淺談如何優化高壓輸電線路設計 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 【摘要】 隨著經濟的發展，電力系統發展也十分的迅速，為了提高輸電線路的安全性。本文根據以往的工程實例，從高壓輸電線路設計現狀分析、高壓架空輸電線路的設計需求，以及高壓線路設計具體技術分析這三個方面對如何優化高壓輸電線路設計進行闡述。 【關鍵詞】高壓；輸電線；設計；優化 S611 A 【前言】 伴隨著國家經濟的不斷轉型以及節 能減排的不斷推廣，無論城市和農村，對于電力的需求不斷的增加。但是，由于線路老化、周邊環境的影響等都造成了高壓輸電線路的損失增加。因此，我們需要加強高壓輸電線路的設計，盡可能優化高壓輸電線路。 1、工程實例 新建 220 kV 永泰牽引變電站地處永泰縣縣城郊區區，人口密集，本期工程共兩回。此變電站為向莆鐵路專用線路，要求兩回進線來自兩處電源，以保障鐵路正常供電。根據福州市電網布局，離該牽引站最近的兩個 220kV 變電站為福州高岐變及永泰青云變，由于高岐變出線及青云變出線位于城區近郊，該地區已廠 房房、規劃區和居民等建筑密布，無法新建多條架空線路。若敷設電纜，條件也極其困難，且投資巨大受。經現場踏勘和反復討論，并征得規劃部門同意，兩條線路出線均與其它 220 kV 雙回同塔架設，充分壓縮線路走廊寬度。 2、高壓架空輸電線路的設計需求 架空線路與電纜線路是目前常用的兩種送電線路，目前，國內外普遍采用架空線路作為輸送電能的最主要方式。其中，架空線路一般使用無絕緣的裸導線，通過絕緣子將導線懸架在輸電線路桿塔上，來進行送電。所以，架空輸電線路可以認為是由輸電線路桿塔、輸電線路導地線和絕緣子 金具串共同構成。 2.1、輸電線路桿塔 高壓架空輸電線路桿塔多為鐵塔，是架空輸電線路的主要支撐結構，高壓架空輸電線路桿塔根據需求不同又分為直線塔、轉角塔、終端塔、換位塔、分支塔、輕重冰區分界塔、大跨越塔、特高壓酒杯塔、分體塔、雙柱塔等。架空輸電線路桿塔的設計包括基礎上拔穩定計算、基礎下壓和地基計算、構件和基礎底板承載力計算等，這對于高壓輸電線路桿塔來說尤為重要。 2.2、輸電線路導地線 架空線路的導線一般由導電性能良好的金屬制成，為保持合適的通流密度，導線應該根據 工程輸送容量的需要來選擇截面，為降低電暈放電的可能，導線應具有較大的曲率半徑。高壓架空輸電線路多采用分裂導線來提高輸送容量 ,為防止架空輸電線路的感應過電壓和雷擊過電壓帶來的傷害，多在輸電線路導線的上方采用避雷線，對于 110kV 以上輸電線路，通常設置兩根防雷線且增大地線架保護角。在設計架空輸電線路時，應考慮到線路沿線的氣候環境、自然條件（冰閃、雨淋、結冰、洪水、濕霧）等的影響。此外，架空輸電線路的路徑還應具備充裕的地面寬度和凈空走廊。 2.3、輸電線路絕緣子 作為高壓架空線路的重要構件之 一，絕緣子主要作用是在一定的荷載和過電壓條件下，支撐導線，并使得導線的帶電部分與大地絕緣。高壓架空線路因其電壓水平高，對絕緣的要求相應提高。絕緣子的性能主要取決于絕緣材料的質量，目前在高壓架空線路上常用的絕緣子有：懸式盤型絕緣子、玻璃絕緣子、有機復合材料絕緣子等。在高壓架空線路的設計中，應當注意絕緣子的機械荷載、電氣強度、抗腐蝕、抗劣化的性能滿足要求。 3、高壓輸電線路設計中注意要點 3.1、路徑優化選擇 輸電線路路徑選擇是整個線路設計工作中的關鍵，方案的合理性對線路的經濟、 技術指標和施工、運行條件起著重要作用。在這個過程中，首先要了解當地的氣象、水文、地質條件以及當地的發展規劃。根據當地地形特點，盡量避開陡坡和易發生塌方、滑坡、沖溝或其它地質災害的不良地質段，采用 3D GIS 優化路徑，選線定位中盡量從平緩的地形走線，盡量避開重要礦產區域，避讓已有的各種礦產采空區、開采區及規劃開采區及險惡地形、不良地質地段，選擇從地質條件好的平地，較低的山地經過，從而降低本體造在此基礎上，對線路沿線地上、地下、在建、擬建的工程設施，尤其是采礦區的資料。