對(duì)城市緊湊型架空輸電線路設(shè)計(jì)的探討

鄒毅

【摘 要】隨著人們的生活水平的不斷提高，人們對(duì)供電的要求已經(jīng)不僅僅局限于滿(mǎn)足日常生活需要，開(kāi)始逐漸向著供電安全和用電安全方面發(fā)展。就目前而言，我國(guó)輸電線路依舊以架空輸電線路為主，因此不斷提高城市架空輸電線路的設(shè)計(jì)水平，提高其輸電穩(wěn)定性，是不斷提高人們用電安全的重要手段之一。本文對(duì)城市緊湊型架空輸電線路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)探討，并簡(jiǎn)要介紹了架空輸電線路的概念、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】緊湊型；輸電線路；設(shè)計(jì)

近年來(lái)，我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到了飛速發(fā)展，電力事業(yè)也得到了迅速發(fā)展，但是在供電安全方面我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家之間依舊存在很大差距，所以人們?cè)絹?lái)越看重電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性發(fā)展。隨著我國(guó)城市化發(fā)展的不斷加快，城市地區(qū)建筑物密度越來(lái)越大，城市架空輸電線路的設(shè)計(jì)難度也越來(lái)越大，如何設(shè)計(jì)緊湊型架空輸電線路已經(jīng)成為城市發(fā)展的難題之一。

一、架空輸電線路的概念

所謂架空輸電線路就是以絕緣子為固定裝置，將輸電線路固定在地面已經(jīng)樹(shù)立好的桿塔之上的一種輸電方法。架空線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般有接地裝置、導(dǎo)線、桿塔、絕緣子、架空地線組成，各個(gè)部件之間環(huán)環(huán)相扣，構(gòu)成了最基本的架空線路。

緊湊型架空電路是在基本架空線路上的一種改進(jìn)，通過(guò)縮短相間距離、優(yōu)化導(dǎo)線排列、增加相分裂導(dǎo)線等方法來(lái)改變輸電線路的幾何結(jié)構(gòu)，以達(dá)到減小線路走廊占地面積的目的，不僅可以提高輸電線路的輸電能力，還能在一定程度上減少輸電線路材料的投入，節(jié)約成本。

二、架空輸電路的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

（一）緊湊型架空輸電路的優(yōu)點(diǎn)

目前，輸電線路根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同主要分為架空輸電線路和電纜輸電線路，由于電纜輸電線路成本巨大，維修困難，架空輸電線路就有了許多不可忽視的優(yōu)點(diǎn)：（1）架空輸電線路成本低；（2）架空輸電線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建設(shè)難度較低；（3）架空輸電線路在陸地表面，相對(duì)于電纜輸電線路，更加易于檢修和維護(hù)。綜合架空輸電線路的種種優(yōu)點(diǎn)，使其必將得到廣泛使用。對(duì)于遠(yuǎn)距離的變電站、發(fā)電站之間的電力輸送，架空輸電線路依然是不二選擇。

（二）架空輸電線路的缺點(diǎn)

架空輸電線路雖然節(jié)約了建設(shè)成本，但是其存在的缺點(diǎn)也較為明顯。架空輸電線路直接暴露在半空中，會(huì)或多或少的受到寒冷、干燥、暴雨、雷電、霧霾、大風(fēng)的影響，不斷地腐蝕輸電線路，降低絕緣子的絕緣效果，縮短電線的使用壽命，其中雷電對(duì)架空輸電線路的危害最大，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)直接導(dǎo)致一條輸電線路的癱瘓。

三、緊湊型架空輸電線路的設(shè)計(jì)研究

（一）緊湊型輸電線路的路徑與桿型設(shè)計(jì)

在城市建設(shè)中，考慮到土地面積的最大化利用，導(dǎo)致可以利用的走廊面積不斷減小。因此，為了充分利用走廊面積，在建設(shè)架空輸電線路的時(shí)候經(jīng)常使用雙回路甚至多回路，基本上不使用單回路。對(duì)于架空輸電線路建設(shè)位置的選擇，多是城市中的道路、綠化帶、河區(qū)地帶等地方，這些地方利用相對(duì)比較自由，對(duì)于建設(shè)過(guò)程中一些特殊地點(diǎn)，可以采用單側(cè)三相垂直排列桿型，雖然增加了一定的投入，但是與電纜輸電線路相比，依舊更加經(jīng)濟(jì)。

