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试论高压输电线路电气设计要点

2021-11-05杨浩波

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伴随着我国社会主义市场经济的飞速发展,对于电力的需求也在不断的增加,相关部门对于电网的建设也越来越重视。电气设计作为电网建设主要环节,如何进行正确的设计对高压输电线路的安全运行具有直接影响。
0 前言

       高压输电线路电气设计中主要有两种方式:一种是高压架空输电线路的电气设计,一种是高压电缆输电线路的电气设计。两种方式的电气设计类型和具备的特征都极为不同。就高压架空输电线路的电气设计而言,其中最为显著的特征是将输电导线和电缆放置在高空之中,借助输电塔实现输电工作。而高压电缆输电线路的电气设计与之不同,高压电缆输电线路的电气设计主要是将电缆放置在地下实现输电工作,最大的特征是可以节省很多电网输电的空间;但这种电气设计中也存在的一定的不足之处,在高压输电线路的后期工作建设中,一旦发生意外故障,检修线路将面临阻碍。因此,无论是哪一种高压输电线路的电气设计都存在着一定的不足,需要电气设计工作者根据具体的输电工程进行改善和提高,只有根据科学的规划进行设计,才可以保证高压输电工作可以高效、安全、经济、可靠的运行。

1 高压输电线路电气设计过程

       高压输电线路电气设计主要包括前期进行分析、初期的设计工作、施工进行三个过程,即可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段。下文我们将这三个过程进行具体的分析。

       1.1 前期进行分析

       高压输电线路的电气设计具有工程量大、设计复杂等特点。设计过程存在安全隐患,因此前期准备工作过程应对设计过程和设计所需条件进行分析。另外,要对当地地形、设计成本进行正确的选择,以便于选择正确的材料选择。减少设计成本也是前期设计中的重点,可有效防止工程浪费。在设计之前要进行全面的实地考察,并进行合理的分析,这样才能确保设计的科学性与合理性。设计人员要具有专业素质,经过分析后确立高压输电线路电气设计的可行性方案,制定详细的问题解决方案,以供施工人员参考。做到一旦出现问题,能够及时解决。方案的设计还需要设计人员全面考虑,从施工环境、设备和技术上进行综合考虑。随着对设计深度的要求,设计应加大收资和协议的力度,加强现场踏勘工作,形成一个基本可行的路径及设计方案,确保下一阶段不发生大的变化。

       1.2 初期设计分析

       初期高压电气设计主要是指高压输电线路设计初步方案。因此,设计初期是指根据施工变化进行电气图纸的修改。其目的是在于为施工过程提供尽量准确的设计方案。此时设计人员的主要工作为:气象条件确定、输电路径的选择、合理的导线的型号选择、输电铁塔确认、抗冰和防雷等设计方案的确立。由于高压输电线受外部环境的影响较大,因此电能流失严重。因此,初期设计阶段,应根据高压线路路径所处的环境进行合理的输电容量选择,减少能耗。输电铁塔作为完成高压输电的主要组成部分,对整个线路的安全、稳定运行具有直接影响。因此,设计初期阶段,设计人员应充分考虑其影响因素,在设计初期提出正确的解决方案。为了解决设计过程中存在的问题,还应对相关设计人员进行培训,使其认识到高压输电线路电气设计的重要性,从而设计出符合条件的高压线路,确保其正常运行。

       1.3 进行施工阶段分析

       由于高压输电线路施工的复杂性,设计过程无法全面考虑施工过程可能存在的问题。因此,设计人员应与施工人员结合,在施工过程中若存在施工变化或者不合理现象,应及时进行方案调整,以确保施工的正常进行。而高压输电线路的电气工程设计,应根据最终的设计方案进行。施工过程还应落实图纸的线路设计对设备和施工流程的规定。

2 高压输电线路电气设计要点

       2.1 收资工作

       随着各地社会经济的发展,城市建设、园区规划,公路、铁路、油气管道,矿产资源的开发,工农业设施,旅游景区,各种自然保护区,水源地,文物保护,军事设施等等都影响线路的选择和实施,包括后期的运行维护。收资工作不做好,设计人员不做到心中有数,做设计就没有底气,不一定会碰到什么问题,一旦方案确定,后期再进行更改就会产生极为不好的影响。电气设计在每个阶段均应注意收资工作,完善各方面的资料,及时跟踪,及时反馈问题,及时处理。收资就像一个线路沿线资料的储存库一样,需要电气设计人员收集整理。

