闡述優(yōu)化設計在110kV輸電線路工程中的應用

竇旭 趙玉琦

【摘 ?要】隨著國網(wǎng)公司基建管理工作的細化，輸電線路工程的要求越來越高，基建信息管理系統(tǒng)的應用、信息化平臺的投運、“創(chuàng)優(yōu)奪旗”、網(wǎng)優(yōu)工程等標準及規(guī)范越來越具體實用。110kV輸電線路工程的優(yōu)化管理的優(yōu)劣直接影響到城市骨干網(wǎng)架的運行質(zhì)量，高質(zhì)量的工程可以提高穩(wěn)定的能源供應，減少輸電線路運維管理費用，提升優(yōu)質(zhì)服務的內(nèi)涵，提高“N-1”線路及設備安全運行水準。本文結(jié)合優(yōu)化設計的基礎內(nèi)容和輸電線路工程中的相關知識，總結(jié)出優(yōu)化設計在輸電線路工程中的應用，主要包括：鐵塔結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化，勘測手段和設計信息處理技術優(yōu)化，排位優(yōu)化及路徑優(yōu)化，線路設計優(yōu)化和輸電線路環(huán)保型優(yōu)化設計。中國論文網(wǎng)

【關鍵詞】優(yōu)化設計;110kV輸電線路;優(yōu)化方法

引言

隨著電力體制改革的進一步深化，近幾年，我國電網(wǎng)建設迅猛發(fā)展，每年電網(wǎng)基本建設的投資額都相當?shù)拇蟆Ｒ虼耍_展輸電線路優(yōu)化設計的研究，建立線路優(yōu)化方案是一個重要課題。本文結(jié)合優(yōu)化設計的基礎內(nèi)容和輸電線路工程中的相關知識，總結(jié)出優(yōu)化設計在輸電線路工程中的應用，主要包括：鐵塔結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化，勘測手段和設計信息處理技術優(yōu)化，線路設計優(yōu)化和輸電線路環(huán)保型優(yōu)化設計。

一、優(yōu)化管理的工作依據(jù)

輸電線路工程優(yōu)化管理的宗旨為“創(chuàng)新管理工作流程，優(yōu)化管理工作模式，提高安全質(zhì)量管理效益”。

優(yōu)化管理的主要依據(jù)為國網(wǎng)公司、省市公司及國家相關部門的安全、質(zhì)量管理規(guī)定，包括《國家電網(wǎng)公司基建安全管理規(guī)定》、《國家電網(wǎng)公司基建質(zhì)量管理規(guī)定》、《國家電網(wǎng)公司輸變電工程施工安全風險識別、評估及預控措施管理辦法》和《國家電網(wǎng)公司輸變電優(yōu)質(zhì)工程評定管理辦法》等文件要求，從項目管理、安全管理、質(zhì)量管理、技術管理和造價管理入手，主要抓好民事協(xié)調(diào)、隱蔽工程、分項工程質(zhì)量驗收、初檢及復試報告、施工臺賬、標準工藝、信息化平臺和三級驗收等方面細節(jié)管理，逐級雙基雙建，即安全質(zhì)量之基，國網(wǎng)優(yōu)質(zhì)工程模式優(yōu)化管理之基。

二、輸電線路鐵塔優(yōu)化設計

1.節(jié)點設計合理

節(jié)點布置，屬于局部設計，對大角鋼、組合角鋼塔，節(jié)點的設計是很關鍵的，節(jié)點設計是否合理，對塔重和受力都有很大影響。我們參考了意大利SAE公司設計的5O0kV沙江線路鐵塔，其鐵塔的主斜材準線可交于一點，斜材準線也可交會于主材邊緣。斜材，輔助材盡可能和主材直接相連，允許采用雙排或三排螺栓，一個螺栓允許穿過3-4層部件，力求取消節(jié)點板。盡量采用雙剪的連接形式，減少節(jié)點板的長度和螺栓數(shù)量。

2.桿件布置合理

在開始進行桿件布置之前，要與電氣專業(yè)密切配合，領會電氣的設計意圖。在滿足電氣要求的前提下，桿件布置力求做到主材傳力清晰，構(gòu)造力求簡單，桿件準線盡可能交于一點，減少偏心。平面內(nèi)同一節(jié)點處的兩主材夾角要滿足17°以上，以避免整體失穩(wěn)。受壓主材的長細比盡量控制在50-70之間。對于酒杯型、貓頭型鐵塔的上、下曲臂的內(nèi)側(cè)主材，根據(jù)有關資料和試驗，應盡量使用雙組合主材，減小連接過程中引起的偏心力，受力較大的桿件選用雙角鋼后，螺栓由單剪變?yōu)殡p剪，減少了螺栓數(shù)量，減小節(jié)點板盡寸，還減小了風荷載的作用力。合理設置斜材、輔助材，使主材、斜材“物盡其用”，使一根主材中，各段同時達到或靠近滿應力。斜材、輔助材與主材之間的夾角不得小于15°，達到減小斜材受力，達到支撐主材的目的。在單斜材的析架中，斜材的設置應使長的桿件受拉控制，短的桿件受壓控制，還應作單、雙斜材的經(jīng)濟比較。合理選擇塔身的坡度，使塔身準線的交點盡量靠近外力（導、地線負荷及風荷載）的重心，這樣塔身主材受力合理，斜材受力最小。根據(jù)塔腳彎矩的作用力及擬選用的主材規(guī)格，來選用合理的塔腳根開和塔頂寬度，大根開的塔身盡量采用大交叉的斜材型式，主材可分5―6格。使用K型腹桿時，采用內(nèi)置撐桿的V形式。整個鐵塔，力求減少變坡次數(shù)，使變形均勻，減少突變。

