35kV架空輸電線路設(shè)計(jì)問(wèn)題及解決措施

黃中華

35kV架空輸電線路設(shè)計(jì)問(wèn)題及解決措施

黃中華

（國(guó)網(wǎng)四川省電力公司德陽(yáng)供電公司 四川德陽(yáng) 618000）

在目前我國(guó)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，架空輸電線路設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較復(fù)雜的學(xué)科。35kV架空輸電線路的設(shè)計(jì)主要三個(gè)階段，即可行性研究、初步設(shè)計(jì)階段與施工圖設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)工作中要求設(shè)計(jì)人員要有較好的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，在設(shè)計(jì)中對(duì)可能存在或者發(fā)生的問(wèn)題要做到及時(shí)解決，保證輸電線路更加安全的運(yùn)行。本文主要從幾個(gè)方面對(duì)35kV輸電線路設(shè)計(jì)中所遇到的設(shè)計(jì)問(wèn)題及解決措施進(jìn)行探討。

架空輸電線路；設(shè)計(jì)問(wèn)題；解決措施

1 引言

35kV輸電線路的設(shè)計(jì)，主要有初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)兩個(gè)階段，初步設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中比較關(guān)鍵的階段，要考慮眾多因素，主要有：線路路徑選擇、導(dǎo)線和地線選型、氣象條件、絕緣配合和防雷、桿塔和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、導(dǎo)線對(duì)地和交叉跨越距離以及工程預(yù)算等等。線路設(shè)計(jì)的主要原則都應(yīng)該在此階段中明確，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡全力研究透徹。施工圖設(shè)計(jì)是線路設(shè)計(jì)中另外一個(gè)比較重要的階段，是根據(jù)初步設(shè)計(jì)原則所做的進(jìn)一步具體設(shè)計(jì)。對(duì)初選的、經(jīng)過(guò)評(píng)審的最佳線路設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)地測(cè)繪，打桿位樁；根據(jù)要考慮的實(shí)際因素完成詳盡圖紙?jiān)O(shè)計(jì)；做出準(zhǔn)確完整的報(bào)表，提供施工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)還有預(yù)算書(shū)。35kV輸電線路設(shè)計(jì)應(yīng)確保輸電線路運(yùn)行合理、安全、經(jīng)濟(jì)。

2 初步設(shè)計(jì)階段

2.1 選擇最佳的路徑方案

輸電線路的造價(jià)與線路路徑方案是密切相關(guān)的。選線時(shí)要從諸多方面進(jìn)行考慮。從路徑選擇的基本原則來(lái)看，施工便捷、運(yùn)行安全、經(jīng)濟(jì)合理等是施工設(shè)計(jì)中所應(yīng)遵循的基本要求。同時(shí)還要盡可能選擇路徑短、水文和地質(zhì)條件較好、特殊跨盡可能少的路徑，同時(shí)還要盡可能避開(kāi)房屋、防護(hù)林和綠化區(qū)、果林、公園等。比如：秦皇島市由于地質(zhì)史上的多次地殼運(yùn)動(dòng)造成境內(nèi)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，加之外應(yīng)力的作用，逐步形成了境內(nèi)形態(tài)多樣的地貌地形。地形趨勢(shì)是西北高，西南低，形成山地、丘陵、平原、淺海4個(gè)地帶，呈梯形分布。地貌類(lèi)型復(fù)雜多樣，有山地、丘陵、平原、盆地等。境內(nèi)都山、老嶺、響山、背牛頂、角山、聯(lián)峰山等，影響輸電線路路徑選擇的因素比較多。

2.2 導(dǎo)線和地線選型

導(dǎo)線截面的一般主要是按經(jīng)濟(jì)電流密度來(lái)選擇，根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃提供的負(fù)荷資料選定，用電暈、電壓損失、發(fā)熱條件及機(jī)械強(qiáng)度加以校驗(yàn)。由于現(xiàn)階段我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快，不乏有的行業(yè)缺乏一定的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，當(dāng)輸電線路路徑選擇完畢后，很快運(yùn)行線路就達(dá)到滿負(fù)荷狀態(tài)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，就會(huì)有相當(dāng)多的線路處在超負(fù)荷運(yùn)行的情況，不僅電量損耗加大，而且原有輸電導(dǎo)線的鏈接點(diǎn)處發(fā)熱，給線路運(yùn)行帶來(lái)很大安全隱患。因此，經(jīng)濟(jì)電流密度在選擇時(shí)，須結(jié)合著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃來(lái)進(jìn)行合理的篩選。如果有條件，可以適當(dāng)增大最大負(fù)荷所利用小時(shí)數(shù)，減少輸電線路在正常運(yùn)行后，因不合適的導(dǎo)線截面，造成的超負(fù)荷運(yùn)行。導(dǎo)線類(lèi)型應(yīng)根據(jù)使用條件及使用環(huán)境來(lái)進(jìn)行合理選擇，正常情況下，選擇普通鋼芯鋁絞線即可，但對(duì)于冰凍區(qū)的線路應(yīng)該選用耐寒性更好的鋁合金鋼芯鋁絞線，還有比如，為提高輸送容量時(shí)進(jìn)行舊線路改造，此時(shí)可考慮采用耐熱性能較好的鋁合金鋼芯鋁絞線，這樣就要考慮到鋁鋼截面比。導(dǎo)線確定后就要確定選擇合適截面的地線，通常情況下是要根據(jù)規(guī)程要求選定地線截面并確定型號(hào)。選用普通地線應(yīng)對(duì)其進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)，對(duì)于環(huán)境狀況較差地區(qū)宜采用鋅鋁合金度層鋼絞線。

