高压输电线路的设计要点与技术问题

摘要：高压输电中架空杆塔比较常见，文章以高压输电线路设计作为阐述视角，对其线路设计及施工相关主要问题展开了必要价值性探讨，提出高压输电设计应能权衡杆塔所处环境进行全面分析，配套搭配单双回路，研究铁塔基础优化工作等。

关键词：输电线路；线路设计；架空杆；铁塔基础

中图分类号：TM216 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）28-0029-02

输电线路设计是指导高压输电工程项目施工作业的重要依据之一。由于此项工作涉及到的学科理论知识相对复杂与系统，故而该工作需要设计人员具备专业体系技能知识的同时，还应能重点结合实际施工环境具体考虑各项施工要素，进而才能在具备一定实践经验的基础上使高压线路设计更为周详与可靠。同样，高压线缆设计应能遵循国家电力产业现行基建方针及经济政策、法规条例等，以此才能使输电线缆设计及技术应用更符合国情。

1 高压输电线路一般具备特性表述

安全性和可靠性需求较高。由于高压容量的输送电需求较大，在电网系统中负责电源点起始输电和变电站传输运送的主要工作，所以但凡出现事故则能够深切影响经济财产损失。线路结构参数较高。高压输电系统中主要有杆塔、导线、绝缘子串、基础等，杆塔通常较高，基本结构荷载大等等，所以其结构设计参数要求严格，配件性能参数需求也较大；线路运行需求高。高压线路的基本额定电压较大，所以其周围电场强度就大，故而其运行需求也很高；运行环境复杂性。高压线路经常处在地理、地貌较为复杂的山区，有的沿路历经山谷、高山、湖泊等，有的地势险峻，所以其运行维护也相对不便。

2 高压输电线路设计要点分析

2.1 输电线路防雷设计

在雷雨轰鸣自然气象条件下产生的高压雷电往往能高达数十万伏特，这种高能量电压对电气设备回路系统造成瞬间冲击的伤害非常大，主要体现在瞬间击穿设备绝缘构件而使得其出现短路，严重时甚至出现爆炸、燃烧、线缆损毁等。在线路设计过程中，就输电线路的潜在雷电隐患问题进行考虑与研究，就能够为后续施工防雷施工作业提供可行依据。基于此，防雷设计主要应考虑两点：第一，避雷针装置问题，其主要原理是指通过避雷针装置可以将泄流处的电阻值尽量减值可以承受的保护范畴内，从而达到大幅度降低电压冲击的目的。第二，避雷线装置，避雷线构成单元是导线、引下雷电泄流导体以及接地设施构件。

2.2 导地线选型设计

由于输电线路所处环境经常是长期置于旷野、山区或邻近湖海地区条件下，所以其线路也就时常会受到自然气象下的大风、覆冰等影响，包括气温变化剧烈或者化学气体等都会对其运行造成一定影响，外加国家资源及线路造价经费等因素限制，故而在设计中务必要综合考虑其线缆的材质、基本结构选型等。同时，线路在向变电传输电力时，其容量、传送性能、环境因素等问题的存在对其线路正常运转实现经济效益有着很大影响。因此，导线选型不仅要考虑它的电气特性是否良好，还要考虑其施工技术、全寿命周期投资成本等，包括对其导线的型号、截面、安全等进行综合考虑，从而才能选择出最为配套、适用的导线选型经济适用方案，而这也对控制输电线缆建设投资成本有着重要现实意义。

