电力工程高压输电线路设计要点分析

电力工程高压输电线路设计要点分析

于 涛

大同智能电力勘测设计有限责任公司 山西大同 037008

摘要：高压输电线路是主要的输电载体，故高压输电线路的设计工作在电力工程中十分关键，设计工作的开展情况将直接关系到输电工作的整体质量。高压输电线路设计工作与我国电力行业的发展息息相关，此项工作的开展也满足了人们不断增加的用电需求。科学合理地做好此项工作对于提高电力工程高压输电线路的输电质量及效率意义重大。

关键词：电力工程；高压输电线路；设计要点

1高压输电线路特征与存在问题

从低压输电线路与高压输电线路的对比结果可得出高压输电线路具备以下几个特征，具体有：（1）高压输电线路具有较高的结构参数。高压输电线路具有杆塔高而且串长、绝缘子片数量大、体积较重的特点，因此，增加了输电线路的修复难度。同样的，这也使得高压输电线路所使用的备件备品也需要有很高的质量要求。（2）高压输电线路安全性能要求高，高压输电线路设计的过程中，需要加强对安全性的关注。由于高压输电线路主要是以负荷中心内部能源输送线路为主，所以承担的输电量也比低压输电线路要高，若发生安全事故，便会导致极大的经济、社会损失，可能会对城市运行造成威胁；第三，高压输电线路周围的环境复杂，线路长度长，增加了通车的难度；第四，运行参数值高。高压输电线路的参数值整体来说较高，额定电压会对附近电场强度造成影响，如果不及时加以解决，便会对居民用电造成不利影响。

2高压输电线路设计存在的问题

（1）杆塔型号选择不合理。一般来讲，杆塔的建造多由钢筋混凝土亦或是钢材组建完成，这有助于确保杆塔的机械强度使其具有一定的抗压性能。在不同地质环境下为确保杆塔地基承载力的发挥，要根据环境综合因素的分析，来对杆塔型号做出合理选择。但就实际情况来看，在开展电气设计工作中，一些设计人员忽视了对杆塔建设环境的分析，没有对沿途地貌、地质、土壤等作出全面考量，由此导致所选用杆塔型号在应用过程中超出设计承载力，从而导致杆塔倒塌倾斜等事故的发生。（2）线路结构设计存在缺陷目前我国高压输电线路多为架空线路，穿越市区、树林、田地等。这就无形中增加了线路的曲折系数，造成线路转角次数的增多，极大地提升了线路铺设的难度。在线路结构不合理的情况下，高压输电网难以与中压电网相互配合，导致线路出现两个电源“手拉手”问题，出现变电站分布比例失调、线路运行不稳等一系列问题。在此种情况下，一旦高压输电线路发生故障，将高概率引发大范围停电事故的发生。

3电力工程高压输电线路设计要点

3.1高压输电线路路径选择的设计

高压输电线路工程路径选择主要按如下原则进行。（1）尽量避免路径走向规划区、矿产开发区域。（2）尽量利用城市、乡镇之间结合部，提高土地利用率；尽可能避开滑坡、崩塌等各种不良地质地段。（3）尽量减少房屋、工厂拆迁，减小对沿线人民群众生活的扰动。（4）收集沿线气象要素进行数理统计分析，结合沿线附近已有线路运行经验和现场覆冰调查情况合理确定气象划分。（5）综合考虑施工、运行等因素，尽量靠近公路及其他交通道路，方便线路施工和运行。（6）合理选择各类交叉跨越位置。公路、河流、电力线等跨越位置的选择对工程造价有较大影响，应减少交叉跨越已建或待建送电线路，特别是高电压等级的送电线路，在现场踏勘时现场标注已建电力线位置，收集属地电力公司的电网规划，以降低施工过程中的停电损失，提高运行的安全可靠性；对规划中与工程有冲突的待建公路、管线等，应积极与相关设计单位沟通，相互协调路径走向。

