高壓輸變電線路的設(shè)計(jì)與維護(hù)要點(diǎn)的研究

龔金棟

（國網(wǎng)湖南省電力有限公司常德供電分公司電力技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所 湖南常德 415000）

引言

電能是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長的重要能源。高壓輸變電線路作為電廠、變電站之間電能分配與傳送的重要載體，在我國電力事業(yè)建設(shè)與發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。高壓輸變電線路設(shè)計(jì)不可理，運(yùn)行維護(hù)管理質(zhì)量低下，將嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全與穩(wěn)定，形成電網(wǎng)安全事故，制約社會(huì)與電力企業(yè)優(yōu)化發(fā)展。因此，有必要加強(qiáng)高壓輸變電線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)與維護(hù)要點(diǎn)的研究，提升線路設(shè)計(jì)與維護(hù)質(zhì)量與效率，增強(qiáng)電力企業(yè)整體服務(wù)質(zhì)量，提升供電穩(wěn)定性與安全性。

1 高壓輸變電線路設(shè)計(jì)與維護(hù)的重要性

高壓輸變電線路（High voltage transmission and transformation line）是電力系統(tǒng)中的重要組成部分。高壓輸變電線路架設(shè)是滿足高壓輸變電需求，實(shí)現(xiàn)電力資源在電廠與變電站之間、變電站與變電站之間科學(xué)分配與傳遞的重要舉措。從當(dāng)前我國電力發(fā)展情況來看，電力的輸送形式主要由以下幾種：①利用220kV電壓進(jìn)行傳遞距離在200～300km的電力輸送；②利用110kV電壓進(jìn)行傳遞距離在100km的電力輸送；③利用35kV電壓或66kV電壓進(jìn)行傳遞距離在50km的電力輸送；④利用10kV或12kV電壓進(jìn)行傳遞距離在15～20km的電力輸送[1]。其中電壓為220kV、110kV時(shí)，所應(yīng)用的輸電線路則被稱之為“高壓輸電線路”。由于我國地域遼闊，村莊分布不集中，在電力傳遞過程中，不可避免存在遠(yuǎn)距離傳輸現(xiàn)象，需要通過提升電壓進(jìn)行電力輸送，并通過變電處理降低電壓滿足用戶安全用電需求，部分地區(qū)超高壓輸電（330～750kV）、特高壓輸電（1000kV以上）現(xiàn)象。由此可見，高壓輸變電線路已經(jīng)成為我國電力事業(yè)的動(dòng)脈所在，肩負(fù)電力事業(yè)重要使命。而高壓輸變電線路設(shè)計(jì)與維護(hù)則作為高壓輸變電線路規(guī)劃與管理工作中的重要環(huán)節(jié)，通過高壓輸電點(diǎn)線路設(shè)計(jì)能夠有效降低電流損耗成本，增強(qiáng)線路應(yīng)用安全，提升線路實(shí)用性。而高壓輸電線路維護(hù)能夠降低自然災(zāi)害、環(huán)境因素等對(duì)輸變電線路的影響，控制高壓輸電點(diǎn)線路運(yùn)行過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)其功能的充分發(fā)揮。因此，加強(qiáng)高壓輸變電線路設(shè)計(jì)與維護(hù)要點(diǎn)的研究存在一定的重要性與必要性。

2 高壓輸變電線路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在高壓輸變電線路設(shè)計(jì)過程中，通常需做好以下幾點(diǎn)工作，以提升高壓輸變電線路基層工作質(zhì)量，增強(qiáng)高壓輸變電線路運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性與安全性。

2.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)之：“線路的科學(xué)定位”

在高壓輸變電線路設(shè)計(jì)過程中，線路規(guī)劃與定位的科學(xué)性、準(zhǔn)確性不僅與高壓輸變電線路架設(shè)質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)與安全存在重要影響，與高壓輸變電線路維護(hù)管理、運(yùn)行安全也存在重要影響。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)建設(shè)需求與目標(biāo)，明確認(rèn)知與掌握線路架設(shè)環(huán)境，從而進(jìn)行線路科學(xué)定位，提升線路規(guī)劃質(zhì)量。在此過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)參與到地質(zhì)環(huán)境勘測(cè)過程中，通過應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)，如BAE SYSTEM技術(shù)（衛(wèi)星定位技術(shù)、遙感技術(shù)、信息影像技術(shù)等結(jié)合應(yīng)用下形成的一種全球信息影像化技術(shù)）對(duì)高壓輸變電線路架設(shè)路徑的地理環(huán)境、自然環(huán)境、水文條件、氣候條件等進(jìn)行綜合、詳細(xì)分析，并依據(jù)分析結(jié)合，遵循高壓輸變電線路架設(shè)經(jīng)濟(jì)性、安全性等原則，進(jìn)行線路科學(xué)規(guī)劃，確定最優(yōu)架設(shè)路徑，以提升高壓輸變電線路設(shè)計(jì)質(zhì)量，保證線路敷設(shè)的可行性、高效性、科學(xué)性[2]。

2.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)之：“鐵塔的優(yōu)化完善”

