化带架设，靠道路、绿地一侧的半走廊可自由利用，也易与城市规划部门意见一致。在某些情况下，采用单侧三相垂直排列的杆型，虽仅架设一回线路，但与电缆线路比较，效益却很可观。狭窄的路径走廊，促使钢管杆的出现，它在技术上能满足输电线路的要求，同时性价比高，造型美观，安装快捷，占地少，符合城市环境对架空输电线路的要求，而且还与城市地势较为平坦，走廊宽度小，线路施工方便等特点相适应，故得以迅速发展，给设计选择带来了方便。线路的走廊宽度由塔头尺寸、风偏、安全距离三部分组成。减少线路走廊宽度的关键在于控制塔头尺寸和风偏。采用固定挂点的直线杆塔以及固定跳线的耐张杆塔，是减少塔头尺寸和限制导线风偏的有效措施，也是控制走廊宽度的有效措施。走廊的日益紧张，发展的趋势将是多回路、大截面。

总结:总之，高压输电线路的设计必须贯彻国家的基本建设方针和技术经济政策，做到安全可靠、经济适用、符合国情，从实际出发，结合地区特点。在设计时要综合考虑线路工程的经济造价、施工条件及日后的运行维护等因素，确保高压输电线路的安全、高效运行。

参考文献

[1]陈必康.浅谈高压输电线路设计的若干问题[A].中国武汉决策信息研究开发中心、决策与信息杂志社、北京大学经济管理学院.“决策论坛——区域发展与公共政策研究学术研讨会”论文集（下）[C].中国武汉决策信息研究开发中心、决策与信息杂志社、北京大学经济管理学院:,2016:1.

[2]关世照.高压输电线路电气设计的问题及改进建议[J].科技风,2016(05):103.