3.2导线选择

高压输电线路常见用的导线有4类，本节阐述其特点及适用范围。（1）钢芯耐热铝合金绞线。这类导线具备导电率低、线损问题突出等特征，并不适用于高压输电线路的主干规划，常用于发电厂或变电站等区域的大电流输送线路改造工程中，如扩容工程等。（2）型线同心绞线架空导线。这类导线具备电阻小、线损能耗低等特征，表现出优异的自阻尼性能。同时，这类导线采用密闭式结构，可有效避免钢芯被破坏，可延长高压输电线路的使用寿命，在运行环境恶劣的架空线路中应用广泛。（3）钢芯软铝绞线。这类导线具备导电率高、线损能耗低等特征，在同样的规格结构下，与传统钢芯铝线相比，铜心软铝绞线的热膨胀系数与之相差无几，但在温度不断升高的条件下，其自阻尼性能要优于传统钢芯铝线。因此，铜心软铝绞线成为主干高压输电线路主要导线材料之一。（4）碳纤维有机材料复合加强芯软铝绞线。这类导线的导电性能及机械性能更为优异，具备较强的抗拉伸性、抗腐蚀性及抗扭转性，但其热膨胀系数相对较低，使其物理性能较强。基于复合绞线的性能全面性，逐渐成为高压输电线路的主要材料。如果高压输电线路工程的资金允许，设计人员需优先选择这类导线。在选择导线材料的同时，设计人员需全面考虑高压输电线路中的承力元件，如镀锌钢线及铝包钢线等，具体需参照高压输电线路路径、气候特点及地理条件，选择相应规格的承力，强化高压输电线路的供电效果。

3.3塔杆基础工程设计

塔杆设计工作是高压输电线路设计工作中一个关键的组成部分，通常设计人员选择最常用的管道条和塔结构进行基础设计。但是，由于地区差异和影响因素的不同，为了有效控制塔杆施工过程中的成本，需要对基地进行合理选择，防止出现结构之间相互作用的问题。此外，需要使用辅助部件保证塔杆整体结构的安全稳定。在设计中，要考虑到对基本挖掘和钻机建造的控制。在此项工作开展前，需要确定本次施工需要使用的挖掘方法，保证塔杆施工工作的顺利完成。在施工前，需要及时勘测地质情况，以选择最合适的施工材料和施工技术。基础设施部分应以混凝土结构为基础，在灌注过程中应设计适当的排水系统，以确保井坑内的正常排水，避免水的浸出对钻机基础设施产生影响。在装料的过程中，要确保紧凑操作的效率，并提高塔柱的总体建筑质量。

3.4防雷设计

（1）接地装置应用。我国在电力系统工程建设初期，由于受到防雷技术条件不成熟因素的制约，使得我国许多地区的电力输送线路在经过雷电袭击之后出现了不同程度的破损，导致多数高压输电线路线路的绝缘性下降，稍有不慎可能会造成很大的安全隐患，因此为了改善这一问题，就需要电力企业在电力线路铺设过程中，做好输电线路设备的防雷接地电阻安装工作，根据不同的地形、地势和水文条件科学合理地采用现代防雷电技术应用，从而最大限度地发挥防雷技术在接地电阻中的应用作用，确保电力输送线路的安全。（2）避雷应用。大部分的电力线路输送都采用了高架线路输送方式，因此在高空电力输送过程中往往离不开防雷技术和避雷设备的应用，从目前我国大部分的电力企业的避雷设备的安装中都采用了性能良好，经济成本较低的抗氧化强的金属避雷设备，其不仅能够有效地对电力输送线路起到很好的保护作用，降低雷电天气对电力输送线路的破坏，同时能够避免输电线路在高空间下因雷击所产生的高压效应和高热效应对线路设备损害，从而最大限度地提高电力电线路的整体抗雷击性，为电力系统安全稳定运行创造良好的避雷环境。

4结束语

本文首先分析了现阶段我国高压输电线路特征及电力工程高压输电线路设计现状存在问题，进而提出了高压输电线路路径选择、输电线路杆塔头结构的优化及电力输送线路防雷击措施设计等设计要点，对高压输电线路设计领域有一定的参考价值。

参考文献

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