2.3 氣象條件

在輸配電線路的初步設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件是設(shè)計(jì)人員要首先明確的。氣象條件應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐挠嘘P(guān)氣象資料和當(dāng)?shù)匾延芯€路在當(dāng)?shù)貧庀髼l件下的運(yùn)行情況進(jìn)行綜合考慮。輸電線路設(shè)計(jì)主要考慮下列氣象條件：

（1）最高溫度：決定導(dǎo)線最大弧垂，使導(dǎo)線與地面及被跨越物保持安全距離；

（2）最低溫度：電線應(yīng)力有可能出現(xiàn)在最低溫度，判斷上拔與地線穿越距離；

（3）年平均氣溫：用以決定平均運(yùn)行應(yīng)力，防振需要，不得超過(guò)25%破壞應(yīng)力；

（4）最大風(fēng)速：可能出現(xiàn)最大負(fù)荷，此時(shí)風(fēng)速?zèng)Q定最大允許應(yīng)力，決定桿塔最大水平符合，校驗(yàn)最大風(fēng)偏對(duì)塔身或拉線的間隙以及導(dǎo)線與所臨近的建筑物的水平安全距離；

（5）導(dǎo)線覆冰：用于計(jì)算導(dǎo)線、電桿等部件的機(jī)械強(qiáng)度；

（6）雷電日數(shù)：用于防雷保護(hù)方面的設(shè)計(jì)考慮。

送電線路設(shè)計(jì)用的氣象條件，廣義地說(shuō)是指那些與架空線路的電氣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度有關(guān)的氣象參數(shù)如：風(fēng)速、氣溫、濕度、雷電參數(shù)等。但機(jī)械計(jì)算的氣象參數(shù)主要指風(fēng)速、覆冰厚度和氣溫，稱(chēng)之為設(shè)計(jì)用氣象條件的三要素。三個(gè)的取值稱(chēng)之為氣象條件組合，不僅要反映自然的變化規(guī)律，同時(shí)還要反應(yīng)出三個(gè)氣象條件同時(shí)出現(xiàn)的可能性，又要考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的合理性；既客觀的反應(yīng)實(shí)地的危險(xiǎn)程度，保證輸電導(dǎo)線在運(yùn)行、施工、檢修工作環(huán)節(jié)中的的可靠性，又要考慮經(jīng)濟(jì)上的合理以及計(jì)算方便。一般情況下。考慮到氣象條件時(shí)，技術(shù)要求主要是保證線路在一些特殊情況下，比如風(fēng)速較大、有覆冰、低溫或高溫情況下能夠平穩(wěn)安全運(yùn)行，在線路突然斷掉的情況下，桿塔不倒，不會(huì)進(jìn)一步引起次生事故。在風(fēng)速達(dá)到最大或者內(nèi)部電壓過(guò)載時(shí)，導(dǎo)線對(duì)地不發(fā)生閃絡(luò)事故，在覆冰或者最高溫度時(shí)保證導(dǎo)線對(duì)地有足夠的安全距離，在施工過(guò)程中不發(fā)生人身意外以及嚴(yán)重的設(shè)備事故。

2.4 導(dǎo)線避雷線的絕緣配合及防雷

2.4.1 絕緣配合

電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性主要由停電次數(shù)和停電時(shí)間來(lái)橫量，其中的主要是絕緣被擊穿，因此，設(shè)備的絕緣水平很大水平上決定了電力系統(tǒng)的可靠性運(yùn)行。所以，以不多增加設(shè)備投資為前提，絕緣配合的問(wèn)題是選擇合適的限壓措施及保護(hù)措施中額關(guān)鍵問(wèn)題。設(shè)備造價(jià)、維修費(fèi)和事故損失一般是選則經(jīng)濟(jì)、合理的絕緣配合設(shè)計(jì)需要考慮的三個(gè)方面要素。絕緣配合設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意以下問(wèn)題：

（1）風(fēng)速取值比如，正常工頻電壓是以最大風(fēng)速計(jì)算的；操作過(guò)電壓則是以最大風(fēng)速的一半計(jì)算的（不低于15m/s）；雷電過(guò)電壓按10m/s計(jì)算。

（2）絕緣子片數(shù)的選擇耐張絕緣子串的片數(shù)要比垂絕緣子串多一片。

（3）有地線的桿塔高度如果超過(guò)40m，高度每增加10m，就要加一片絕緣子。

（4）線間距離的計(jì)算要注區(qū)分普通擋距、大檔距、大跨越，需要選用對(duì)應(yīng)的公式計(jì)算，普通擋距一般是指1000m以下；大檔距指1000～2000m的檔距；大跨越指跨越通航大河流、湖泊和海峽，檔距至少在1000m或塔高在100m以上。

