基于全壽命周期理論的某輸電線路工程優化設計體會

李達

摘 要：目前隨著工程項目管理理論的發展，人們已經認識到全過程管理的重要性，并提出了全壽命周期理論，要求從工程建設、運行等多個階段進行管理，保證工程在壽命期的安全運行。該文主要對全壽命周期理論的某輸電線路工程優化進行分析，以期給工行研究者提供借鑒。

關鍵詞：全壽命周期理論 某輸電線路 工程優化

中圖分類號：TM752 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（b）-0031-02

傳統輸電線路設計時只能從機械與電氣等方面對輸電線路相關性能進行考慮，不能綜合分析。隨著社會經濟的發展，電網負荷量越來越大，為了促進電力工程項目的建設和發展，必須將新型的全壽命周期理論管理應用到實際工作中，推動我國電網的發展。

全壽命周期表示工程規劃、實施到報廢的全過程。傳統線路設計時，主要利用一次性投資成本評估輸電工程的經濟性，不能對輸電運行、維護等進行考慮，影響了項目可靠性和經濟性。

全壽命周期成本表示整個工程支付的總費用，主要由運行、維護與建設成本組成，可以將其表示為：LCC=IC+ OC+MC，其中：LCC為壽命周期成本；IC為一次性投資成本；OC為運行成本；MC為維護成本；經過修正可將上述公式表示為：

LCC=IC+OC+MC+FC，其中：FC為中斷輸電可靠性成本。

工程經濟中經常遇到兩種或多種互相排斥方案經濟效果相同情況，一般使用不考慮資金時間價值靜態法與考慮資金時間價值動態分析法操作。為了便于比較，將成本算到一個時間基準中，可以將以時間為基準的壽命周期表示為：，N為送變電工程經濟壽命；r為現值折現率，由通貨膨脹與預期利率組成，MCi為工程投入i年的維修成本；FCi為工程投入i年的可靠性成本；OCi為工程投入第i年運行成本；IC為一次性投資成本；PLCC為壽命周期成本現值。

1 某輸電線路工程路徑優化

1.1 工程情況

該工程電壓等級是750 kV，全長2×178 km，路徑曲折系數為1.16，航空距離為2×153 km，使用單、雙回路混合架設，線路沿西北-東南走線。經過分析發現，對該工程主要從路徑優化、導線優化選型、鐵塔優化設計、基礎優化配置、絕緣配置等進行設計，綜合考慮氣象條件與水文巖土情況。

1.2 路徑選擇原則與操作

選擇路徑時必須結合電力系統規劃要求，綜合考慮城市、文物、林業、水文地質及沿線交通等情況。綜合考慮后，盡量靠近現有公路，滿足路徑安全、經濟與可靠性要求。

此次借助1∶5萬地形圖，總覽1∶20萬地形圖，進行了電氣、地質、測量與方案認定。同時對當地水利、軍事及自然情況進行分析，達到了最佳效益。最終線路一段路徑進行了優化，縮短了2.55 km路徑，節省了550萬元，保證了線路運行安全。

2 某輸電線路導線優化選型

輸電線路電磁環境參數主要從工頻電廠 、工頻磁場、可聽噪音與無線電干擾等進行分析，綜合評價擬建線路對無線電接受的影響，實現無線電精確估計。該工程電磁環境指標取值如下。工頻電廠 ：對于非農業、人員活動與偶爾有人經過區域場強為10 kV/m；村莊等公共區域場強為7 kV/m，非農業與人員少的地區場強為12 kV/m；靠近民房時，房屋距地面1.5 m電廠不能超過4 kV/m。工頻磁場：非公眾活動區域、農業偶又熱行走場強為0.5～1.0 mT；公眾接近或線路跨越公路長期未0.1～0.5 mT；公眾活動區域與人員流動頻繁區域場強低于0.1 mT。可聽噪音：距離導線投影20 m外的濕導線條件下，噪聲控制在55 dB；距離導線投影20 m外，距離地2 m時無線電干擾為58 dB。