鐵塔作為高壓輸變電線路組織結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，承擔(dān)著電網(wǎng)線路中轉(zhuǎn)，輸電線路檢修維護(hù)支撐等重要作用。因此，設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)明確認(rèn)知鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，通過不斷優(yōu)化與完善，提升高壓輸變電線路整體設(shè)計(jì)質(zhì)量。目前，我國應(yīng)用較為廣泛的高壓輸變電線路鐵塔結(jié)構(gòu)主要有直線塔（圖1）、轉(zhuǎn)角塔、換位分歧塔、終端塔等是類型，不同類型鐵塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用具有一定的科學(xué)性、實(shí)用性與功能性。因此，在進(jìn)行鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循有關(guān)規(guī)定，從塔型、塔架、絕緣子等層面入手進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，在進(jìn)行塔型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)掌握電壓等級(jí)要求、高壓輸變電線路路徑規(guī)劃、鐵塔所出環(huán)境；明確符合條件，根據(jù)電氣間隙圓進(jìn)行塔頭設(shè)計(jì)；依據(jù)理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)理論與知識(shí)，計(jì)算與分析鐵塔結(jié)構(gòu)內(nèi)力；確定負(fù)荷組合，進(jìn)行塔型各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算與分析，繪制司令圖，并根據(jù)司令圖完成結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)。

圖1 酒杯型直線塔

2.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)之：“導(dǎo)線的精準(zhǔn)選擇”

輸變電線路導(dǎo)線的精準(zhǔn)選擇在保證高壓輸變電線路運(yùn)行穩(wěn)定與安全性存在積極影響作用。就高壓架空輸變電線路導(dǎo)線而言，隨著我國電力事業(yè)的高速發(fā)展，導(dǎo)線類型呈現(xiàn)出多元化發(fā)展態(tài)勢(shì)，較為常用的由鐵芯鋁絞線、包鋼鋁合金絞線、復(fù)合芯導(dǎo)線等。不同導(dǎo)線性能不同，其應(yīng)用需求也不同。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員在導(dǎo)線選擇時(shí)，應(yīng)對(duì)導(dǎo)線基本參數(shù)，包括導(dǎo)線型號(hào)、截面比、外徑、來端麗、彈性系數(shù)、直流電阻等，并根據(jù)線路路徑地形環(huán)境、污區(qū)情況、氣候條件等進(jìn)行綜合分析，保證導(dǎo)線能夠滿足輸送容量需求、具有相適應(yīng)的抗覆冰能力、抗腐蝕能力、耐振能力。此外，在導(dǎo)線選擇時(shí)也應(yīng)注重導(dǎo)線應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性。表1為110kV輸變電要求下，JL/LB20A-240/30鋁包鋼芯鋁絞線與JLHA1/LB1A-240/40包鋼芯鋁合金絞線對(duì)比表。

表1 導(dǎo)線對(duì)比表

3 高壓輸變電線路的維護(hù)要點(diǎn)

在高壓輸變電線路維護(hù)中，為提升維護(hù)質(zhì)量與效率，保證高壓輸變電線路運(yùn)行安全與穩(wěn)定。①應(yīng)構(gòu)建科學(xué)的運(yùn)行維護(hù)體系，制定完善而科學(xué)的運(yùn)行維護(hù)管理制度。在此過程中，可利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與方法，構(gòu)建高壓輸變電線路運(yùn)維數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)收集掌握線路運(yùn)行情況，明確各區(qū)段線路風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)制定針對(duì)性運(yùn)維管控方案。與此同時(shí)，利用無人機(jī)等設(shè)備輔助人工進(jìn)行線路巡檢，針對(duì)存在的問題記性故障診斷與排除。②通過制定《檔案管理制度》、《線路檢修管理準(zhǔn)則》、《線路與設(shè)備使用、維護(hù)、養(yǎng)修辦法》等先關(guān)制度，規(guī)范與指導(dǎo)工作人員行為，促進(jìn)維修工作規(guī)范化發(fā)展，提升線路維護(hù)質(zhì)量與效率。此外，針對(duì)高壓輸變電線路重點(diǎn)維護(hù)內(nèi)容，如線路、鐵塔、絕緣裝置、導(dǎo)線等，定期進(jìn)行有針對(duì)性檢修維護(hù)。例如，在線路維修中，做好地下水防護(hù)工作；在冰凍期在電桿距離地面10～20cm處，設(shè)置排水孔，以提升線路質(zhì)量。

4 結(jié)論

總而言之，高壓輸變電線路是我國電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展中不可或缺的存在，在維護(hù)與保障電力資源使用安全上發(fā)揮著重要作用。在當(dāng)前電力資源需求日漸增多，電網(wǎng)改造與新建項(xiàng)目大幅度增多的背景下，電力企業(yè)以及相關(guān)工作人員應(yīng)明確認(rèn)知高壓輸變電線路設(shè)計(jì)與維護(hù)重要性，依據(jù)設(shè)計(jì)與維護(hù)原則，根據(jù)高壓輸變電線路特征與要求，進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，采用行之有效辦法提升維護(hù)質(zhì)量，以增強(qiáng)高壓輸變電線路運(yùn)行可靠性、安全性、穩(wěn)定性，促進(jìn)其作用的最大化發(fā)揮。