并應用航片、衛片等選線技術，進行多方案路徑 比選，比選出最優路徑。在優化選線時，根據水文、氣象及地質資料。盡量減少樹木的砍伐，減少土石方開挖量，減少水土流失，最大程度地減少對原始地形地貌的破壞；盡可能減少房屋拆遷量。綜合考慮線路跨越河流、鐵路、高速公路等重要交叉跨越的跨越方案及塔位分布進行優化，以便于運行維護，并降低工程造價。 3.2、導線選型優化的設計 送電線路的導線長期在曠野、山區或湖海邊緣運行，需要經常耐受鳳、冰等外荷載的作用，氣溫的劇烈變化以及化學氣體等的侵襲，同時受國家資源和線路造價等因素的限制 因此，在設計中，對電 線的材質、結構等必須慎重選取。線路的輸送容量、傳輸性能、環境影響問題對輸電線路的技術經濟指標都有很大的影響。要從導線的電氣特性、機械特性以及電磁環境等方面對各種導線截面進行技術經濟比較，特別在導線選型造價分析中按全壽命周期費用最小為原則分析比較，而不是只考慮基建初投資，這樣可以全面考核各導線方案的技術經濟性，最后推薦出在技術和經濟上最優的導線型號及截面 導線在線路建設投資中所占的比例較大，導線的選擇是線路設計的重要環節。據統計，在高壓輸電線路中，導線的投資在整個線路建設中的本體中占有 20%30%的比例，因 此，合理的導線選型可以減少工程造價，且它也影響到鐵塔荷載的大小和鐵塔高度、地線支架高度的選擇，如果再考慮因導線方案變化而相應造成的桿塔工程量和基礎工程量的變化，其對整個工程的造價影響極其巨大。合理選擇導線截面是安全運行和降低建設投資的關鍵問題之一。因此，運用全壽命周期 (LCC)的理念進行分析，對降低輸電線路投資具有重要的意義。 3.3、桿塔設計優化 根據收集到的國內 220kV 交流輸電線路的塔型資料可知，單回路直線塔（包括直線轉角塔）一般分為兩種類型，即拉線塔和自立塔。耐張轉角塔主要為干字 型塔。 拉線塔單基指標較輕，可以節省鋼材，工程造價低。該塔型在力學分析、加工制造、立塔架線等方面都有成熟的技術經驗。拉線塔曾在 220kV 交流輸電線路工程中廣泛使用，但在后期運行管理方面存在困難，主要是拉線的防松等問題；另一方面，拉線塔要求地勢比較平坦，這樣就限制了拉線塔只能在平丘、草原、農田使用，隨著農業機械化水平的提高，拉線占地范圍較大，對耕種有較大的影響，如果拉線占地面積作為征地處理，則使用拉線塔雖然在本體費用上要低，但在其它費用方面要高很多，綜合費用反而要比自立塔高。為了節約輸電線路走廊， 減少占用耕地面積，因此在我國輸電線路建設時要充分考慮我國的土地資源匱乏的因素。 對于普通直線塔，通過對已有的 220kV 線路進行分析和擴展，結合工程的實際條件，得出塔重與設計條件的函數關系，并用于在航測斷面圖上進行無約束優化排位。對排位結果進行統計分析，建立以檔距組合為變量，以耗鋼量最低為目標函數的優化模型，通過對這一優化問題的求解得到實際線路條件下的經濟檔距組合?；诮洕鷻n距組合確定呼稱高、 kv 值和直線塔帶角度的合理方案。對于跨越塔、直線轉角塔和耐張塔，則根據排位后統計出的使用情況，以經濟性為目標 ，兼顧便利的原則進行設計條件的組合劃分。然后對優化排位結果進行桿塔的水平荷載 Lh、垂直荷載 Lv、塔高h、線路轉角及塔頭間隙等規劃。根據要求完成 1 5 種塔等多方案規劃。系列塔型方案越多，綜合造價越低。但當塔型方案增加，塔重量及綜合造價相差越來越少，據此可確定出規劃塔型的方案數。然后根據選取方案中各塔搖擺角系數Kv，水平檔距 Lh、垂直檔距 Lv、最大使用檔距、高差系數、轉角度數 1 等的使用情況。 3.4、 基礎設計優化 桿塔基礎作為輸電線路結構的重要組成部分，它的造價、工期和勞動消耗量在 整個線路工程中占很大比重。其施工工期約占整個工期一半時間，運輸量約占整個工程的 60%，費用約占整個工程的 20% 35%。