       2.2 路径选择

       路径选择的合理性对高压输电线路的稳定具有直接影响,作为关键步骤,如何选择电气设计的路径需要设计人员了解、熟悉流程,综合考虑施工安全、施工经济支出、施工流程设计等问题。但目前,大跨越线路是其主要表现,并且线路大量穿过市区、林区。在路径选择上并未进行合理的提前设计。大跨越设计使得施工成本大量增加。高压输电线路施工具有复杂性,线路设计过程中容易出现事故,而设计人员并未对其赔偿问题进行合理的考虑,因此导致路径设计不合理。为了解决这一问题,应提高高压输电线路设计的稳定性。在设计过程中,应充分考虑当地的地质问题,综合线路设计的影响因素进行合理线路选择。在满足供电需求的同时进行减少大跨度线路设计,并且要尽量的避免线路穿过山林等地理位置,防止其在雷雨天线路跳闸受损。另外,线路设计要实现其高效性和便捷性。从设计角度讲,最合理的设计要尽量减小曲折系数和转角次数,并且沿线要交通便利还要避免穿越市区。

       2.3 高压输电线路铁塔型式设计

       高压输电线路安全稳定、运行的主要保障是铁塔的建设。目前我国110KV及以下线路建设采用拉线塔为主要的杆塔结构形式,而自立式的铁塔为辅助形式;而110KV以上线路则以自立式铁塔为主。拉线塔主要分为三种:首先是投入成本较大、制造难度高、应用较少的绝缘支持式杆塔;其次是拉线-拉索杆塔,主要特点在于紧凑线路,缩小相间距离,而最大的缺点是占地面积较宽;最后是广泛应用于超高压输电线路架设的拉V塔。而常规的自立式铁塔由于其机械强度比较高,所以相对来说采用的钢材规格较大,整体重量较重,其主要的类型可以分为单回线路自立式铁塔和双回共架式铁塔。

       (1)铁塔塔型和材料的选择

       根据确定的输电型式和导地线型号等要求,对各种塔型进行技术、经济比较,参考已有的运行经验,会同土建设计人员共同确定铁塔塔型。根据线路实际情况,并结合以往工程经验和统计数据,确定初步的塔型规划,提供给铁塔设计人员铁塔使用条件、负荷和间隙圆等资料,以便其绘制铁塔图纸。对气象专业设计人员提供的气象站原始数据,依据规程规范并参考已建线路设计运行情况,合理确定气象条件,供铁塔材料选择时使用。

       (2)铁塔挂线方式的选择

       铁塔的挂线方式和绝缘子串的悬挂方式,直接影响铁塔型式,及线路的设计、施工和运行。根据实际情况,确定合理的挂线及跳线的引流方式,同铁塔设计人员一起完成安全、经济又美观的输电线路铁塔。

       2.4 杆塔基础型式选择

       而在杆塔选择上,土建设计人员往往仅考虑经济问题,而忽略了其自身型式和结构问题。导致杆塔基础型式选择与当地地形不吻合,影响其稳定性。针对这一问题,在杆塔的基础型式选择要根据线路架设过程中,线路经过的地形、地貌以及当地条件的要求,和线路土建设计人员共同确认杆塔位置,减少对水土和环境的影响,并降低工程造价,降低施工运输难度。

       2.5 高压输电线路防雷和抗冰设计

       由于我国目前多数高压输电线路均架空架设,且多经过空旷地区。因此,雷雨天气以及冰冻天气对其质量具有直接影响。导致线路容易出现漏电甚至短路现象,影响其正常运行。同时造成维修问题,提高了设计和运行成本。因此,必须对其进行防雷和抗冰处理。需要对高压输电线路进行抗冰设计,只有这样才能降低其安全隐患,促进其安全稳定运行。为解决这一问题,应在设计过程中增加防雷设施和抗冰结构。首先,应结合当地地质条件、气候条件选择合理的导线厚度,在材料选择上,应尽量选择机械强度较高的导线,防止恶劣天气对其造成影响,尽量减少风雪天气导致线路短路等现象的出现。其中,在解决抗冰问题中,防止绝缘子冰闪是目前应用较多的方法,并且效果较好。方法为将防水材料涂在绝缘子表面上,这样可以减少线路漏电现象。

3 结语

       总而言之,高压输电线路电气设计方案需要切合实际,设计方案时需要满足电网建设的需求。如若设计方案脱离现实,是对电气工程建设的不负责,既无法保障电气设计的安全性,也无法满足我国电网发展的实际需求。因此,对高压输电线路进行科学合理的设计对于我国电网输电来说是非常重要的。只有在施工过程中结合实际地质、天气、水源等因素,不断的改善和修改设计方案,最终设计出最合理、最专业、最科学、最安全、最稳定的施工方案,才能确保我国电网输电工作能够安全有效的实施。
 
责任编辑:程玥
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