電力建設中架空輸配電線路設計及施工措施研究

四川明星電力股份有限公司 黃 壘

在電力工程規劃任務中，架空線路扮演著較為關鍵的角色，是保證輸配電質量的關鍵所在。在設計架空線路、組織各項施工任務時，需充分參考各類干擾條件，具體包括工程位置、輸配電帶來的負面影響、各類設計線路可能形成的不利作用，以此增強電力規劃的全面性，切實順應人們的用電需求，使其達到電力工程的各項要求。

1 架空線路設計的準備工作

1.1 規范環評

線路設計人員需正確看待電力項目對周邊環境可能形成的影響，盡量控制負面作用，減少電力項目施工活動帶來的不利問題。線路設計中，需關注施工過程的安全問題。電力項目規劃前，設計人員需查看工程周邊的實際情況，分析可能帶來的不利問題。為此，在實際架空線路規劃工作中，設計人員需規范落實環評工作，獲取施工區的各項環評結果，保證設計內容與施工環境之間的貼合性[1]。

1.2 妥善處理輻射問題

電力項目的各項施工任務，可能會影響工程周邊的電磁信號，致使周邊范圍內的電磁傳輸存在問題，間接干擾周邊居民、辦公區的各項活動。如果電磁輻射較大、持續時間較長，會在一定程度上威脅周邊人群的健康，甚至會出現生產設備運行故障問題。為此，在電力規劃期間，需妥善處理輻射問題，盡可能地維持施工區周邊各項活動進展的順暢性。

1.3 合理設計廊寬

架空線路規劃需重點關注廊寬參數。如果廊寬參數較小，可能會削弱電力項目的性能，降低電力傳輸的有效性，致使輸配電受到不同程度的干擾。如果廊寬參數較大，會引起電力項目占用較多的空間，形成土地浪費問題。為此，在設計規劃電力項目時，設計者需參考具體輸配電需求，合理設計廊寬參數，保證輸配電能效處于最佳狀態。多數情況下，電力設計大多數會選擇“干”型桿塔，進行工程設計，這樣既能夠減少土地空間的占用，又能夠增強輸配電的能效。

1.4 優化線路走向

線路設計，作為架空線路規劃的重要任務。從成本經濟、輸配電能效等多個方面，綜合分析線路走向，找出最佳方案，順應架空線路的規劃需求。在線路規劃期間，設計者可給出多組線路方案，逐一對比方案的經濟性、效益性，選出最佳方案。如果線路規劃區域內有農田，需要盡量回避農田。

2 架空線路設計要點

2.1 確定線路位置

在電力項目規劃期間，需確定各項線路的位置，給出相應的測量。第一，設計者需參照實際電力項目的各項規劃需求、線路設計方位等因素，相應查找設計素材，保證圖紙路徑設計的清晰性，合理確定各項設計任務。多數情況下，設計者需明確桿塔方位。在室內確定桿塔位置時，需要使用弧垂模板，聯合排桿，綜合確定桿塔的設計方位。在室外定位時，設計者需查看現有固定桿塔的方位，再確定標樁位置。第二，標點操作中，需要查看桿塔方位。如果定位桿塔時不規范，相應會引起標點設計受到干擾。第三，設計者需明確桿塔高度，保證工程規劃內容的完整性。在測量、繪圖各項操作中，配合實地考察方式，獲取環評的各項內容，比如路面平整性、地質特點等，以此給出更符合環境特點的線路方案，線上模擬方案的可行性[2]。

2.2 引入新型防雷裝置

2.2.1 半導體消雷器

半導體消雷設備，能夠有效確定雷擊位置、合理預防雷擊危害、適當阻止雷擊問題，達到防雷效果。在雷電環境中，上行雷電不小于100A 時，會形成雷電流。如果上行雷電動勢處于1000～1500kV，阻止上行雷所需的等值電阻約為1.5萬Ω，使用35Ω 半導體進行先導控制時，電流參數達到3A 即可。此種半導體消雷設備，能夠有效處理上行雷電流，使其減少至幾十安培，由此達到限制“上行雷”的目標。

2.2.2 雷電放散裝置

雷電放散裝置，其設備組成有鋼絲、接地設施、放散電極等，使用中有兩種防雷形式。第一，用于高層建筑項目之上，采取線狀設計。第二，用于安裝區域不利于防雷的建筑項目，采取點狀設計方法。

此種雷電放散設施的安裝極為便利，僅需在塔頂四周進行固定，無須進行過多的安裝處理。參照塔頂寬度，合理選擇放散數量。雷電放散設施的設計方法見表1。

表1 雷電放散設施的設計方法

此防雷裝置的性能較為平穩，并成功運用。此防雷裝置安裝后，能夠有效控制雷電跳閘次數。

2.2.3 雷擊定位監測

雷擊定點監測平臺，能夠準確、高效地給出防雷方案，針對新建架空線路而言，可用于重點防雷區域、桿塔，及時給出準確可行的防雷對策。雷擊監測時，依據電磁場具體情況，監測定位平臺，含有雷電探測、數據管理等程序。國內擁有多種類型的雷電監測設施，比如“多普勒”“高頻雷電探測設備”等。此類雷電監測設備，能夠從雷擊時間、雷電發生方位、雷擊密度等方面，有效收集各類雷電參數。近年內，國內AI、數據通信等各類新型科技的持續升級、優化，相應豐富了定位監測平臺的功能[3]。