3.外負荷正常

正常狀態(tài)，應計算以下工況：風向與線路方向相垂直;風向與線路方向的夾角成45°和60°;風向順線路方向;對于矩形（不等邊寬）塔，還應計算風向與線路方向的夾角成30°。此外，還應計算垂直檔距最小水平檔距不變時的前面各種工況。轉(zhuǎn)角塔的風荷載一般計算轉(zhuǎn)角等分線方向的工況。計算塔身風荷載作用于計算基礎作用力對，內(nèi)壓調(diào)整系數(shù)與計算鐵塔自身強度和變形時的不一樣，風壓高度變化系數(shù)與鐵塔將來所在的周圍地面粗糙有關。鐵塔大多位于田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的中、小城鎮(zhèn)和大城市的郊區(qū)，取B類。近海海面、小島的取A類。A類是B類的1.26倍左右。因此，在進行鐵塔塔優(yōu)化設計時可對其桿件布置，節(jié)點設計以及在正常狀態(tài)下的外載荷分布進行優(yōu)化設計。

三、線路設計優(yōu)化

1.線路路徑選擇

輸電線路設計方案中最主要的是路徑方案，路徑方案直接影響輸電線路工程造價的本體費用及其他費用，優(yōu)化路徑方案是控制造價的核心和關鍵。路徑選擇應結(jié)合城鎮(zhèn)及當?shù)匾?guī)劃部門意見，使得線路對城鎮(zhèn)及當?shù)匾?guī)劃區(qū)的影響最小;應盡量避開工廠、村莊、房屋，減少對居民房屋拆遷或跨越;避開部隊的軍用設施，滿足其控制距離要求或取得權(quán)屬單位認可;避開通信設施、廣播電視設施等，滿足其安全要求;避開地質(zhì)條件差的地區(qū)，避開高山峻嶺，使線路往地質(zhì)條件較好的平地，較低的山丘經(jīng)過，從而降低線路本體造價;盡量避開重要礦產(chǎn)區(qū)域及采石場;應綜合考慮運行、施工、交通條件和路徑長度，做到線路路徑經(jīng)濟合理，安全可行。

2.桿塔選型

不同塔型的塔材用量、占地、運輸、施工等均不相同，同時也一定程度上影響了基礎的材料用量，塔型選擇是影響輸電線路工程造價最敏感的因素，因此，優(yōu)化塔型設計，是控制工程造價的最有效最直接的途徑。在桿塔設計中，應遵循“安全可靠、結(jié)構(gòu)合理、外形美觀、經(jīng)濟適用、方便施工安裝和運行維護”的原則，結(jié)合工程的導線型號、氣象條件、地形地貌等參數(shù)條件進行規(guī)劃選型排桿，確定經(jīng)濟檔距、呼高，確定桿塔數(shù)量及塔材用量。

3.基礎配置

桿塔基礎作為線路結(jié)構(gòu)設計的重要組成部分，其投資占整個輸電線路工程造價很大比重，不同的基礎類型影響工程造價的程度也不同，例如采用原狀土基礎可以大幅度降低工程土石方，減少土方開挖、回填及余土堆放對周圍環(huán)境的影響，實現(xiàn)工程的經(jīng)濟效益和社會效益。優(yōu)化基礎配置，應根據(jù)不同的工程的地質(zhì)、水文等條件，進一步優(yōu)化基礎埋深及尺寸，選用最經(jīng)濟合理的基礎型式，優(yōu)先選用原狀土基礎，盡量減少灌注樁基礎的使用，從而降低基礎工程量及工程投資。

結(jié)語

本文從輸電線路鐵塔優(yōu)化設計和輸電線路線路優(yōu)化這兩個方面來說明優(yōu)化設計在輸電線路工程中的應用。在鐵塔優(yōu)化設計中給出了相應的設計思路和具體實例。在線路優(yōu)化中更加具體的把優(yōu)化函數(shù)、建模方案和相應的優(yōu)化方法都列了出來。優(yōu)化設計在輸電線路工程中有著很多應用，但這兩個方面中的優(yōu)化方法具有代表性，能夠反映出優(yōu)化設計這一知識對輸電線路工程的影響。優(yōu)化設計這一思想可以推廣到輸電線路工程中的各個方面中，本文只是對其中常用到的幾個場合做出了分析。譬如，在輸電線路工程環(huán)保中的應用，可以用優(yōu)化設計的思想解決輸電線路中的環(huán)保問題。

參考文獻：

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[3]朱錫來.淺談110kV輸電線路工程基礎施工要點[J].中國高新技術企業(yè).2011（24）

（作者單位：河北省送變電有限公司）