2.4.2 防雷設(shè)計(jì)

送電線路一般分不同電壓等級(jí)，據(jù)此來(lái)決定采用不同的地線根數(shù)和地線保護(hù)角來(lái)達(dá)到避雷效果。采用接地的地線是架空輸電線路最有效的防雷保護(hù)措施，并且地線的保護(hù)角越小，其遮蔽效果越好。在同塔多回路線路中，采用負(fù)保護(hù)角效果會(huì)更好，在允許的條件下還可以提高絕緣水平。提高線路防雷水平的另一個(gè)有效手段是就是相伴法減小接地電阻，所以，水泥電桿的地線、橫擔(dān)和絕緣子固定部分，應(yīng)有可靠的連接和接地，這對(duì)減小線路雷擊跳閘率，提高線路安全運(yùn)行水平十分有意義。

在35kV架空輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)，地線一般不會(huì)全線架設(shè)，通常只在發(fā)電廠、變電所進(jìn)線和出線處架設(shè)1～2km地線，如果如線路長(zhǎng)度不大，更適宜的辦法還是全線架設(shè)。一般而言，《設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的進(jìn)線段保護(hù)距離為1～2km，但是實(shí)際操作中不能對(duì)該規(guī)范死搬硬套。當(dāng)涉及的區(qū)域是多雷地區(qū)（雷暴日超過(guò)40d）時(shí)，進(jìn)線段應(yīng)達(dá)3km或者3km以上。而且，還要降低進(jìn)線段的接地電阻以提高桿塔的耐雷水平。

2.5 桿塔和基礎(chǔ)型式

（1）桿塔設(shè)計(jì)在工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該盡可能選擇典型設(shè)計(jì)，或經(jīng)過(guò)運(yùn)行使用驗(yàn)證過(guò)，且質(zhì)量滿足要求的桿塔型式。在設(shè)計(jì)新型桿塔時(shí)，設(shè)計(jì)人員要充分的了解設(shè)計(jì)的理由，確認(rèn)經(jīng)過(guò)合理的科學(xué)試驗(yàn)，沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題再選用。要想選擇更加合適的桿塔型式，一定要結(jié)合導(dǎo)線選型、當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、氣象條件以及使用單位的使用經(jīng)驗(yàn)等因素來(lái)合理選擇確認(rèn)。確認(rèn)桿塔的高度，要酌情而定，具體要參照設(shè)計(jì)線路是否跨越林木以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是否合理。現(xiàn)代輸配電系統(tǒng)對(duì)安全、環(huán)保方面的要求越發(fā)提高，因此在選擇桿塔和使用時(shí)應(yīng)盡可能留有余量。

（2）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)選擇合理的基礎(chǔ)型式要按照全線地質(zhì)、地形和水文等情況而定，同時(shí)還要考慮基礎(chǔ)受力條件，進(jìn)而更加合理的選擇基礎(chǔ)型式。水泥鋼筋桿和金屬鐵塔的基礎(chǔ)型式主要按受力形式劃分，可分為：傾覆類(lèi)基礎(chǔ)和上拔、下壓類(lèi)基礎(chǔ)。前者主要會(huì)受到傾覆力矩，如卡盤(pán)形式就是這種基礎(chǔ)，后者主要承受上下兩面的力，如電桿的拉線盤(pán)、底盤(pán)，主要就是這種基礎(chǔ)。金屬鐵塔基礎(chǔ)型式通常主要采用裝配預(yù)制基礎(chǔ)，在粘性或者沙性土中更適合采用灌注樁基礎(chǔ)。

3 施工圖設(shè)計(jì)

（1）對(duì)已經(jīng)經(jīng)過(guò)初選和評(píng)審的最可能的線路設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)地測(cè)繪拉線、打桿位樁；

（2）根據(jù)要考慮的實(shí)際因素完成詳盡圖紙?jiān)O(shè)計(jì)；

（3）做出準(zhǔn)確完整的報(bào)表，提供施工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)還有預(yù)算書(shū)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在架空線路設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要對(duì)具體工程具體分析，通過(guò)各種技術(shù)手段勘測(cè)、定位、計(jì)算選擇合理的設(shè)計(jì)方案，繪制出線路施工和桿型組裝圖等施工圖紙。嚴(yán)格按照國(guó)家對(duì)概預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定設(shè)計(jì)工程，并評(píng)估預(yù)算，經(jīng)過(guò)各項(xiàng)審核、審批后，沒(méi)有問(wèn)題即予以實(shí)施。

[1]徐 英.壓接連接工藝技術(shù)研究[J].電子工藝技術(shù)，2015，26（1）：21～22.

[2]魏 建.壓接工藝及裝配技巧[J].電子工藝技術(shù)，2015，29（2）：89～90.

[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn).《壓接連接技術(shù)要求》（GJB5020-2001）[S].

TM751

A

1004-7344（2016）31-0059-02

2016-10-15

黃中華（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事輸配電線路設(shè)計(jì)等相關(guān)工作。