2.3 路径优化设计

基于输电线路路径优化非常重要。因此，有关于线路路径优化设计工作进行时则要综合考虑经济成本投入情况、技术工艺适用与否，包括施工后运行状态如何。基于此，设计阶段时首要工作则是考虑气象因素、水文地质结构。即结合该输电线路架设地区的地形、地貌特点进行线路的路径优化。并以此为基础，考虑线路是否沿线地下或者地下进行敷设施工。特别是在邻近湖海、矿区等地域，这些地域都能为输电线路发电提供动力能源，进而要多重考虑其线路路径优化方案，选出性价比最为合理的技术方案。此外，线路路径要极力避开地质结构不良地带，且要确保自然气候、气象比较稳定，以使得线路增强寿命使用周期，有效抵抗外界自然气候及不利因素对其造成的负面影响。除此之外，为积极促进输电线路的正常运转，地方基建管理责任单位也应能够全面对其建设予以支持，采取有力政策予以倾斜，以此才能提高输电线路的运行可靠性，为其施工建设提供便利条件。

2.4 基础设计

杆塔基础是输电线路整个运转结构的一重要组成部分，相对于其整个建设项目而言，它的经费投入相对较高、工期较长以及劳动力投入较大。尤其是它的作业工期，基本上会占据整个输电项目工程的一半工期以上，且运输量比重也将近60%。现如今，国内采用高压输电线路基础类型主要为大开挖填土和原状土两种。前者主要应用土重法进行计算，后者则是依据剪切法计算。也就是说，输电线路杆塔基础恒载受力形态和其他建筑物结构存在一定差异，即输电杆塔基础除却要考虑下压力因素以外，还要考虑大小受力相近的上拔力因素，包括水平作用力。而传统建筑构造物，主要考虑建筑构造自重承载，基础承受的是下压力，对于上拔力考虑并不充分。同时，输电线路还有个比较显著的特性，即基础在敷设范围内进行施工，其沿线经过的地形、地貌，和其受力体现往往差异较大。因此，输电线路在该设计阶段时要考虑的重心问题则是下压力和上拔力的合理设计问题。既需要杆塔能够巧妙地利用土地耐重压力，又需要其能够合理利用土体的重力来抵抗拔力，并需要综合考虑杆塔区域所处位置的地质情况、基础恒载，以及其具体施工技术工艺问题等，从而才能达到全面优化其基础设计的目的。

3 输电线路设计相关技术问题研究

3.1 优化铁塔基础

基础计算的先决前提则是考虑地基恒载满足设计要求，如若地质结构属于不良淤泥、软土地带，则需要重新考虑设计方案。综合考虑线路铺设沿线的整体水文实际状况，才能结合各个基础形式的优势与不足，从而选用出安全可行、技术先进、经济可靠的基础施工方案。此外，对于要结合实际正确评估铁塔基础受力情况，在保证安全施工的前提下，能够有效针对轴心受压、轴心受拉基础问题，分别确认出两者不同的受力K值。

3.2 单双回路搭配问题

碍于终端塔位和廊道条件约束，并能为了保障沿线敷设线路的后续项目开工顺利出线，往往需要选用多个双回路终端塔。因此，在有些拥挤地区、地段内廊道规划往往采用的是双回路架设方案。基于此，一般地区的重要变电站，均采用双回线供电，这样可保护其中一个电源因故停电，另一个电源可继续供电，但对一般的对供电可靠性要求不高的中小用户往往采用单电源供电。

3.3 降低杆塔接地电阻问题处理

第一，深埋式接地。如地下深处的土体结构的电阻率通常较低，则可采用竖井式抑或深埋式接地极。第二，横向外延接地。如若杆塔所处建设条件确实具备水平装设的有力条件，则可尽量运用该架设方法。即该方法造价成本费用较低，可以有效控制工频接地电阻，还能对冲击接地电阻进行控制或降低。

4 结语

高压输电和低压输电线路所不同，低压输电需要经变电流转而实现输电与用电。而高压输电则处在电能开发源头阶段，处于发电设施和变电站之间的杆塔输电地带。因此，高压输电设计应能权衡杆塔所处环境进行全面分析，配套搭配单双回路，研究铁塔基础优化工作等，以此才能为高压输电施工建设提供可靠性执行依据。

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作者简介：曾超（1981-），男，湖北十堰人，国网湖北省电力公司十堰供电公司工程师，研究方向：输电线路规划勘测设计。