我國(guó)架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范中明確規(guī)定：當(dāng)架空輸電線路的路徑受到限制時(shí)，桿塔邊到路基邊的最小距離必須要超過(guò)5米。為了實(shí)現(xiàn)城市緊湊型架空輸電線路設(shè)計(jì)，使用鋼管桿是最好的選擇，在實(shí)際的架空輸電線路建設(shè)中，由于原始道路設(shè)計(jì)限制，桿塔邊到路基邊的距離經(jīng)常會(huì)小于5米，這時(shí)為了保護(hù)桿塔，可以在桿塔近路設(shè)置一個(gè)保護(hù)砼墩。

（二）架空輸電線路走廊設(shè)計(jì)

架空輸電線路的走廊設(shè)計(jì)主要與風(fēng)偏、塔頭設(shè)計(jì)、安全距離有關(guān)。在進(jìn)行輸電線路走廊設(shè)計(jì)時(shí)，把握好風(fēng)偏和塔頭的控制，就可以很好地控制架空輸電線路的走廊寬度。為了有效地控制導(dǎo)線風(fēng)偏，首選固定條線的耐張塔和固定掛點(diǎn)的直線桿塔，這兩種塔型都可以很好地控制風(fēng)偏。對(duì)于塔頭尺寸設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)：

（1）帶電作業(yè)的桿塔，帶電部分要與基地部分保持最小距離；

（2）在桿塔的運(yùn)行電壓下，桿塔帶電部分要與桿塔構(gòu)件部分保持最小距離；

（3）導(dǎo)線間隙滿(mǎn)足公式d=0.4LK（絕緣子長(zhǎng)度）+U（電壓）/110+0.65f（導(dǎo)線最大弧垂）。

（三）防振錘的選擇

防振錘顧名思義是一種防振裝置，在架空輸電線路發(fā)生振動(dòng)時(shí)，防震錘就會(huì)利用自身的慣性上下擺動(dòng)，逐漸消耗掉電線的振動(dòng)能量，提高架空輸電線路的穩(wěn)定性。選擇防振錘時(shí)，要盡可能選擇與線路振動(dòng)頻率相近的防振錘，只有這樣才能在不損壞電線的情況下，最大限度的消耗電線產(chǎn)生的振動(dòng)能量。

（四）防雷設(shè)計(jì)與接地設(shè)計(jì)

防雷設(shè)計(jì)和接地設(shè)計(jì)都是緊湊型架空輸電線路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容。在城市的架空輸電線路設(shè)計(jì)中，要盡可能的采用雙避雷地線，提高城市緊湊型架空輸電線路的整體安全性，地線設(shè)計(jì)要盡可能與導(dǎo)線的保護(hù)角保持在0度，這樣可以使地線在導(dǎo)線遭受雷擊時(shí)起到最好的保護(hù)效果。在設(shè)計(jì)檔距中央導(dǎo)線和地線的間距時(shí)，需根據(jù)公式S≥0.012L（檔距）+1計(jì)算，比如110KV的輸電線路抗雷擊能力不得低于40KA。

城市緊湊型架空輸電線路不僅受到各種自然因素的影響，還會(huì)受到諸多人為因素的影響。城市建筑具有密集度大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，桿塔接地線路容易與周?chē)母鞣N設(shè)施發(fā)生沖突，不能夠很好的實(shí)現(xiàn)垂直接地的相關(guān)要求，這時(shí)最好的解決方法就是根據(jù)實(shí)際施工情況，合理的選用深埋垂直接地極、淺埋環(huán)、深埋環(huán)等方法，以達(dá)到實(shí)際施工需要。對(duì)于檔距較小的輸電線路，可以將接地線組成一個(gè)地網(wǎng)，可以很好的提高線路的耦合系數(shù)，從而在一定程度上提高輸電線路的穩(wěn)定性。

（五）其他構(gòu)件設(shè)計(jì)

除以上所述，還有其他構(gòu)件的設(shè)計(jì)也很重要，比如：導(dǎo)線的設(shè)計(jì)，導(dǎo)線金屬橫截面必須達(dá)到規(guī)定要求，太粗會(huì)造成資源浪費(fèi)，太細(xì)又會(huì)造成過(guò)大的電能輸送損耗，因此在進(jìn)行導(dǎo)線設(shè)計(jì)時(shí)要盡可能選取曲率半徑較大的導(dǎo)線。單根的導(dǎo)線，一旦發(fā)生故障直接就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)線路的癱瘓，因此，一般情況下都會(huì)選擇分裂導(dǎo)線來(lái)提高架空輸電線路的安全性。

四、總結(jié)

綜上所述，城市緊湊型架空輸電線路設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜而又長(zhǎng)久的工作，是我國(guó)城市電網(wǎng)發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容之一，不斷發(fā)展緊湊型架空輸電線路，可以很好的保證我國(guó)城市的電力供應(yīng)和穩(wěn)定發(fā)展。

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