目前我國高壓輸電線路所采用的普通基礎 (不包括樁基礎 )均屬于淺基礎類型，分回填土和原狀土兩大類。分別按土重法和剪切法計算。輸電線路桿塔基礎在受力上與其它建筑物基礎有所不同，主要是輸電線路桿塔基礎除了受下壓力作用外，還要受大小基本相等的上拔力作用，同時還有水平力作用。而一般的建筑物結構的自重大，基礎只受下壓力，不出現上拔力。因此在輸電線路基礎設計時都要既能滿足上拔力又能滿足下壓力的要求。在 輸電線路基礎設計時，要結合塔位地質情況、基礎荷載特性、地基承載能力、基礎施工方法等因素綜合比較基礎的技術經濟性、 環境保護和施工條件。 3.5、桿塔的定位設計 桿塔定位工作分為室內定位和室外定位。首先，桿塔的室內定位。室內定位是用最大弧垂模板在平斷面圖上排定桿塔位置的。室外定位是把室內排定的桿塔位置到野外現場復核校正，并用標樁固定下來。桿塔位置排定的是否適當，直接影響線路建設的經濟合理性和運行的安全可靠性。桿塔定位的主要要求是導線的任一點在各種氣象情況下均須保證對地面的安全距離（即限距 ）。但在山地和丘陵地帶定位時，為了滿足限距要求，必須用最大弧垂模板確定定位檔距。終端、轉角、跨越、耐張等特種桿塔先行定位后，再分段用最大模板沿平斷面圖排定各耐張段的直線桿塔的位置，根據所排出的直線桿塔位置，計算出該耐張段的代表檔距，用以計算或查取導線應力，再算出 k 值，看此 k 值是否與所用模板的 k 值相符（相等或相近），如果相符，則表明該段桿位排得正確。排完一個耐張段以后，再排下一個耐張段，直到排完線路的全部桿塔為止。桿塔室外的定位工作結束后，全線桿塔形式、桿塔位置基本上都已確定。這時，就可到現場樁定桿塔位置。但 需要核實室內定位使用的勘測資料是否同現場安全一致，尤其是山地和丘陵地帶，地形起伏很大，地質變化復雜，而室內定位所掌握的地形情況僅為一個順線路中心線的帶狀范圍，很難看清立桿塔處的地形全貌。因而，在室外定位時，需要在現場立桿塔處核對勘測資料，必要時，需對某些桿塔位置作適當的調整。此外，為了核對室內定位的成果，有時運應作一些必要的補測工作，以便補充或修改室內定位工作。 3.6、防雷接地設計 高壓雷電流現象會產生數十萬伏的沖擊電壓，這樣的巨大電壓對電氣設備造成瞬間沖擊，能夠擊穿絕緣并使設備出現短 路，產生爆炸、 燃燒等災害。 雷電流高熱現象釋放強大電流的同時，還會產生巨大的熱能，雷擊點會產生極高的熱量，可能會熔化金屬，引起火災。雷電流產生的機械效應重點體現為物體遭遇雷擊后的爆炸、崩潰、扭曲等一系列對人員財產造成危害的行為。電流靜電感應能夠使被擊物體產生大量的與雷電性質相反的電荷，雷電消失流散不及時，就會產生超高的電壓并產生放電現象進而造成火災。 因此，分析輸電線路隱藏的雷電危害，可以更好的為防雷設計做好準備工作。 【結語】 隨著人們對于電力的需求不斷增加，對于電網的建設也不斷增 加。高壓輸電線路作為電力供應系統中最主要的一個環節，應當進行相關的改革。對高壓輸電線路進行優化設計，進而最大程度的降低輸電線路的施工成本，并且為人們提供更加可靠的電力供應，為整個國家的發展提供動力。 【參考文獻】 1魏磊 淺析高壓輸電線路設計 J 民營科技 -2011 年 12 期 - 2張萌 淺談如何優化高壓輸電線路設計 J 現代企業教育 -2012 年 11 期 - 3林清龍 淺談高壓架空輸電線路設計的優化措施 J 無線互聯科技 -2013 年 4 期 - 4張召，郭昊 高壓輸電線路設計應注意的幾個問題 J 科技資訊 -2012 年 4 期 - 文檔資料：淺談如何優化高壓輸電線路設計 完整下載 完整閱讀 全文下載 全文閱讀 免費閱讀及下載 閱讀相關文檔 :淺析煤礦機電設備常見故障及其解決對策 淺析工程測量技術改進對工程的影響 淺談色彩在景觀環境中的應用 淺析加強土建工程施工技術的若干措施 淺析建筑工程現場施工技術管理 淺談起重機械的安全管理 淺談園林工程施工中節能型技術的應用 淺析道路和橋梁工程的施工管理及成 本控制 淺談我國環境檢測技