2.2.4 導電水泥防雷

在挖槽內添加適量的導電水泥，放入接地裝置，以此防止接地設備出現腐蝕問題，兼具降阻、防竊等功能。某單位在進行35kV 架空線路施工時，使用了導電水泥進行防雷設計，防雷測試效果見表2。

表2 導電水泥的防雷效果

結合某架空項目的監測結果，認為導電水泥的防雷性能較好，可用于架空線路防雷方案工作中。

2.3 桿塔設計優化分析

某單位進行架空輸電線路規劃時，選定了“自立式”桿塔設計方法，對其設計內容進行改進與優化[4]。

第一，塔形設計。此桿塔作為“臨時使用”的設計任務，其設計要求見表3。

表3 設計條件

導線排列的設計方法：依照各類掛線形式，使用耐張串橫向、豎向兩種排列方式，聯合懸垂串豎直排列法。依照臨時塔的布線方法，綜合確定塔頭布設形式。

第二，優化塔頭設計。某單位采取模塊式組裝形式，施工臨時桿塔。此桿塔表現出適用性廣、便于安裝、拆卸靈活等特點。采取模塊施工形式，便于加工與拼裝。在改變坡角位置之上的塔身體，共有4段，均進行標塊生產。

第三，優化塔身設計。桿塔塔身的角度設計，在一定程度上決定著整個桿塔的質量，對于主材、斜材的參數，具有一定影響。桿塔下側根開處，關聯著桿塔質量、基礎線路成本的重要位置。依照案例項目桿塔情況，桿塔高度除以根開的結果，分布在4～7。直線桿塔用于單回線路設計時，其塔身坡度p介于7%～14%。轉角塔用于單回線路中，其p值大于9%且不超過16%。如果“塔身根開”參數增加時，會相應減少主材、斜材實際承受的荷載，控制材料規格。在塔身根開參數增大后，基礎承受力會變小，相應減少基礎設計的成本。然而，斜材、附加材的立體參數增加時，會改變材料結構，間接增加塔重。為此，在設計桿塔方案時，需綜合參考桿塔質量、各塔總質量、基礎成本等各類條件，對比坡度、根開多組參數的設計效果。設計人員會參照電氣荷載、氣象、桿塔類型等各類因素，合理設計坡度、根開兩種參數，盡可能地控制塔重。依照桿塔單基質量、基礎施工量、占用空間、植被數量等情況，盡可能地獲取更多的經濟收益。臨時使用桿塔設計中，其上段采取“直塔身”的設計方法。設計人員會明確塔身中柱的參數，給出塔頂開口的規格[5]。比如在鋼管塔設計時，會依照各類開口參數，推算出臨時塔的高度、質量等參數，具體見表4。

表4 桿塔頂部開口參數的優化分析

表4中“上拔力”“下壓力”均指桿塔基礎的受力。結合三組參數對比，最終擬定塔頂開口規格為1300mm，此時桿塔質量最小，基礎下壓力參數最小。

第四，優化根開設計。明確頂部開口參數的基礎上，側重分析臨時塔的腰、根的設計方案，嘗試找出更優的參數設計。設計分析時，開口規格為1300mm，根開參數r有四組，r1=7200mm，r2=7400mm，r3=7600mm，r4=7800mm，坡度p值為p1=0.0868°，p2=0.0912°，p3=0.931°，p4=0.0965°，對應的桿塔質量m為：m1=18785kg，m2=18756kg，m3=18158kg，m4=18365kg。 經 過四組參數對比發現：當“根開”參數r為7600mm時，桿塔質量最輕為18158kg。

第五，桿塔優化設計效果分析。桿塔方案經過改進后，整體設計方案中，有效控制了桿塔質量，塔頂開口、根開的參數選擇較為合理，隔面設計能夠符合臨時塔的需求。

3 架空線路的施工措施

3.1 施工檢查

架空線路施工期間，需妥善進行施工準備，保證線路工程的各項施工任務有序進行。第一，采購管理。前期準備工程材料時，需加強采購管理，規范測定采購材料的性能，保證工程質量。第二，工人需仔細檢查線路上的各類設施，排查故障問題，保證設施性能的完好性，確保電力項目有序進行。第三，管理者需細化工程設計內容，設計明確的工期，督促各項施工任務有序完成。

3.2 挖坑

挖坑工序在架空線路工程中占據著較為關鍵的位置。工人挖坑時，需參照工程要求，規范各項施工操作，具體包括基坑深度、基坑規格等。挖坑施工期間，需盡可能地保持工程安全，給予必要的基坑支護處理[6]。

3.3 組桿

組桿有兩種形式，一是人工操作進行組立，二是借助直升機完成組立操作。兩種組桿形式，人工操作表現出較大的風險性，且組立時間較長。直升機組立時，所需的組立成本較高。在實際施工期間，多使用人工組立的方式。

3.4 線路升空

工人運行牽引機進行放線操作，側重關注線路松緊程度。如果線路松緊性不強，會增加線路升空的難度，消耗較多的工程資源，形成一定高空作業風險。

4 結論

在實際進行線路設計施工中，相關工作人員可適當選用新型防雷設備，關注桿塔參數設計的質量，進行必要的優化分析，力求找出最佳的設計參數，提高架空線路設計的可用性，助力電力建設任務高效完工。