2.1 單回路導線選型

第一，從技術比較分析。結合工程情況：（1）導地線布置使用國網公司的7A2與7A4模塊。（2）考慮到系統輸送容量與海拔高度，導線結構與導線截面使用、、與等導線方案。（3）參選導線電流密度與電能損失時，由于各國情況不同，選擇也有所差異，選擇時參照我國經濟電流密度。電流密度中0與超過了經濟密度，其他均符合。（4）導線電廠強度與電暈計算發現，排除外，其他方案均符合。（5）可聽噪聲分析發現，不允許超過為55 dB。（6）導線結構無線電干擾值。經過分析發現，海拔2 500 m以下，此次選擇方案均滿足55 dB要求。

第二，經過計算發現，經濟性方面比較發現，初期投資從小到大分別是、和，其中在導線節省投資方面具有顯著優勢。但是工程地形復雜，容易出現擴徑風險，因此，此次使用導線。

2.2 雙回路導線型號與選型

第一，此次塔型使用：水平偏移2 m的7D2模塊，國網公司使用750 kV設計雙回路輕冰塊系列；水平選擇1 m小鼓型，應用到地勢平緩的區域。相鄰導線使用0.5 m傘型導線，經常使用國外750 kV與1 000 kV。（1）電磁環境分析，三種方案均符合要求。（2）防雷方面分析，鼓型塔防雷較差；傘型塔效果由于鼓型塔。（3）技術經濟分析，0.1 m位移的鼓型塔比2 m位移鼓型塔輕；轉交塔應用0.5 m位移比2 m鼓型塔輕，可減少耗材。

經過對機械性能、電磁環境、電氣參數等的分析發現，雙回路可排除6×LGJ400/45導線方案，可應用6×LGJ500/45導線結構。

第二，從經濟性分析，海拔在2 200 m時，同塔雙回路優劣排序為：、與6×JL/LGJ-500/65。綜合分析后，此次使用導線。

3 某輸電線路鐵塔優化

進行輸電線路鐵塔優化時，主要從頭部、塔身及腿部進行設計。具體分析如以下幾點。

第一，頭部優化。（1）雙回塔直線與轉角塔型選擇如圖1所示。經過分析：直線塔使用1.0 m比2.0 m塔重輕，減少了鐵塔耗材。通過位移式滿應力計算可知，0.5 m比1.0 m傘型塔輕，減少了耗材。（2）對單回路塔頭比較時，主要對兩種酒杯型式進行分析。方案2降低了酒杯塔地線支架，而且鐵塔全高較低，符合滿應力計算，保證了鐵塔可靠度。

第二，塔身優化。塔身優化主要從節間與斜材布置兩方面優化。為了保證鐵塔上下受力均勻，此次根據規格角鋼臨界計算長度，結合內力規律不進行等距布置，得到理想經濟效益。根據實踐經驗，斜材與主材夾角一般控制在40°～59°之間。

第三，優化鐵塔腿部。由于該工程水土與環境保護較重要，因此，此次將塔腿設計為全方位到底腿，利用自然地形，減少開挖，滿足0基面要求。

4 結語

此次主要對基于全壽命周期理論的某輸電線路工程優化進行分析，主要從路徑、導線優化選型及鐵塔優化等進行分析，為了體現全壽命周期理論的應用，還要優化基礎配置，滿足輸電線路工作需求，提高供電質量，希望該文的分析可給相關研究學者提供借鑒。

參考文獻

[1] 王子銘.基于全壽命周期理論對輸電線路工程的優化設計探析[J].科技與企業，2015（19）：58.

[2] 廖冬初，楊志剛.基于全壽命周期管理理論的110kV輸電線路工程優化設計研究[J].電子世界，2014（3）：54-55.

[3] 鄒健.輸電線路工程優化設計研究[J].中國電業，2014（6）： 69-70.

[4] 沈泓.基于全壽命成本的輸電線路設計方法[D].北京：華北電力大學，2011.

[5] 劉漢生，劉劍，李俊娥，等.基于全壽命周期成本評估的特高壓直流輸電線路導線選型[J].高電壓技術，2012（2）： 310-315.